Tema 3. Arranque y parada del sistema - I N F O R M Á T I C A -...

Tema 3.

Arranque y parada del sistema

Administración de Sistemas Operativos

Administración de Sistemas Operativos y Periféricos

Ma Pilar Gonzalez Ferez

Tema 3. Arranque y parada del sistema– p. 1/29

Índice

1. Proceso de arranque del sistemaa) Arranque de un PC

b) Gestor de arranque GRUB

c) Modo monousuario

d) Modo multiusuario

e) Niveles de ejecución o arranque en Linux

f ) Arranque mediante Upstart

g) Ficheros de inicialización

h) Resumen del proceso de arranque

2. Parada del sistema

3. Caídas del sistema y problemas de arranque


Arranque y parada del sistema

Todo sistema necesita los procesos de arranque y deparada

En el proceso de arranque se prepara al sistema paraser usado por los usuarios

En el proceso de parada se deja el sistemaconsistente (por ejemplo, los bloques de disco modificados enmemoria se guardan en el sistema de ficheros)

El administrador debe saber qué hacen estos dosprocesos y cómo lo hacen, ya que le facilitaráreconocer posibles situaciones de error y solucionarlas

En la actualidad son procesos muy sencillos⇒ una seriede ficheros de configuración y de guiones shell determi-nan y controlan estos procesos


1. Proceso de arranque del sistema

Arranque de un PC

El arranque de un ordenador actual tiene 2 fases:arranque hardwarearranque del S.O.


1.1 Arranque de un PC (ii)

Iniciador ROM ⇒ Programa de arranque disponible enla ROM

Al arrancar el ordenador⇒ Señal eléctrica⇒ Cargavalores predefinidos en los registros

En el contador del programa se carga la dirección deinicio del iniciador ROM

El iniciador ROM realiza tres funciones:1. Comprueba el sistema, detectando sus características y

comprobando su funcionamiento

2. Lee y almacena en memoria el programa cargador del S.O.

3. Pasa el control al cargador del S.O., saltando a la dirección dememoria donde lo ha almacenado


1.1 Arranque de un PC (iii)

El programa cargador (master boot program o boot program) está enlos primeros sectores del disco y con un tamañoprefijadoEstos sectores se conocen como Master Boot Record(o Volume Boot Record)

Es el encargado de cargar el núcleo (o kernel) del S.O.y pasarle el controlEl iniciador de la ROM y el S.O. tienen un acuerdo sobreel programa cargador, (ubicación, dirección de arranque y tamaño), deesta manera el iniciador puede soportar varios S.O.’s


1.1 Arranque de un PC (iv)

El núcleo del S.O. continúa el proceso de arranque:Realiza una comprobación del hardware del sistemaSe prepara a sí mismo para ejecutar el sistema inicializando sustablas internas, creando las estructuras de datos necesarias, etc.A continuación crea el proceso Init y le pasa el control

Para que el núcleo no tenga un tamaño muy grande, la mayoría delas opciones se compilan como módulos, que se cargarán cuando senecesitenPor ello, en el arranque el núcleo necesitará cargar algunos módulospara poder iniciar el sistema, p.e. el módulo ext3 para acceder al SFEl fichero initrd_version.img cargará los módulos que el núcleonecesita para poder arrancar:

El núcleo primero carga el initrd y le pasa el controlEl initrd carga los módulos necesarios y le devuelve el control al núcleoEntonces el núcleo continuará el proceso de arranque


1.1 Arranque de un PC (v)

El proceso Init termina el proceso de arranque,dejando el sistema en modo multiusuario preparadopara que los usuarios trabajen en él

Usa una serie de ficheros scripts que le indican las acciones arealizarLas tareas que realiza el proceso Init son:

Chequea los sistemas de ficherosMonta los sistemas de ficheros permanentesActiva las áreas de swapping o intercambioActiva los demonios y la red (NFS, NIS, etc.)Limpia los sistemas de ficheros (borra los directoriostemporales)Habilita el login a los usuarios del sistema

¿Qué se realiza primero la ejecución de proceso Init o el montaje delsistema de ficheros raíz?


