Процедура загрузки ОС Linux

Как вы знаете, после включения питания компьютера и завершения тестирования аппаратной части BIOS считывает из первого сектора загрузочного диска короткую программу-загрузчик. Эта программа запускает основной системный загрузчик, который, в свою очередь, загружает в память ядро системы.

Сразу после загрузки ядро монтирует корневую файловую систему и запускает процесс init. Процесс init — это программа, которая ответственна за продолжение процедуры загрузки, и перевод системы от начального состояния, возникающего после загрузки ядра, в стандартное состояние обработки запросов многих пользователей. Init выполняет еще массу различных операций, необходимых для дальнейшей работы системы: проверку и монтирование файловых систем, запуск различных служб (демонов), запуск процедур логирования, оболочек пользователей на различных терминалах и т. д.

Точный список этих операций зависит от так называемого уровня выполнения (run level). Уровень выполнения определяет перечень действий, выполняемых процессом init, и состояние системы после загрузки, т. е. конфигурацию запущенных процессов. Уровень выполнения идентифицируется одним символом. В ОС Linux существует 8 основных уровней выполнения:

0 — остановка системы;

1 — однопользовательский режим (для специальных случаев администрирования);

2 — многопользовательский режим без NFS (то же, что и 3, если компьютер не работает с сетью);

3 — полный многопользовательский режим;

4 — использование не регламентировано;

5 — обычно используется для запуска системы в графическом режиме;

6 — перезагрузка системы;

Как видите, уровни 0, 1 и 6 зарезервированы для особых случаев.

Первым делом после старта процесс init считывает свой конфигурационный файл /etc/inittab. Этот файл состоит из отдельных строк. Если строка начинается со знака # или пуста, то она игнорируется. Все остальные строки состоят из 4 полей, разделенных двоеточиями:

id:runlevels:action:process

где:id — идентификатор строки. Это произвольная комбинация, содержащая от 1 до 4 символов. В файле inittab не может быть двух строк с одинаковыми идентификаторами;

runlevels — уровни выполнения, на которых эта строка будет задействована. Уровни задаются цифрами или буквами без разделителей, например, 345;

process — процесс, который должен запускаться на указанных уровнях. Другими словами в этом поле указывается имя программы, вызываемой при переходе на указанные уровни выполнения;

action — действие.

Обработка файла /etc/inittab процессом init начинается в однопользовательском режиме (уровень 1), в котором единственным пользователем является пользователь root, работающий с консоли. Первым делом init находит строку, которая определяет, какой уровень выполнения запускается по умолчанию: id:3:initdefault:

Это и будет тот уровень, в котором запустится и будет работать система после загрузки, поэтому естественно, что нельзя указывать в строке initdefault уровни 0 и 6.

Далее init выполняет команды, указанные в строке с ключевым словом sysinit. В стандартной конфигурации здесь выполняется скрипт rc.sysinit из каталога /etc/rc.d. После этого процесс init просматривает файл /etc/inittab и выполняет скрипты, соответствующие однопользовательскому уровню (1 во втором поле строки), всем уровням (строки с пустым вторым полем) и уровню, заданному по умолчанию. В строке, соответствующей уровню по умолчанию, вызывается скрипт rc из каталога /etc/rc.d. Этот скрипт один и тот же для всех уровней, только в зависимости от уровня выполнения ему передается соответствующее значение параметра вызова, так что, например, для 3-го уровня вызов скрипта осуществляется строкой типа

l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3

Следующая важная функция, которую выполняет этот процесс (на уровнях со 2 по 5) — запуск шести виртуальных консолей (процессов getty), чтобы предоставить пользователям возможность регистрироваться в системе с терминалов. Если пользователь не смог успешно зарегистрироваться, программа регистрации завершается через определенный промежуток времени, закрывая открытую терминальную линию, а процесс init порождает для этой линии следующий getty-процесс, открывающий терминал, вместо прекратившего существование.

После завершения загрузки init продолжает работать в фоновом режиме, отслеживая изменения в состоянии системы.

Таким образом, процесс начальной загрузки init постоянно находится в оперативной памяти и при получении соответствующих сигналов повторно выполняет цикл чтения из файла /etc/inittab инструкций о том, что нужно делать, причем этот набор инструкций различен для разных уровней выполнения.

Когда суперпользователь останавливает систему (командой shutdown), именно init завершает все другие исполняющиеся процессы, размонтирует все файловые системы и останавливает процессор.