9.1.2. Продолжение загрузки.

9.1.2. Продолжение загрузки.

Демон init

С момента загрузки ядра процесс начальной загрузки системы идет под управлением самой системы. Первой получает управление процедура автозапуска ядра. Она определяет объем доступной оперативной памяти, тип и быстродействие процессора, тип видеоадаптера, переинициализирует жесткие диски, не полагаясь на инициализацию, выполненную BIOS.

Это делается для того, чтобы выбрать из возможных вариантов выполнения ядром основных функций оптимизированные именно для данной архитектуры компьютера, повысив тем самым быстродействие всей системы. Здесь же определяется системная консоль, на которую выводятся диагностические сообщения.

Наконец, процедура автозапуска распаковывает загруженный в память образ ядра (на этом этапе вы видите сообщение: «Uncompressing Linux…») и передает ему управление («OK, booting the kernel»). Теперь ядро инициализирует таблицу страниц виртуальной памяти, устанавливает обработчики прерываний, разбирает параметры, переданные ему диспетчером загрузки, и настраивается в соответствии с ними.

Завершив самонастройку, ядро создает несколько системных «процессов», фактически представляющих собой части самого ядра: планировщик процессов, диспетчер виртуальной памяти, различные обработчики сигналов ядра.

В списке текущих процессов, который вы видели по команде ps -e, эти системные процессы взяты в квадратные скобки. Один из них получает идентификатор 1, он-то и станет полноценным пользовательским процессом, в котором будет выполняться код демона init. Этот демон запустит все остальные службы и процессы, управляющие базовыми операциями: например, входом пользователей в систему.

Ядро монтирует корневую файловую систему в режиме «только чтение», находит исполняемый файл демона init (в каталоге /bin, /sbin или там, где вы укажете, передав ядру параметр init=/путь_к_init) и посредством системного вызова exec() загружает его код в процесс номер 1. Все остальные процессы порождает init и его потомки путем деления с помощью системного вызова fork().

Примечание

Ядро покорно запустит в качестве первопроцесса любую программу, которую вы укажете ему как init:

LILO: my_linux init=/bin/sh

Конечно, оболочка sh не запустит других процессов, но она предоставит вам интерфейс командной строки, в которой вы сможете выполнить необходимые ремонтные работы.

Процесс init прочитывает свой конфигурационный файл /etc/inittab и запускает другие процессы согласно указанным в нем инструкциям. В этот момент выводится приглашение нажать определенную клавишу (обычно <I>), чтобы войти в интерактивный режим, позволяющий запускать каждый процесс вручную или отказываться от такого запуска.

Уровни выполнения

Уровень выполнения (runlevel) — это такой режим работы системы, в котором разрешается существование только определенной группы процессов. В каждый момент времени система находится на одном из уровней выполнения (на каком именно, можно узнать по команде who -r. Она покажет также значение предыдущего уровня).

Разрешенные на каждом уровне процессы указаны в файле /etc/inittab. Демон init заведует переключением уровней, остановкой запрещенных на новом уровне процессов и запуском предписанных. В ОС Linux определено:

? семь уровней выполнения, обозначаемых номерами с 0 до 6;

? особый уровень S или s — однопользовательский;

? уровни по требованию (ondemand) А, В и С — фиктивные: при переходе на эти уровни запускаются приписанные к ним процессы, но текущий уровень выполнения не меняется.

Термин «уровень выполнения» унаследован от тех времен, когда система была обязана проходить уровни последовательно, от низшего к высшему при загрузке и обратно при выключении. Сейчас их можно переключать в любом порядке. Для переключения на уровень n нужно от имени суперпользователя ввести команду

# telinit n

Эта команда посылает соответствующий сигнал процессу init (tell init). Ее исполняемый файл представляет собой символическую ссылку на /sbin/init, так что вместо нее можно отдавать просто команду init. При этом не будет запущена копия процесса init: стартующий процесс первым делом проверяет свой PID и, если тот не равен 1, просто передает сообщение настоящему процессу init.

Запустив все процессы, приписанные к текущему уровню выполнения, init засыпает до получения сигнала о завершении дочернего процесса, отключении питания или требовании переключить уровень. Тогда он просыпается, перечитывает свой конфигурационный файл и, если нужно, выполняет записанные в нем инструкции. Чтобы заставить его перечитать измененный вами /etc/inittab, не дожидаясь трех вышеуказанных событий, введите команду

# telinit q

Важно понять, что уровень выполнения — это программная абстракция, аппаратура ни о каких уровнях не знает. Поэтому в разных реализациях Linux (разных дистрибутивах) одному уровню могут соответствовать разные конфигурации системы. Следующие уровни используются в дистрибутивах, основанных на Red Hat:

? 0: Останов системы.

