システム起動プロセス

システム起動プロセス

ブートからカーネルの起動まで

BIOS: Basic Input/Output System

メモリのチェック
H/W設定の読み込み
起動デバイスのチェック
ブートローダを実行
- 起動デバイスのマスターブートレコード内に格納されている

UEFI: Unified Extensible Firmware Interface

BIOSの後継

	BIOS	UEFI
起動ドライブの容量制限	一部OSでは2GB	なし
GUIベースのセットアップ画面	利用不可	利用可能な製品もある
パーティション管理	MBR	GPT

MBR/GPT: Master Boot Record / GUID Partition Table

MBR: Master Boot Record
- 起動デバイスの最初のセクタ
512バイト
内訳
- 446
  - ブートローダ部分
- 64
  - パーティション16 x 4
- 2
  - マジックナンバー
  - 正しいブートセクタであることの確認用
GPT: GUID Partition Table
- UEFIシステムパーティション(ESP)に格納される
  - EFIシステムパーティション
    - ESPを格納するパーティション
    - FAT(or VFAT)でフォーマットされる
    - /boot/efi/ディレクトリにマウントされる

ブートローダ

GRUB: Grand Unified Bootloader
- GRUB Legacy
- GRUB2
2段構成
- 1段目: MBRに格納
- 2段目: MBRに格納しきれなかった分
  - 指定されたパーティションからカーネルをロードし、制御を移す

カーネル

やること
1. H/Wの認識
2. メモリの初期化
3. システムクロックの設定
4. IRQの設定
5. ルートパーティションのマウント
6. /sbin/initの実行
  - PID 1
dmesgコマンドでカーネル起動中のメッセージを確認できる

[    0.000000] microcode: microcode updated early to revision 0x24, date = 2018-04-02
[    0.000000] Linux version 4.15.0-47-generic (buildd@lgw01-amd64-001) (gcc version 7.3.0 (Ubuntu 7.3.0-16ubuntu3)) #50-Ubuntu SMP Wed Mar 13 10:44:52 UTC 2019 (Ubuntu 4.15.0-47.50-generic 4.15.18)
[    0.000000] Command line: BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-4.15.0-47-generic root=UUID=bbddb2bb-7fde-4777-88b4-d762aadc173d ro quiet splash vt.handoff=1
[    0.000000] KERNEL supported cpus:
[    0.000000]   Intel GenuineIntel
[    0.000000]   AMD AuthenticAMD
[    0.000000]   Centaur CentaurHauls
[    0.000000] x86/fpu: Supporting XSAVE feature 0x001: 'x87 floating point registers'
[    0.000000] x86/fpu: Supporting XSAVE feature 0x002: 'SSE registers'
[    0.000000] x86/fpu: Supporting XSAVE feature 0x004: 'AVX registers'
[    0.000000] x86/fpu: xstate_offset[2]:  576, xstate_sizes[2]:  256
[    0.000000] x86/fpu: Enabled xstate features 0x7, context size is 832 bytes, using 'standard' format.
[    0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x0000000000057fff] usable
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000058000-0x0000000000058fff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000059000-0x000000000009bfff] usable
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009c000-0x000000000009cfff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009d000-0x000000000009dfff] usable
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009e000-0x00000000000bffff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000100000-0x00000000d0298fff] usable
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000d0299000-0x00000000d049afff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000d049b000-0x00000000da941fff] usable
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000da942000-0x00000000dcd3efff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000dcd3f000-0x00000000dce7efff] ACPI NVS
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000dce7f000-0x00000000dcefefff] ACPI data
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000dceff000-0x00000000dcefffff] usable
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000dcf00000-0x00000000df9fffff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000f80f8000-0x00000000f80f8fff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000fe101000-0x00000000fe112fff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000fed1c000-0x00000000fed1ffff] reserved
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000100000000-0x000000021f5fffff] usable
[    0.000000] NX (Execute Disable) protection: active
[    0.000000] e820: update [mem 0xd171b018-0xd172b057] usable ==> usable
[    0.000000] e820: update [mem 0xd171b018-0xd172b057] usable ==> usable
[    0.000000] e820: update [mem 0xd170a018-0xd171a657] usable ==> usable
[    0.000000] e820: update [mem 0xd170a018-0xd171a657] usable ==> usable
[    0.000000] extended physical RAM map:
...

SysVinitの概要

UNIX系OS全般で広く使われてきたやつ
- UNIXのSystemV(システム5)で採用されていた起動の仕組みに基づいている
今はSystemdに取って代わられた
/etc/inittabファイル
- centos7ではsystemdになったので、ない
- centos6ではあるはずだが、centos6コンテナにはなかった
- centos5コンテナにはあった(抜粋)
流れ
まず/etc/inittabファイルが読み込まれる

#
# inittab       This file describes how the INIT process should set up
#               the system in a certain run-level.
#
# Author:       Miquel van Smoorenburg, <miquels@drinkel.nl.mugnet.org>
#               Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes
#

# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
# 
id:3:initdefault:

# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
...

