Geum.ru

Введение в ос linux

Вид материалаДокументы

Содержание


Действия ядра Linux в процессе начальной загрузки
Первичный загрузчик
Вторичный загрузчик
Загрузка системы
Подобный материал:
1   ...   32   33   34   35   36   37   38   39   ...   62

Действия ядра Linux в процессе начальной загрузки


Итак, досистемная загрузка проходит в три этапа.
  1. Загрузчик из ПЗУ определяет, с каких устройств можно грузиться и, возможно, предлагает пользователю выбрать одно из них. Он загружает с выбранного устройства первичный загрузчик и передаёт ему управление.
  2. Первичный загрузчик определяет (а чаще всего -- знает), где находится вторичный загрузчик -- большая и довольно умная программа. Ему это сделать проще, чем программе из ПЗУ: во-первых, потому что для каждого устройства первичный загрузчик свой, а во-вторых, потому что его можно легко изменять при изменении настроек загружаемой системы. В схеме, предлагаемой LILO и GRUB, первичный загрузчик не вступает в разговоры с пользователем, а немедленно загружает вторичный и передаёт ему управление.
  3. Вторичный загрузчик достаточно умён, чтобы знать, где находится ядро системы (возможно, не одно), предлагать пользователю несколько вариантов загрузки на выбор, и даже, в случае GRUB, разрешает задавать собственные варианты загрузки. Его задача -- загрузить в память ядро и всё необходимое для старта системы (иногда -- модули, иногда -- стартовый виртуальный диск), настроить всё это и передать управление ядру.

Ядро -- это и мозг, и сердце Linux. Все действия, которые нельзя доверить отдельной подзадаче (процессу) системы, выполняются ядром. Доступом к оперативной памяти, сети, дисковым и прочим внешним устройствам заведует ядро. Ядро запускает и регистрирует процессы, управляет разделением времени между ними. Ядро реализует разграничение прав и вообще определяет политику безопасности, обойти которую, не обращаясь к нему, нельзя просто потому, что в Linux больше никто не предоставляет подобных услуг.

Ядро работает в специальном режиме, т. н. "режиме супервизора", позволяющем ему иметь доступ сразу ко всей оперативной памяти и аппаратной таблице задач. Процессы запускаются в "режиме пользователя": каждый жёстко привязан ядром к одной записи таблицы задач, в которой, в числе прочих данных, указано, к какой именно части оперативной памяти этот процесс имеет доступ. Ядро постоянно находится в памяти, выполняя системные вызовы -- запросы от процессов на выполнение этих подпрограмм.

ядро
Набор подпрограмм, используемых для организации доступа к ресурсам компьютера, для обеспечения запуска и взаимодействия процессов, для проведения политики безопасности системы и для других действий, которые могут выполняться только в режиме полного доступа (т. н. "режиме супервизора").

Работа ядра после того, как ему передано управление, и до того, как оно начнёт работать в штатном режиме, выполняя системные вызовы, сводится к следующему.

Сначала ядро определяет аппаратное окружение. Одно и то же ядро может быть успешно загружено и работать на разных компьютерах одинаковой архитектуры, но с разным набором внешних устройств. Задача ядра -- определить список внешних устройств, составляющих компьютер, на который оно угодило, классифицировать их (определить диски, терминалы, сетевые устройства и т. п.) и, если надо, настроить. При этом на системную консоль (обычно первая виртуальная консоль Linux) выводятся диагностические сообщения (впоследствии их можно просмотреть утилитой dmesg).

Затем ядро запускает несколько процессов ядра. Процесс ядра -- это часть ядра Linux, зарегистрированная в таблице процессов. Такому процессу можно послать сигнал и вообще пользоваться средствами межпроцессного взаимодействия, на него распространяется политика планировщика задач, однако никакой задаче в режиме пользователя он не соответствует, это просто ещё одна ипостась ядра. Команда ps -ef показывает процессы ядра в квадратных скобках, кроме того, в Linux принято (но не обязательно), чтобы имена таких процессов начинались на "k": [kswapd], [keventd] и т. п.

Далее ядро подключает (монтирует) корневую файловую систему в соответствии с переданными параметрами (в наших примерах -- root=/dev/hda5). Подключение это происходит в режиме "только для чтения" (read-only): если целостность файловой системы нарушена, этот режим позволит, не усугубляя положение, прочитать и запустить утилиту fsck (file system check). Позже, в процессе загрузки, корневая файловая система подключится на запись.

Наконец, ядро запускает из файла /sbin/init первый настоящий процесс. Идентификатор процесса (PID) у него равен единице, он -- первый в таблице процессов, даже несмотря на то, что до него там были зарегистрированы процессы ядра. Процесс init -- очень, очень старое изобретение, он чуть ли не старше самой истории (истории UNIX, конечно), и с давних пор его идентификатор равен 1.

Загрузка системы


С запуска init начинается загрузка самой системы. В давние времена, во времена молодости Linux и ранее, в этом месте никаких подводных камней не наблюдалось. Если ядро содержало подпрограммы для работы со всеми необходимыми устройствами (т. н. "драйверы"), оно загружалось и запускало init. Если ядру недоставало каких-то важных драйверов (например, поддержки дискового массива, с которого и шла загрузка) -- не загружалось и не запускало. Из положения выходили просто: в ядро старались включить как можно больше драйверов. Такое ядро называлось базовым (generic), и имело довольно внушительный размер. Загрузивши систему с базовым ядром, администратор обычно пересобирал его: выбрасывал из специального файла-профиля драйверы всех отсутствующих в системе устройств, быть может, добавлял новые (те, что не нужны для загрузки, но нужны для работы, например, звуковые), и компилировал из исходных текстов новое, профильное ядро.