? 1: Однопользовательский режим. То же, что уровень S.

? 2: Многопользовательский режим без поддержки сети.

? 3: Полный многопользовательский режим.

? 4: Не используется.

? 5: Графический режим с X11.

? 6: Перезагрузка.

В однопользовательском режиме никакие службы не стартуют: только грузится ядро, монтируется корневая файловая система и запускается командный интерпретатор. На этом уровне не нужен даже файл /etc/inittab, повреждение которого означает невозможность загрузиться на любом другом рабочем уровне. Этот уровень обычно использует администратор для аварийно-восстановительных работ.

Неиспользуемые уровни можно занять под свою собственную конфигурацию служб, собранных для конкретной задачи.

Конфигурационный файл /etc/inittab

Первая незакомментированная строка этого файла определяет уровень выполнения по умолчанию, то есть тот, в котором стартует система, если в процессе загрузки ядру не указано иначе. Эта строка выглядит как

id:3:initdefault

Обычно в качестве уровня по умолчанию выбирают 3 (полнофункциональный многопользовательский текстовый режим) или графический 5 (запускается X Window и выдается графическое приглашение для входа в систему). Если оставить поле уровня пустым, то init переспросит значение в процессе загрузки. Если указать в поле уровня несколько значений, то сработает наибольшее. Уровни 0 (останов) и 6 (перезагрузка) указывать нельзя.

Следующие строки имеют формат:

идентификатор:уровни_выполнения:действие:запускаемый_процесс

? Идентификатор — это уникальная последовательность из четырех символов (в старых дистрибутивах — двух).

? Уровни_выполнения: перечень уровней выполнения (номера без каких-либо разделителей), для которых будет выполнено указанное действие. Например, значение 2345 требует выполнить действие на уровнях 2, 3, 4 и 5. Здесь можно указывать также уровни по требованию (ondemand) А, В и С.

? Действие: одно из действий, перечисленных в таблице 9.1.

? Запускаемый_процесс: процесс, над которым производится действие. Это может быть исполняемый файл или сценарий.

Действия над процессами, задаваемые а файле /etc/inittab Таблица 9.1

Сценарий, помеченный действием sysinit, выполняется во время запуска системы, однократно, вне зависимости от запрошенного уровня. Затем запускаются процессы, помеченные действиями boot и bootwait.

На данном этапе загрузки системы происходят следующие действия по инициализации, результат которых необходим на любом уровне выполнения:

1. Устанавливается имя машины (hostname).

2. Конфигурируются параметры ядра.

3. Устанавливаются раскладка клавиш и системный шрифт,

4. Активируются разделы подкачки.

5. Корневая система проверяется программой fsck. Если будут найдены ошибки, которые невозможно исправить автоматически, будет запрошен пароль администратора для входа в административный режим, что равноценно переходу на уровень выполнения 1. В этом режиме вы запустите программу fsck с аргументом «/», который означает проверку корневой файловой системы. После исправления всех ошибок введите команду exit для перезагрузки системы. Если программа fsck ошибок не обнаружила, файловая система монтируется в режиме чтение/запись.

6. Проверяются зависимости модулей ядра.

7. Выполняется проверка других файловых систем.

8. Монтируются локальные файловые системы.

9. Включаются квоты.

10. Подключается (не активизируется!) раздел подкачки. С этого момента система начинает использовать раздел подкачки.

Дальше включается сценарий загрузки, специфичный для запрошенного уровня, и начинается разница между дистрибутивами.

В процессе развития UNIX-подобных ОС выделились две основных системы инициализации (набора сценариев загрузки). Одна была разработана в рамках ОС BSD (Berkeley Software Distribution) Калифорнийского университета, от которой произошли бесплатная FreeBSD и коммерческая SunOS. Другая применяется в классической System V от AT&T и ее потомках, среди которых UnixWare, IRIX, HP-UX и Solaris. ОС Linux заимствовала удачные решения с обеих эволюционных ветвей, и в результате часть дистрибутивов следует в инициализации стилю BSD (Slackware, CRUX, Gentoo), а часть (Red Hat-подобные) — стилю System V.

