Внутреннее устройство Linux - Уорд Брайан - Страница 33

Однако в большинстве современных ПК более распространенным является применение идентификаторов UUID (см. подраздел 4.2.4):

root=UUID=70ccd6e7-6ae6-44f6-812c-51aab8036d29

Параметр ro стандартен; он указывает ядру на то, что корневую файловую систему при запуске пространства пользователя следует монтировать в режиме «только чтение». Этот режим гарантирует возможность безопасной проверки корневой файловой системы с помощью команды fsck. По окончании проверки процесс загрузки выполняет повторное монтирование корневой файловой системы в режиме «чтение-запись».

При обнаружении какого-либо непонятного параметра ядро Linux сохраняет его, а затем передает команде init при выполнении запуска пространства пользователя. Например, если вы добавите к параметрам ядра флаг -s, оно передаст его команде init, и это будет означать, что запуск следует выполнить в режиме одиночного пользователя.

Теперь рассмотрим механику того, как загрузчики системы запускают ядро.

5.4. Загрузчики системы

В начале процесса загрузки, до запуска ядра и команды init, загрузчик системы запускает ядро. Задача загрузчика системы выглядит просто: он загружает ядро в память, а затем запускает его с определенными параметрами. Рассмотрим вопросы, на которые должен ответить загрузчик системы.

• Где находится ядро?

• Какие параметры ядра должны быть переданы ему при запуске?

Ответ (как правило) такой: ядро и его параметры обычно располагаются в корневой файловой системе. Кажется, что параметры ядра отыскать несложно, но ведь само ядро еще не запущено, поэтому оно не может «пройтись» по файловой системе в поисках необходимых файлов. Кроме того, драйверы устройств, которые ядро обычно использует для доступа к диску, также недоступны. Можно увидеть в этом нечто вроде проблемы «яйцо или курица».

Начнем разбираться с драйверами. На персональных компьютерах загрузчики системы используют систему BIOS или интерфейс UEFI, чтобы получить доступ к дискам. Практически все дисковые аппаратные средства снабжаются прошивками, которые позволяют системе BIOS получать доступ к присоединенным устройствам хранения с помощью блочной адресации LBA (Linear Block Addressing). Хотя производительность этого режима невысока, он все же позволяет получить универсальный доступ к дискам. Загрузчики системы часто являются единственными программами, которые используют систему BIOS для доступа к дискам; ядро применяет собственные высокопроизводительные драйверы.

Вопрос о файловой системе более сложен. Многие современные загрузчики системы способны читать таблицы разделов, а также имеют встроенную поддержку доступа к файловым системам в режиме «только чтение». Следовательно, они могут находить и читать файлы. Такая возможность значительно облегчает динамическую конфигурацию и улучшение загрузчика системы. Загрузчики системы Linux не всегда обладали этой возможностью; без нее настройка загрузчика была намного более сложной.

5.4.1. Задачи загрузчика системы

Основные функции загрузчика системы Linux содержат следующие возможности:

• выбор среди нескольких ядер;

• переключение между наборами параметров ядра;

• разрешение ручного переопределения и редактирование имен образов ядра и его параметров пользователем (например, чтобы войти в режим одиночного пользователя);

• поддержка загрузки других операционных систем.

Загрузчики системы стали более сложными по сравнению с начальными вариантами ядра Linux. Появились такие функции, как история и меню, однако главной потребностью всегда остается гибкость образа ядра и выбор его параметров. Интересным фактом является то, что некоторые возможности были ослаблены. Поскольку теперь вы можете, например, выполнять аварийную или восстановительную загрузку частично или полностью с USB-накопителя, вам, вероятно, не придется беспокоиться о том, чтобы вручную вводить параметры ядра или переходить в режим одиночного пользователя. К тому же современные загрузчики предлагают больше возможностей, чем когда-либо ранее. Это может быть чрезвычайно удобно, если вы разрабатываете пользовательское ядро или желаете настроить параметры.

