Процесс загрузки ОС #

Васильев Андрей Михайлович, 2024

Версии презентации

• Интерактивная презентация
• Текстовая версия
• Раздел курса

Загрузка системы #

Загрузчик ОС #

Задачей загрузчика ОС является поиск ядра ОС с дальнейшей передачей ему управления

Современные загрузчики:

• Являются отдельными бинарными данными на ПЗУ
• Обычно располагаются на ФС в отдельном разделе в виде файла
• Настраиваются с помощью внешнего файла-конфигурации
• Могут считывать данные из файловых систем
• Могут иметь интерактивный интерфейс для выбора ОС
  • Решение для загрузки разных ОС
  • Решение для загрузки разных ядер для одной ОС

Ядро ОС #

Ядро ОС обеспечивает эффективное использование технического обеспечения множеством конкурирующих друг с другом процессов

Операционная система помимо ядра предоставляет набор системных приложений

• Позволяющих настраивать параметры работы ядра
• Позволяющих управлять процессами внутри ОС

Файлы ядра Linux #

В GNU/Linux для загрузки ОС применяется связка из

• ядра ОС
• initrd, Initial RAM Disk, образа файловой системы, необходимой ядру для первичной загрузки операционной системы

Оба компонента поставляются файлами, лежащими на ФС

В рамках initrd поставляются:

• Модули ядра ОС, необходимые для работы с оборудованием на данном компьютере
• Служебные приложения, нужные для загрузки модулей и настройки системы

Модули могут поставляться отдельно от ядра:

• Для поддержки проприетарных решений
• Для решения задачи поддержки множества разных конфигураций оборудования

Процесс загрузки ОС #

В рамках загрузки ядра ОС происходит поиск всего оборудования и его инициализация

После того как всё оборудование инициализировано, ядро запускает процесс-инициализации init

• Процесс работает до окончания работы ОС
• Процесс имеет идентификатор, равный 1
• Процесс запускает все остальные процессы в системе

Существует множество систем инициализации: SysVinit, systemd, openrc, runit, initware

• Для выбора системы инициализации ядру можно передать аргумент init с полным путём к исполняемому файлу
• Сравнение разных систем предоставляет проект Gentoo

Задачи системы инициализации #

• Запуск служб, постоянно работающих фоновых процессов
  • В процессе запуска операционной системы
  • При обращении к службе посредством сети, D-Bus, сокету и т.д.
• Перезапуск служб в случае их падения

Система инициализации может также выполнять действия других системных служб

• Подключение файловых систем (обычно да)
• Настройка сетевых интерфейсов (обычно нет)
• Запуск задач по расписанию (обычно нет)
• Журналирование работы служб (обычно нет)
• Управление входом пользователей в систему (обычно нет)
• Создание виртуальных файлов для устройств (обычно нет)
• Управление временем системы (обычно нет)

Стадии загрузки ОС #

При запуске системы обычно рассматриваются следующие стадии:

• Настройка ключевых служб (диски, системы обмена сообщениями и т.д.)
• Поддержка работы сессии суперпользователя
• Поддержка работы множества пользователей
• Запуск служб, обеспечивающих продуктовые функции системы (SSH, Веб-сервер, …)
• Поддержка работы с графическим пользовательским интерфейсом

Также система инициализации должна выполнять корректное выключение системы, т.е. выключать службы в правильном порядке и сохранить данные на ПЗУ в случаях:

• Завершения работы
• Перезагрузки системы

Система инициализации позволяет переходить между стадиями, выбирать разные стадии при запуске

Варианты реализации стадий #