1.2 Gestor de arranque GRUB

GRUB: GRand Unified Bootloader

GRUB se instala en el master boot record (M.B.R.) y hace de lasfunciones de master boot program (M.B.P.)

Pregunta qué S.O. arrancar: Linux o Windows

Si la respuesta es Linux⇒ carga el núcleo solicitado y le pasa elcontrol para que el arranque continúe

Si la respuesta es Windows⇒ pasa el control a Windows querealiza su arranque

Fichero de configuración: /boot/grub/grub.conf (en algunos sistemas es

/boot/grub/menu.lst)

Ejecutable (para instalación): /sbin/grub-install

Soporta el modo Direccionamiento Lógico de Bloques (LBA)

Lee los sistemas de ficheros Ext2, Ext3 o reiserfs

(GRUB se puede instalar el sector de arranque de la partición de Linux, en este caso sólo se lanzará si

es esa partición activa)


1.2 Gestor de arranque de GRUB (ii)

Lee el fichero de configuración en cada arranque (las

modificaciones se toman de manera automática)

Dispone de tres interfaces con distinto grado defuncionalidad:

De menú⇒ seleccionar S.O.

Del editor de menú de entrada⇒ modificar líneas de órdenes antes dearrancar el sistema operativo, p.e. para pasar parámetros al núcleo ocorregir errores del fichero. (Pulsar la tecla e)

Para pasar parámetros al núcleo pulsar la tecla a

De línea de órdenes⇒ ejecutar órdenes interactivamente. (Pulsar la tecla c)

Terminología de GRUB, numerando los dispositivos según losreconozca la BIOS:

Nombres de dispositivos (hd0,0) ⇒ /dev/sda1(<tipo_de_dispositivo><número_dispositivo_bios>,<numero_particion>)

Nombres de ficheros (hd0,0)/boot/grub/grub.conf

(<tipo_de_dispositivo><número_dispositivo_bios>,<numero_particion>)/path


1.2 Gestor de arranque de GRUB (iii)

Ejemplo de fichero de configuración con Linux y Windows: (se lee encada arranque del sistema)

default=0 #Opci on por defecto

timeout=10 #Tiempo de espera

password --md5 $1$4hKKr1$LvSjN89PmeeHXBljr13yq0

splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz

title Fedora Core Linux (2.6.37) #Etiqueta

root (hd0,0) #Parti. a montar por GRUB, donde est a el n ucleo

kernel /boot/vmlinuz-2.6.37 ro root=LABEL=/ #N ucleo y par ametros

initrd /boot/initrd-2.6.37.img #Fichero initrd

title Windows 2008 #Etiqueta

rootnoverify (hd0,2) #Partici on a usar

chainloader +1 #Pasarle el control

# Observa esta diferencia----------------------------- ------------------

# root=LABEL=/ Indica al n ucleo cu al es el SF ra ız del SO

# root (hd0,0) D onde encuentra GRUB los ficheros del n ucleo


1.3 Modo monousuario

Estado del sistema definido para realizar tareas administrativas y demantenimiento, que requieren un control completo y no compartidodel sistemaSólo realiza el montaje del sistema de ficheros raíz (/), los otros SFestán disponibles pero no están montadosSe puede acceder a todo el sistema, pero muchos servicios no estánactivos o configurados:

Muy pocos demonios están en ejecución, sólo los necesariosMuchas utilidades no están activas (impresión, red)Sólo las órdenes del SF raíz están disponibles, (si /usr está en otra

partición no está montado)

etc.

Para entrar en modo monousuario el proceso Init crea el shell pordefecto (/bin/sh) como usuario root , (en ocasiones ejecuta la orden

/sbin/sulogin, que pedirá la contraseña del root para dejar entrar al sistema)


1.3 Modo monousuario (ii)

¿Cómo se entra en modo monousuario?Indicándolo manualmente al Master Boot Program con unaopción o parámetro:

GRUB: añadir, mediante la interfaz de edición, la opción «single» a la entradadel núcleo « kernel /boot/vmlinuz-2.6.37 ro root=LABEL=/ »

Automáticamente, si hay problemas en el proceso de arranqueque el sistema no puede solucionar por sí solo, (p.e. problemas en el

