Конфигурационный файл init

Управление службами

В этой лекции освещаются процесс загрузки UNIX-систем и запуск системных служб. Некоторые их них, такие как планировщик заданий или системный журнал, рассмотрены более подробно.

Загрузка операционной системы

Этапы загрузки системы

Презентация 7-01: этапы загрузки системы

Загрузку операционной системы можно разделить на несколько этапов. Начальный этап загрузки не зависит от того, какая операционная система установлена на компьютере, он в первую очередь связан с особенностями архитектуры используемого компьютера. Затем следуют этапы загрузчиков, которые также могут не относиться к определённым операционным системам, после чего инициализируется ядро операционной системы и производятся специфические только для этой ОС операции.

Рассмотрим загрузку операционной системы UNIX как следующую последовательность этапов (Рисунок 3.1, «Этапы загрузки ОС UNIX»):

Рисунок 3.1. Этапы загрузки ОС UNIX

досистемный загрузчик

Как правило, сразу после включения питания программа ПЗУ BIOS проводит тестирование оборудования, затем запускается досистемный загрузчик.

Задача этого этапа — определить (возможно, с помощью пользователя), с какого устройства будет идти загрузка, загрузить оттуда специальную программу-загрузчик и запустить её. Например, выяснить, что устройство для загрузки — жесткий диск, считать самый первый сектор этого диска и передать управление программе, которая находится в считанной области.

загрузчик первого уровня

Загрузчик первого уровня занимает обычно не более одного сектора в самом начале диска — в его загрузочной записи. Загрузочная запись диска (Master Boot Record) — первый сектор диска, в котором хранится таблица разделов и код системного загрузчика.

Ядро операционной системы имеет довольно сложную структуру — а значит, и непростой способ загрузки; оно может быть довольно большим и может располагаться в произвольной област диска, подчиняясь законам файловой системы (например, состоять из нескольких частей, разбросанных по диску). Учесть все это первичный загрузчик не в состоянии, поэтому его задача — определить, где на диске находится загрузчик второго уровня, загрузить его в память и передать ему управление.

загрузчик второго уровня

Вторичный загрузчик — уже более сложная программа с интерфейсом пользователя, который даёт возможность выбирать операционную систему или параметры загрузки ядра. Чтобы продолжить загрузку, необходимо иметь доступ к образу ядра, поэтому зачастую в код загрузчика включается поддержка файловых систем. Более простые загрузчики в процессе предварительной установки сохраняют адреса всех блоков диска, в которых располагается файл с образом ядра.

В любом случае вторичный загрузчик читает образ ядра в определённый адрес памяти и передаёт туда управление.

Большинство операционных систем имеют собственные загрузчики первого и второго уровней. Однако существуют и универсальные загрузчики, не привязанные к конкретной операционной системе, например GRUB.

инициализация ядра операционной системы

Как мы уже выяснили ранее, ядро — очень сложная программа, взаимодействующая с различным оборудованием, поэтому прежде чем начать работу с системой, ядро необходимо проинициализировать.

Этот этап специфичен для различных операционных систем. В UNIX-подобных системах при этом обычно выводится информация отладочного характера о ходе загрузке ядра.

Первым делом ядро занимается определением параметров вычислительной подсистемы компьютера: выясняет тип и быстродействие центрального процессора, объем оперативной памяти, объем и структуру кэш-памяти; делает предположение об архитектуре компьютера в целом и многое другое.

На следующем шаге ядро определяет состав и архитектуру всего аппаратного наполнения компьютера: тип и параметры шин передачи данных и устройств управления ими (контроллеров), список внешних устройств, доступных по шинам, настройки этих устройств — диапазон портов ввода-вывода, адрес ПЗУ, занимаемое аппаратное прерывание, номер канала прямого доступа к памяти и т. п.

Ядро на основании параметра, переданного ему загрузчиком, выбирает корневой раздел — файловую систему, содержащую будущий каталог / и его подкаталоги (для системной начальной загрузки важны каталоги /etc, /bin, и /sbin). Корневой раздел монтируется в качестве /. После этого ядро запускает первый процесс — init (по умолчанию, /sbin/init).

процесс init

С этого момента операционная система обеспечивает полноценную функциональность всем исполняющимся процессам. В UNIX первым запускаемым процессом является init, о котором сказано в следующем разделе.

Процесс init

Презентация 7-02: процесс init

Процесс init является обычным процессом операционной системы, однако он имеет некоторые особенности: его PID всегда равен 1, и процесс этот выполняется всё время, пока работает система.

В UNIX-системах init играет две важные роли:

• производит инициализацию системы — как правило, для работы запущенного ядра не достаточно, нужно смонтировать все файловые системы, загрузить дополнительные драйверы устройств, запустить демоны и т. п.;
• является родительским для всех процессов в системе — это является гарантией того, что в UNIX для любого процесса в любой момент времени будет существовать родительский процесс.

Рисунок 3.2. Пример иерархии процессов в UNIX

Это обеспечивается тем, что в UNIX процессы создаются с помощью последовательного ответвления (системный вызов fork), а изначальной точкой ветвления является init.

Как правило, процесс init запускается из исполняемого файла /sbin/init и работает с некоторыми специфическими особенностями в различных UNIX-системах. Рассмотрим классификацию современных версий UNIX с точки зрения инициализации системы.

Конфигурационный файл init

Конфигурация процесса init описана в файле /etc/inittab. Ниже приведён пример такого файла.