/etc/rc.sysinitスクリプトが実行される
- centos5コンテナでは/etc/rc.d/rc.sysinitへのシンボリックリンクだった
- クッソ長い
/etc/rcスクリプトが実行される
- centos5コンテナでは/etc/rc.d/rcへのシンボリックリンクだった

...
# Now run the START scripts.
for i in /etc/rc$runlevel.d/S* ; do
    check_runlevel "$i" || continue
...

/etc/rc<ランレベル>.d/ディレクトリ下のスクリプトが実行される
以上
/etc/inittabの書式

# Run gettys in standard runlevels
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1

<ID(4文字以下)>:<実行するランレベル>:<アクション指示子>:<処理>

最終的にmingettyやagetty等のプロセスを端末に関連付け、
(ttyプロセスが)/bin/loginプロセスを起動して各端末でログインできるようにする

...
# Run gettys in standard runlevels
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

# Run xdm in runlevel 5
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

agettyのマニュアル

AGETTY(8)              System Administration              AGETTY(8)

NAME
       agetty - alternative Linux getty

SYNOPSIS
       agetty [options] port [baud_rate...] [term]

DESCRIPTION
       agetty  opens  a  tty  port,  prompts  for  a login name and
       invokes the /bin/login command.  It is normally  invoked  by
       init(8).
...

アクション指示子
boot
- システム起動時に実行
- プロセス終了待たない
bootwait
- システム起動時に実行
- プロセス終了待つ
ctrlaltdel
- SIGINTがinitに送られたら実行
  - Ctrl + Alt + Del 押下等

# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

initdefault
- デフォルトのランレベルを設定する

id:3:initdefault:

respawn
- 指定したプロセスが終了すれば再起動する
sysinit
- システム起動時に、bootやbootwaitよりも先に実行される

# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

once
- 指定したランレベルになったときに一度だけ実行される
- プロセスが終了待たない
wait
- 指定したランレベルになったときに一度だけ実行される
- プロセスが終了待つ

...
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
...

起動スクリプトとランレベル

ランレベルごとに起動サービスは異なる
/etc/rc{0,1,2,3,4,5,6}.d/ディレクトリ
- ランレベル別起動スクリプト置き場

ls -l /etc/rc3.d/

lrwxrwxrwx 1 root root 20 Mar 31  2016 K50netconsole -> ../init.d/netconsole
lrwxrwxrwx 1 root root 17 Mar 31  2016 K74rsyslog -> ../init.d/rsyslog
lrwxrwxrwx 1 root root 20 Mar 31  2016 K87multipathd -> ../init.d/multipathd
lrwxrwxrwx 1 root root 18 Mar 31  2016 K89netplugd -> ../init.d/netplugd
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Mar 31  2016 K89rdisc -> ../init.d/rdisc
lrwxrwxrwx 1 root root 16 Mar 31  2016 S07iscsid -> ../init.d/iscsid
lrwxrwxrwx 1 root root 18 Mar 31  2016 S08mcstrans -> ../init.d/mcstrans
lrwxrwxrwx 1 root root 17 Mar 31  2016 S10network -> ../init.d/network
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Mar 31  2016 S13iscsi -> ../init.d/iscsi
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Mar 31  2016 S25netfs -> ../init.d/netfs
lrwxrwxrwx 1 root root 22 Mar 31  2016 S26lvm2-monitor -> ../init.d/lvm2-monitor
lrwxrwxrwx 1 root root 20 Mar 31  2016 S56rawdevices -> ../init.d/rawdevices
lrwxrwxrwx 1 root root 11 Mar 31  2016 S99local -> ../rc.local

[SK]\d+.+な感じな名前
- いずれも/etc/init.d/以下のスクリプトへのシンボリックリンク
- [SK]
  - S: このランレベルで起動するサービス
  - K: このランレベルで終了するサービス
- \d+
  - 数値の小さい順に起動/終了される
- .+
  - シンボリックリンク先の名前

./rsyslog --help

Usage: ./rsyslog {start|stop|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|status}

サービス起動スクリプトの主なコマンド

サブコマンド	説明
start	サービスを開始
stop	サービスを終了
restart	サービスを再起動する
condrestart	サービスが起動している場合のみ再起動
status	状態を表示する

コラム

serviceコマンド使え
- /etc/init.d/のスクリプトを使って制御する代わり
  - CentOSでは挙動が異なることがあるらしい
- systemd採用システムでも使える
  - でもsystemctl使え
LSB: Linux Standard Base

lsb_release -a

No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 18.04.2 LTS
Release:    18.04
Codename:   bionic

勉強日記

チラ裏

LPIC level2 v4.5 あずき本 3.1.1-3.1.3

システム起動プロセス

ブートからカーネルの起動まで

BIOS: Basic Input/Output System

UEFI: Unified Extensible Firmware Interface

MBR/GPT: Master Boot Record / GUID Partition Table

ブートローダ

カーネル

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