SF que fsck no puede solucionar, errores en los ficheros de arranque)

¡Problema! Modo monousuario no tiene ninguna protección (unusuario podría entrar en el sistema en modo monousuario, y portanto tener acceso a todo el sistema, estando delante del ordenador)Solución:

GRUB: en el fichero /boot/grub/grub.conf añadir la opción:password −−md5 password_encriptadoLa orden grub-md5-crypt encripta el password, que habrá que copiar alfichero de configuración


1.4 Modo multiusuario

Pasos del proceso de arranque:1. Chequea el sistema de ficheros raíz con fsck

Si al apagar el sistema, el sistema de ficheros se desmontó correctamente, nose chequeaSin embargo, algunos S.O.’s con determinados SF’s fuerzan el chequeosiempre, o cada cierto tiempo (cada 3 meses) o cada cierto no de montajessin chequear (cada 20 veces)Si fsck encuentra problemas que no puede solucionar “sólo”, lleva al sistemaa modo monousuario para que el administrador realice el chequeo manual

2. Monta el sistema de ficheros raíz en modo lectura-escritura

3. Chequea el resto de sistemas de ficheros con fsck (idem al punto 1)

4. Monta el resto de sistemas de ficheros

5. Activa las particiones de intercambio o swapping con swapon -a

6. Activa las cuotas de disco: quotacheck -a y quotaon -a


1.4 Modo multiusuario (ii)

Pasos del proceso de arranque (continúa . . . )

7. Lanza los procesos servidores o demonioscrond, atd, etc.cupsdsyslogd. . .

8. Activa la red9. Lanza los demonios de red

xinetd, sendmail, named, routedrpcbind, nfsd, rpc.statd, ypbind, ypserv

10. Limpia los sistemas de ficheros: /tmp, etc.11. Permite que los usuarios entren:

Crea las terminales, lanzando mingetty (o getty ) en modo texto, y el terminalgráfico, si es precisoBorra, en caso de que exista, el fichero /etc/nologin

Si el fichero /etc/nologin existe los usuarios (excepto el root ) no puedenentrar al sistema. Algunos sistemas lo crean al iniciar el arranque


1.5 Niveles de ejecución en Linux

Algunos sistemas operativos consideran que el sistemapuede estar en distintos niveles de ejecución (oarranque), y no sólo en multiusuario y monousuario(originalmente apareció en los UNIX de System V)

En Linux estos niveles de ejecución son:0: El sistema está apagado1, s ó S: Modo monousuario2: Multiusuario sin funciones de red, el mismo que el 3 pero sinlas utilidades de red. (En ocasiones está sin usar y puede ser redefinido)

3: Multiusuario completo, con terminales en modo texto4: Sin usar, puede ser redefinido por el administrador5: Multiusuario con pantalla de inicio de sesión basada en X6: El sistema se está reiniciando


1.5 Niveles de ejecución en Linux (ii)

/sbin/telinit ⇒ cambiar de nivel de ejecución

telinit 1 ⇒ a modo monousuariotelinit 6 ⇒ reiniciar el sistematelinit 3 ⇒ cambiar al nivel 3

/sbin/runlevel ⇒ saber en qué nivel está el sistemaHay un nivel por defecto en el que arranca el sistema, que seestablece en el fichero /etc/inittab con la línea:

id:5:initdefault:

Al arrancar, mediante el GRUB, al núcleo se le puede pasar comoparámetro un número indicando el nivel en el que queremosarrancar. En este caso se obviará el nivel por defecto


1.6 Arranque mediante Upstart

Proceso de arranque/parada del sistema basado en eventos, queson ejecutados por el proceso InitDe forma asíncrona realiza las siguientes tareas:

Dirige el inicio de las tareas y demonios.Controla, si es necesario, los demonios mientras el sistema está encendido.Detiene los demonios durante el proceso de apagado.

