Tema 3. Arranque y parada del sistema Administración de Sistemas

Tema 3.
Arranque y parada del sistema
Administración de Sistemas Operativos
Administración de Sistemas Operativos y Periféricos
Ma Pilar González Férez
Tema 3. Arranque y parada del sistema– p. 1/29
Índice
1. Proceso de arranque del sistema
a) 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
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Arranque y parada del sistema
Todo sistema necesita los procesos de arranque y de
parada
En el proceso de arranque se prepara al sistema para
ser usado por los usuarios
En el proceso de parada se deja el sistema
consistente (por ejemplo, los bloques de disco modificados en
memoria se guardan en el sistema de ficheros)
El administrador debe saber qué hacen estos dos
procesos y cómo lo hacen, ya que le facilitará
reconocer posibles situaciones de error y solucionarlas
En la actualidad son procesos muy sencillos ⇒ una serie
de ficheros de configuración y de guiones shell determinan y controlan estos procesos
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1. Proceso de arranque del sistema
Arranque de un PC
El arranque de un ordenador actual tiene 2 fases:
arranque hardware
arranque del S.O.
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1.1 Arranque de un PC (ii)
Iniciador ROM ⇒ Programa de arranque disponible en
la ROM
Al arrancar el ordenador ⇒ Señal eléctrica ⇒ Carga
valores predefinidos en los registros
En el contador del programa se carga la dirección de
inicio 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 de
memoria donde lo ha almacenado
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1.1 Arranque de un PC (iii)
El programa cargador (master boot program o boot program) está en
los primeros sectores del disco y con un tamaño
prefijado
Estos 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 control
El iniciador de la ROM y el S.O. tienen un acuerdo sobre
el programa cargador, (ubicación, dirección de arranque y tamaño), de
esta manera el iniciador puede soportar varios S.O.’s
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1.1 Arranque de un PC (iv)
El núcleo del S.O. continúa el proceso de arranque:
Realiza una comprobación del hardware del sistema
Se prepara a sí mismo para ejecutar el sistema inicializando sus
tablas 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 de
las opciones se compilan como módulos, que se cargarán cuando se
necesiten
Por ello, en el arranque el núcleo necesitará cargar algunos módulos
para poder iniciar el sistema, p.e. el módulo ext3 para acceder al SF
El fichero initrd_version.img cargará los módulos que el núcleo
necesita para poder arrancar:
El núcleo primero carga el initrd y le pasa el control
El initrd carga los módulos necesarios y le devuelve el control al núcleo
Entonces el núcleo continuará el proceso de arranque
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1.1 Arranque de un PC (v)
El proceso Init termina el proceso de arranque,
dejando el sistema en modo multiusuario preparado
para que los usuarios trabajen en él
Usa una serie de ficheros scripts que le indican las acciones a
realizar
Las tareas que realiza el proceso Init son:
Chequea los sistemas de ficheros
Monta los sistemas de ficheros permanentes
Activa las áreas de swapping o intercambio
Activa los demonios y la red (NFS, NIS, etc.)
Limpia los sistemas de ficheros (borra los directorios
temporales)
Habilita el login a los usuarios del sistema
¿Qué se realiza primero la ejecución de proceso Init o el montaje del
sistema de ficheros raíz?
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1.2 Gestor de arranque GRUB
GRUB: GRand Unified Bootloader
GRUB se instala en el master boot record (M.B.R.) y hace de las
funciones 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 el
control para que el arranque continúe
Si la respuesta es Windows ⇒ pasa el control a Windows que
realiza 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)
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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 de
funcionalidad:
De menú ⇒ seleccionar S.O.
Del editor de menú de entrada ⇒ modificar líneas de órdenes antes de
arrancar el sistema operativo, p.e. para pasar parámetros al núcleo o
corregir 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 los
reconozca 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
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1.2 Gestor de arranque de GRUB (iii)
Ejemplo de fichero de configuración con Linux y Windows: (se lee en
cada arranque del sistema)
default=0
#Opción 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 está el núcleo
kernel /boot/vmlinuz-2.6.37 ro root=LABEL=/
#Núcleo y parámetros
initrd /boot/initrd-2.6.37.img
#Fichero initrd
title Windows 2008
#Etiqueta
rootnoverify (hd0,2)
#Partición a usar
chainloader +1
#Pasarle el control
# Observa esta diferencia----------------------------------------------# root=LABEL=/ Indica al núcleo cuál es el SF raı́z del SO
# root (hd0,0) Dónde encuentra GRUB los ficheros del núcleo
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1.3 Modo monousuario
Estado del sistema definido para realizar tareas administrativas y de
mantenimiento, que requieren un control completo y no compartido
del sistema
Sólo realiza el montaje del sistema de ficheros raíz (/), los otros SF
están disponibles pero no están montados
Se puede acceder a todo el sistema, pero muchos servicios no están
activos o configurados:
Muy pocos demonios están en ejecución, sólo los necesarios
Muchas 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 por
defecto (/bin/sh) como usuario root, (en ocasiones ejecuta la orden
/sbin/sulogin, que pedirá la contraseña del root para dejar entrar al sistema)
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1.3 Modo monousuario (ii)
¿Cómo se entra en modo monousuario?