5.4.2. Общий обзор загрузчиков системы

Приведем перечень основных загрузчиков системы, которые могут вам встретиться, в порядке их популярности:

• GRUB — почти универсальный стандарт для систем Linux;

• LILO — один из первых загрузчиков системы Linux. Версия ELILO предназначена для интерфейса UEFI;

• SYSLINUX — может быть настроен для запуска в множестве различных типов файловых систем;

• LOADLIN — загружает ядро из оболочки MS-DOS;

• efilinux — загрузчик с интерфейсом UEFI, призванный быть моделью и эталоном для других загрузчиков с интерфейсом UEFI;

• coreboot (ранее назывался LinuxBIOS) — высокопроизводительная замена системы BIOS в персональных компьютерах. Может содержать ядро;

• Linux Kernel EFISTUB — плагин ядра для загрузки напрямую из системного раздела ESP (EFI/UEFI System Partition), имеющегося в современных си­стемах.

В этой книге речь пойдет исключительно о загрузчике GRUB. Основная причина для использования других загрузчиков системы заключается либо в более простом их конфигурировании, по сравнению с GRUB, либо в быстроте работы.

Чтобы ввести имя ядра и параметры, вам сначала необходимо узнать, как попасть в строку приглашения загрузчика. К сожалению, иногда это бывает сложно выяснить, поскольку различные версии Linux по-разному настраивают поведение загрузчика и его отображение.

В следующих разделах вы узнаете о том, как оказаться в строке приглашения загрузчика, чтобы ввести имя ядра и параметры. Когда вы освоитесь с этим, вы изучите настройку и установку загрузчика системы.

5.5. Первое знакомство с загрузчиком GRUB

Аббревиатура GRUB означает Grand Unified Boot Loader (Большой унифицированный загрузчик системы). Мы рассмотрим версию GRUB 2; есть также более старая версия GRUB Legacy, использование которой постепенно сходит на нет.

Одной из наиболее важных возможностей загрузчика GRUB является навигация по файловой системе, которая позволяет намного проще выбирать ядро и настраивать параметры. Лучший способ увидеть это в действии и узнать в общих чертах о загрузчике GRUB — заглянуть в его меню. Интерфейс снабжен простой навигацией, однако есть большая вероятность того, что вы никогда его раньше не видели. Системы Linux изо всех сил стараются скрыть от вас свой загрузчик.

Чтобы получить доступ к меню загрузчика GRUB, нажмите клавишу Shift и удерживайте ее, когда появится начальный экран системы BIOS или прошивки. В противном случае процесс настройки загрузчика может не сделать паузы перед загрузкой ядра. На рис. 5.1 показано меню загрузчика GRUB. Нажмите клавишу Esc, чтобы временно отключить автоматическое истечение времени ожидания загрузки после появления меню.

Рис. 5.1. Меню загрузчика GRUB

Попробуйте следующим образом исследовать загрузчик системы.

1. Перезагрузите или включите компьютер с Linux.

2. Удерживайте нажатой клавишу Shift при появлении начального экрана системы BIOS или самопроверки прошивки и/или экрана загрузки, чтобы попасть в меню загрузчика GRUB.

3. Нажмите клавишу E, чтобы увидеть команды конфигурирования загрузчика для принятого по умолчанию варианта загрузки. Должно появиться что-то вроде показанного на рис. 5.2.

Этот экран говорит нам о том, что для данной конфигурации корневой каталог установлен с помощью идентификатора UUID, образ ядра называется /boot/vmlinuz-3.2.0-31-generic-pae, а параметры ядра содержат ro, quiet и splash. Начальной файловой системой оперативной памяти является /boot/initrd.img-3.2.0-31-generic-pae. Если вы раньше никогда не встречали подобного рода конфигурацию, она может показаться немного запутанной. Почему несколько раз встречается параметр root, причем в разных вариантах? Почему здесь указан параметр insmod? Разве эта функция ядра не запускается обычно менеджером udevd?