En el directorio /etc/event.d/ hay una serie de eventos (ficheros)que Init ejecuta según el orden y las dependencias establecidas enlos mismosEstos eventos indican qué tarea ejecutar, cuándo y cómo, mediantesu propio lenguajeLa orden initctl permite indicar al proceso Init que realicedeterminadas acciones:

start evento stop evento status evento


1.6 Arranque mediante Upstart (ii)Los ficheros de eventos están en modo texto siguiendo la siguientenomenclatura:

exec <orden><argumentos> ⇒ ejecutar la orden con esos argumentos:

exec /etc/rc.d/rc 0

exec /sbin/mingetty tty2

script . . . end script ⇒ ejecutar el guión shell indicado:

script

set $(runlevel || true)

if [ "$2" != "0" ] && [ "$2" != "6" ]; then

set $(runlevel --set 0 || true)

fi

if [ "$1" != "unknown" ]; then

PREVLEVEL=$1

RUNLEVEL=$2

export PREVLEVEL RUNLEVEL

fi

exec /etc/rc.d/rc 0 # Combina exec con script

end script


1.6 Arranque mediante Upstart (iii)Nomenclatura de los ficheros de eventos:

start on <event> ⇒ describe bajo qué condiciones se lanzará ese evento

start on startup start on stopped rc2

start on runlevel 5 start on started prefdm

stop on <event> ⇒ describe bajo qué condiciones se parará ese evento

stop on runlevel [35] stop on started prefdm

respawn ⇒ volver a lanzar ese proceso o demonio cuando mueraconsole ⇒ hacia dónde redirigir la salida del eventopre-start ⇒ ejecutar la orden/guión shell antes de lanzar ese proceso

pre-start exec rm -f /var/run/crond

pre-start script

if [ "$RUNLEVEL" == "S"]

then

RUNLEVEL=1

fi

end-script


1.6 Arranque mediante Upstart (iv)Nomenclatura de los ficheros de eventos:

post-start ⇒ ejecutar la orden/guión shell después de lanzar ese proceso

post-start exec touch/var/run/crond

post-start script

if [ "$RUNLEVEL" == "1"]

then

RUNLEVEL=S

fi

end-script

pre-stop ⇒ ejecutar la orden/guión shell antes de parar ese proceso

pre-stop exec ...

pre-stop script / end-script

post-stop ⇒ ejecutar la orden/guión shell después de parar ese proceso

post-stop exec ...

post-stop script / end-script

. . .


1.6 Arranque mediante Upstart (v)Ejemplos

start on startup

stop on runlevel

console output

script

/etc/rc.d/rc.sysinit

end script

post-stop script

runlevel=$(/bin/grep initdefault /etc/inittab | cut -f 2 - d ":")

[ -z "$runlevel" ] && runlevel="3"

exec telinit $runlevel

end script

-------------------------------------------------

start on runlevel 5

stop on runlevel [!5]

console output

script

exec /etc/rc.d/rc 5

end script


1.7 Ficheros de inicializaciónVarios ficheros script generales, llamados rc* que están en /etc/rc.do /etc, son ejecutados al arrancar por el Init mediante un eventoVarios ficheros scripts específicos de cada nivel de arranque, queestán en el directorio /etc/rcn.d o /etc/rc.d/rcn.d, siendo n el nivel dearranque, son ejecutados al arrancar o cambiar de nivel

Son ficheros scripts que su nombre empieza por K o S, seguido de un número de2 dígitos y un nombre descriptivo:

K35smb K15httpd S40atd S50xinetd S60cups S99local

El script /etc/rc (o /etc/rc.d/rc) es el encargado de ejecutar estos ficheros scripts,según el nivel de arranqueLos ejecuta en orden alfabético, primero los K después los S, los dos dígitosestablecen el orden entre todos los K y todos los SLos ficheros K sirven para detener demonios o matar procesosLos ficheros S sirven para lanzar demonios o ejecutar funciones de inicializaciónDe esta manera, para cada nivel de inicialización, se especifica qué demoniostienen que estar activos y qué demonios no tienen que estar activos


1.7 Ficheros de inicialización (ii)En los directorios /etc/rcn.d (o /etc/rc.d/rcn.d )

Estos ficheros son enlaces simbólicos al fichero con el mismonombre descriptivo que está en el directorio /etc/init.d (o/etc/rc.d/init.d)Los ficheros scripts reciben varios parámetros: start, stop,restart, etc. (esto permite lanzar o relanzar demonios sin reiniciar el sistema)

rc ejecuta los K con el parámetro stop y los S con start/sbin/chkconfig ⇒ configurar los demonios a lanzar (S) o finalizar(K) para cada nivel. También permite consultas