Indicándolo manualmente al Master Boot Program con una
opción o parámetro:
GRUB: añadir, mediante la interfaz de edición, la opción «single» a la entrada
del núcleo « kernel /boot/vmlinuz-2.6.37 ro root=LABEL=/ »
Automáticamente, si hay problemas en el proceso de arranque
que 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 (un
usuario podría entrar en el sistema en modo monousuario, y por
tanto 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_encriptado
La orden grub-md5-crypt encripta el password, que habrá que copiar al
fichero de configuración
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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, no
se chequea
Sin embargo, algunos S.O.’s con determinados SF’s fuerzan el chequeo
siempre, o cada cierto tiempo (cada 3 meses) o cada cierto no de montajes
sin chequear (cada 20 veces)
Si fsck encuentra problemas que no puede solucionar “sólo”, lleva al sistema
a 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
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1.4 Modo multiusuario (ii)
Pasos del proceso de arranque (continúa . . . )
7. Lanza los procesos servidores o demonios
crond, atd, etc.
cupsd
syslogd
...
8. Activa la red
9. Lanza los demonios de red
xinetd, sendmail, named, routed
rpcbind, 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 terminal
gráfico, si es preciso
Borra, en caso de que exista, el fichero /etc/nologin
Si el fichero /etc/nologin existe los usuarios (excepto el root) no pueden
entrar al sistema. Algunos sistemas lo crean al iniciar el arranque
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1.5 Niveles de ejecución en Linux
Algunos sistemas operativos consideran que el sistema
puede estar en distintos niveles de ejecución (o
arranque), 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 apagado
1, s ó S: Modo monousuario
2: Multiusuario sin funciones de red, el mismo que el 3 pero sin
las utilidades de red. (En ocasiones está sin usar y puede ser redefinido)
3: Multiusuario completo, con terminales en modo texto
4: Sin usar, puede ser redefinido por el administrador
5: Multiusuario con pantalla de inicio de sesión basada en X
6: El sistema se está reiniciando
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1.5 Niveles de ejecución en Linux (ii)
/sbin/telinit ⇒ cambiar de nivel de ejecución
telinit 1 ⇒ a modo monousuario
telinit 6 ⇒ reiniciar el sistema
telinit 3 ⇒ cambiar al nivel 3
/sbin/runlevel ⇒ saber en qué nivel está el sistema
Hay un nivel por defecto en el que arranca el sistema, que se
establece en el fichero /etc/inittab con la línea:
id:5:initdefault:
Al arrancar, mediante el GRUB, al núcleo se le puede pasar como
parámetro un número indicando el nivel en el que queremos
arrancar. En este caso se obviará el nivel por defecto
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1.6 Arranque mediante Upstart
Proceso de arranque/parada del sistema basado en eventos, que
son ejecutados por el proceso Init
De 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 en
los mismos
Estos eventos indican qué tarea ejecutar, cuándo y cómo, mediante
su propio lenguaje
La orden initctl permite indicar al proceso Init que realice
determinadas acciones:
start evento
stop evento
status evento
Tema 3. Arranque y parada del sistema– p. 18/29
1.6 Arranque mediante Upstart (ii)
Los ficheros de eventos están en modo texto siguiendo la siguiente
nomenclatura:
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=$2
export PREVLEVEL RUNLEVEL
fi
exec /etc/rc.d/rc 0
# Combina exec con script
end script
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1.6 Arranque mediante Upstart (iii)
Nomenclatura de los ficheros de eventos:
start on <event> ⇒ describe bajo qué condiciones se lanzará ese evento
start on startup
start on runlevel 5
start on stopped rc2
start on started prefdm
stop on <event> ⇒ describe bajo qué condiciones se parará ese evento
stop on runlevel [35]
stop on started prefdm
respawn ⇒ volver a lanzar ese proceso o demonio cuando muera
console ⇒ hacia dónde redirigir la salida del evento
pre-start ⇒ ejecutar la orden/guión shell antes de lanzar ese proceso
pre-start exec rm -f /var/run/crond
pre-start script
if [ "$RUNLEVEL" == "S"]
then
RUNLEVEL=1
fi
end-script
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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 [ "$RUNLEVEL" == "1"]
then
RUNLEVEL=S
fi
end-script
pre-stop ⇒ ejecutar la orden/guión shell antes de parar ese proceso
pre-stop exec ...