Инициализация в стиле BSD

Для этого стиля характерно наличие конфигурационного файла стартовых сценариев /etc/rc.conf. Уровней выполнения как таковых в BSD и ориентированных на нее реализациях Linux нет, вместо них вводится понятие режима — группы процессов, объединенных общей функциональностью. Режимов обычно два: однопользовательский и многопользовательский. Каждый режим запускается своим сценарием. Файлы этих сценариев обычно находятся в /etc и называются rc.* (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Порядок инициализации в стиле BSD

В дистрибутиве Slackware этим сценариям присвоены имена:

? rc.S — сценарий запуска (действие sysinit);

? rc.0 — останов системы;

? rc.6 — перезагрузка;

? rc.K — однопользовательский режим;

? rc.M — многопользовательский текстовый режим;

? rc.4 — многопользовательский режим с графическим входом в систему.

В /etc/default/rc.conf хранятся в неизменном хорошо откомментированном виде все системные настройки в количестве нескольких сотен, а редактируемый администратором /etc/rc.conf содержит только отличия желаемой конфигурации системы от /etc/defaults/rc.conf, которых раз в десять меньше. Загрузочные сценарии режимов прочитывают оба эти файла и и зависимости от требуемой конфигурации могут запускать из-под себя дополнительные сценарии инициализации различных служб: rc.inetd*, rc.cdrom и т.п. Последним при загрузке выполняется сценарий rc.local, содержание которого определяется администратором конкретной системы.

Инициализация в стиле System V

В этом стиле каждому уровню выполнения соответствует целый каталог, все сценарии в котором выполняются при переключении на этот уровень. Это подкаталоги /etc с именами rc0.d, rc1.d, …, rc6.d. Сценарии в этих каталогах — файлы с именами вроде S12syslog или K95kudzu — только символические ссылки на настоящие сценарии, находящиеся в /etc/init.d. Каждый из настоящих сценариев, будучи вызван с аргументом start, запускает свою службу, а с аргументом stop — останавливает ее. Какой аргумент будет ему передан, зависит от первой буквы имени символической ссылки: S означает start, K (kill) — stop. Следующее за этой буквой число определяет порядок вызова настоящих сценариев: чем оно больше, тем позже срабатывает данная ссылка при включении текущего уровня. Сначала выполняются все сценарии останова процессов, не разрешенных на данном уровне, потом — все сценарии запуска (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Порядок инициализации в стиле System V

Переключением уровней выполнения занимается центральный сценарий /etc/rc. Вызванный с аргументом N, где N — это номер включаемого уровня, он ищет каталог /etc/rc.N и выполняет в нем сначала все стоп-сценарии, потом все старт-сценарии.

Для выбора демонов, которые будут запускаться автоматически при загрузке системы, обычно используют конфигуратор drakconf в операционной системе Linux Mandrake, system-config-services в Fedora Core (рис.9.3) или setup в других Red Hat-подобных дистрибутивах.

Рис. 9.3. Конфигуратор служб system-config-services

Чтобы обеспечить автоматический запуск какого-нибудь сервиса, нужно создать сценарий для его запуска и поместить его в каталоге /etc/init.d. Затем, в зависимости от уровня выполнения, в каталоге /etc/rcN.d нужно создать символические ссылки на этот сценарий для его запуска и останова.

Если вы хотите сами создать сценарий для запуска своего демона, можете воспользоваться шаблоном, приведенным в листинге 9.3.

Листинг 9.3. Шаблон для запуска демона

#!/bin/bash

#

# Подключаем библиотеку функций

. /etc/init.d/functions

#

# Определяем параметры

case "$!" in

start)

 # Запуск демона

 echo "Starting my_daemon..."

 daemon my_daemon

 touch /var/lock/subsys/my_daemon

 ;;

stop)

 # Останов демона

 killproc my_daemon

 rm -f /var/lock/subsys/my_daemon

 rm -f /var/run/my_daemon.pid

 ;;

status)

 # Выводим статистику работы

 ;;

restart | reload)

 # действия, выполняемые при перезагрузке демона

 ;;

*)

 # Произошел вызов без параметров

 echo "Usage: my_daemon {start|stop|status|restart|reload}"

 exit 1

esac

exit 0

После того, как в процессе инициализации системы будет выполнен загрузочный сценарий уровня но умолчанию, последним выполняется сценарий /etc/rc.local. Выполнив все сценарии, init переходит к другим записям в /etc/inittab, относящимся к текущему уровню. Обычно там остаются только перезапускаемые (respawn) действия: процессы, которые init запускает в фоне, а когда какой-нибудь из них завершается, запускает вновь. Так ведут себя процессы *getty, обслуживающие виртуальные консоли, и менеджер дисплеев системы X Window. Инициализация системы считается законченной, когда запушены все перезапускаемые процессы и init остается только следить за ними.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.