−−add nombre ⇒ Añadir para los niveles que especifique el demonio−−del nombre ⇒ Eliminarlo (ni siquiera lo deja como K)[−−level levels] nombre <on|off|reset>

−−list [nombre]

En entorno gráfico: /usr/sbin/ntsysv, system-config-servicesLanzar demonios a “mano” (sin reiniciar)⇒ P.e. el demonio deimpresión: /etc/rc.d/init.d/cups restart


1.8 Resumen del proceso de arranque

1. Iniciador ROMChequeo inicial del sistemaLee y almacena en memoria el programa cargador del S.O.Pasa el control al cargador del S.O., saltando a la dirección de memoria donde loha almacenado

2. Cargador del sistema operativo (GRUB)⇒ carga el núcleo delsistema operativo y le pasa el control, sabe dónde está el núcleo ocómo localizarlo

3. Núcleo del sistema operativoChequeo hardwareCreación e inicialización de las estructuras de datos, tablas, etc., que necesitaCrea el proceso Init y le pasa el control

4. Proceso Init ⇒ termina el proceso de arranque, dejando el sistemapreparado para ser usado (chequeo de SF’s, montaje de SF’s,activación de swap, de cuotas, demonios, etc.)


2. Parada del sistema

En ocasiones es necesario apagar o reiniciar el sistema:mantenimiento, diagnóstico, hardware nuevo, etc.Las acciones que se realizan en el proceso de parada son:

1. Se notifica a los usuarios2. Procesos en ejecución⇒ enviar la señal de terminación (TERM)

3. Se paran los demonios4. A los usuarios que quedan conectados se les echa del sistema5. Procesos que queden en ejecución⇒ enviar la señal de fin (KILL)

6. Actualizaciones de disco pendientes (integridad del SF) con sync7. Dependiendo del tipo de shutdown:

a) Se cambia a modo monousuario, opción por defectob) Se apaga el ordenadorc) Se reinicia el sistema

Orden: shutdown (también telinit nivel)


2. Parada del sistema (ii)shutdown [opciones] tiempo [mensaje]

Opciones:Sin opciones ⇒ modo monousuario ⇒ telinit 1-r ⇒ reiniciar ⇒ telinit 6-h ⇒ parar ⇒ telinit 0-c ⇒ cancelar

-k ⇒ simular un shutdown, pero realmente no se lleva a cabo

Tiempo: +minutos, now, h:mAl salir de modo monousuario vuelve al nivel por defecto, (salvo que

expresamente se reinicie o apague)


3. Caídas del sistema y problemas de arranque

Causas de caídas del sistema:Fallos hardwareErrores de hardware irrecuperablesFallos de luz (cortes o altibajos)Otros problemas ambientalesProblemas de entrada/salidaProblemas de algún sistema de ficheros

Problemas de arranqueHardware malNo se puede leer el sistema de ficheros de los discos de trabajoHay en el disco áreas dañadas que no pertenecen al sistema deficheros (p.e. tabla de particiones)Hardware incompatibleErrores en la configuración del sistema


3. Caídas del sistema y problemas de arranque (ii)

Al rearrancar mirar los mensajes que hay en el fichero/var/log/messagesLa orden dmesg ⇒ mensajes producidos durante elarranqueEn el arranque al núcleo se le pueden pasar otrosparámetros:

root=particion⇒ indicar que monte como partición raíz unadistintainit=ejecutable⇒ que en vez del proceso Init lance otro proceso:

init=/bin/bash ⇒ en este caso el proceso de inicio del Init no se realiza, el SFestá montado en modo sólo lectura, hay que remontarlo « mount -o remount-w -n / »

single⇒ arrancar en modo monousuarioUn número indicando el nivel de arranque


Tema 3. Arranque y parada del sistema - I N F O R M Á T I C A -...

Documents

Transcript of Tema 3. Arranque y parada del sistema - I N F O R M Á T I C A -...