pre-stop script /
end-script
post-stop ⇒ ejecutar la orden/guión shell después de parar ese proceso
post-stop exec ...
post-stop script /
end-script
...
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1.6 Arranque mediante Upstart (v)
Ejemplos
start on startup
stop on runlevel
console output
script
/etc/rc.d/rc.sysinit
end script
post-stop script
runlevel=$(/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
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1.7 Ficheros de inicialización
Varios ficheros script generales, llamados rc* que están en /etc/rc.d
o /etc, son ejecutados al arrancar por el Init mediante un evento
Varios ficheros scripts específicos de cada nivel de arranque, que
están en el directorio /etc/rcn.d o /etc/rc.d/rcn.d, siendo n el nivel de
arranque, son ejecutados al arrancar o cambiar de nivel
Son ficheros scripts que su nombre empieza por K o S, seguido de un número de
2 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 arranque
Los ejecuta en orden alfabético, primero los K después los S, los dos dígitos
establecen el orden entre todos los K y todos los S
Los ficheros K sirven para detener demonios o matar procesos
Los ficheros S sirven para lanzar demonios o ejecutar funciones de inicialización
De esta manera, para cada nivel de inicialización, se especifica qué demonios
tienen que estar activos y qué demonios no tienen que estar activos
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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 mismo
nombre 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-services
Lanzar demonios a “mano” (sin reiniciar) ⇒ P.e. el demonio de
impresión: /etc/rc.d/init.d/cups restart
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1.8 Resumen del proceso de arranque
1. Iniciador ROM
Chequeo inicial del sistema
Lee 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 lo
ha almacenado
2. Cargador del sistema operativo (GRUB) ⇒ carga el núcleo del
sistema operativo y le pasa el control, sabe dónde está el núcleo o
cómo localizarlo
3. Núcleo del sistema operativo
Chequeo hardware
Creación e inicialización de las estructuras de datos, tablas, etc., que necesita
Crea el proceso Init y le pasa el control
4. Proceso Init ⇒ termina el proceso de arranque, dejando el sistema
preparado para ser usado (chequeo de SF’s, montaje de SF’s,
activación de swap, de cuotas, demonios, etc.)
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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.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Se notifica a los usuarios
Procesos en ejecución ⇒ enviar la señal de terminación (TERM)
Se paran los demonios
A los usuarios que quedan conectados se les echa del sistema
Procesos que queden en ejecución ⇒ enviar la señal de fin (KILL)
Actualizaciones de disco pendientes (integridad del SF) con sync
Dependiendo del tipo de shutdown:
a) Se cambia a modo monousuario, opción por defecto
b) Se apaga el ordenador
c) Se reinicia el sistema
Orden: shutdown (también telinit nivel)
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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:m
Al salir de modo monousuario vuelve al nivel por defecto, (salvo que
expresamente se reinicie o apague)
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3. Caídas del sistema y problemas de arranque
Causas de caídas del sistema:
Fallos hardware
Errores de hardware irrecuperables
Fallos de luz (cortes o altibajos)
Otros problemas ambientales
Problemas de entrada/salida
Problemas de algún sistema de ficheros
Problemas de arranque
Hardware mal
No se puede leer el sistema de ficheros de los discos de trabajo
Hay en el disco áreas dañadas que no pertenecen al sistema de
ficheros (p.e. tabla de particiones)
Hardware incompatible
Errores en la configuración del sistema
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3. Caídas del sistema y problemas de arranque (ii)
Al rearrancar mirar los mensajes que hay en el fichero
/var/log/messages
La orden dmesg ⇒ mensajes producidos durante el
arranque
En el arranque al núcleo se le pueden pasar otros
parámetros:
root=particion ⇒ indicar que monte como partición raíz una
distinta
init=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 SF
está montado en modo sólo lectura, hay que remontarlo « mount -o remount
-w -n / »
single ⇒ arrancar en modo monousuario
Un número indicando el nivel de arranque
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