Proceso de Arranque en Linux System V

Sistemas Informáticos Monousuario y Multiusuario
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TEMA 15: INICIO DE LINUX
1.- Sistemas de arranque init de SysV. .......................................................................... 2
1.1.- Inicio del sistema. El proceso Init. ....................................................................... 2
1.2.- Fichero /ETC/INITTAB ........................................................................................ 5
1.3.- Directorios diréctamente implicados. .................................................................. 5
1.4.- El comando Init ................................................................................................... 7
2.- Sistemas de arranque Upstart (Ubuntu/Kubuntu) ..................................................... 8
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TEMA 15: INICIO DE LINUX
Adevertencia: Las explicaciones que vienen a continuación toman como
distribución base Fedora-Core. El inicio del sistema difiere sensiblemente para
las distribuciones de Ubuntu/Kubuntu 6.10 y posteriores. Se encuentra
documentado dicho inicio al final de este tema.
El administrador se debe hacer cargo de arrancar y detener el sistema, controlando los
servicios que se inician y aquellos que deben finalizar.
1.- Sistemas de arranque init de SysV.
Gnu/Linux utiliza el proceso de arranque init de Sys V; init es el primer proceso que se
ejecuta en el sistema, es el más importante, el padre de todos los procesos. El PID
(identificador de proceso) de init es siempre 1.
1.1.- Inicio del sistema. El proceso Init.
El núcleo ejecuta init al arrancar. Este programa, ahora como proceso, cargará los
subprocesos necesarios para la puesta en marcha del sistema. Cuando init ha terminado
de cargarse vacía el subdirectorio /tmp y lanza getty que se encarga de ejecutar login en
el sistema para permitir la autenticación a los usuarios.
Los niveles de ejecución (runlevel) determinan los servicios que tendremos disponibles
en cada uno de ellos. Es una forma de tener diferentes modos de trabajo, cada uno de
ellos con características bien definidas, en función del tipo de tarea a que estén
orientados.
Existen ocho niveles de ejecución, que están numerados del cero al seis, más otro
denominado con la letra «S» (tiene un alias con la letra «s», que realmente es igual al 1).
Los niveles de ejecución que manejaremos y una descripción de para qué están
definidos se puede ver en la siguiente tabla:
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Nivel de ejecución
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Modo
0
Detener el sistema
1
Mono usuario, sin soporte de red
2
Multiusuario, sin soporte de red
3
Modo multiusuario completo
4
Sin uso. Recomendado para pruebas
5
Multiusuario completo en entorno gráfico
6
Reiniciar el sistema
Init necesita un fichero de configuración para saber exactamente lo que tiene que hacer.
Este fichero es /etc/inittab y contiene información sobre el nivel a ejecutar por defecto,
previsión sobre lo que hacer ante determinadas situaciones, describe qué procesos se
inician en la carga y durante la operación normal.
Las entradas del fichero /etc/inittab tienen el siguiente formato:
id:niveles_ejecución:acción:proceso
id:
Una secuencia única de 1 a 4 caracteres que identifican la entrada de inittab.
niveles_ejecución:
Lista de niveles de ejecución para los que se llevarán a cabo las
acciones definidas a continuación en la línea.
acción:
La acción se llevará a cabo.
proceso:
El proceso a ejecutar.
Para que una línea sirva para varios niveles de ejecución, el campo niveles_ejecución
tiene que incluirlos. Por ejemplo, 135 indica que el proceso se iniciará en los niveles 1, 3
y 5. Cuando se cambia de un nivel de ejecución a otro, los procesos en ejecución que no
estén definidos en el nuevo nivel se matan.
Las acciones que podemos definir, más habitualmente, en el campo acción son:
initdefault:
Especifica el nivel de ejecución por defecto al arrancar el sistema. El
campo proceso se ignora.
Respawn:
El proceso se reiniciará cuando termine.
once:
El proceso se ejecutará una sola vez cuando se entre en el nivel de
ejecución especificado.
wait:
El proceso se iniciará una vez cuando se entre en el nivel de ejecución e
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init esperará a su terminación.
boot:
El proceso se ejecutará durante el arranque del sistema. El campo
niveles_ejecución se ignora.
bootwait:
El proceso se ejecutará durante el arranque del sistema, mientras init
espera su terminación. El campo niveles_ejección se ignora.
sysinit:
El proceso se ejecutará durante el arranque del sistema, antes que
cualquier entrada boot o bootwait. El campo niveles_ejecución se ignora.
powerwait:
El proceso se ejecutará si init recibe una señal SIGPWR, que indica
algún problema con la alimentación eléctrica. Init esperará que el
proceso termine.
powerfail:
Como powerwait, excepto que init no espera a que termine el proceso.
powerokwait: El proceso se ejecutará si init recibe la señal SIGPWR, con la condición
de que haya un fichero llamado /etc/powerstatus que contenga la palabra
OK. Esto significa que se ha restablecido la alimentación eléctrica.
ctrlaltdel:
Especifica qué proceso se ejecutará al pulsar la combinación de teclas
[Ctrl+Alt+Supr]. Normalmente, reiniciar la máquina.
El fichero /etc/inittab de una máquina linux podría ser el siguiente:
(traducido al español)
# inittab Este fichero describe como arrancará el sistema el proceso INIT
# en cada nivel de ejecución.
#
# Autor: Miquel van Smoorenburg, <miquels@drinkel.nl.mugnet.org>
#
# Nivel de ejecución por defecto son:
# 0 -Apagar. (NO ponga initdefault a 0 !)
# 1 -Mono Usuario
# 2 -Multiusuario, sin NFS (Es igual que 3, si no dispone de red.)
# 3 -Multiusuario, con soporte de red.
# 4 -Sin uso.
# 5 -X11, entorno gráfico.
# 6 -Reiniciar. (NO ponga initdefault a 6 !)
#
#
id:5:initdefault:
# Inicialización del Sistema
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
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
# Cosas a hacer en cada Run-Level
ud::once:/sbin/update
# Al pulsar [Ctrl+Alt+Supr]
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ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
# Cuando la SAI informe de una caída de tensión, dispone de varios minutos antes
# de que el sistema se apague. Se han programado 2 minutos.
# Esto solo funcionará, si tiene una SAI conectada y funcionando correctamente.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 «Fallo Eléctrico; El sistema se apagará en 2
minutos»
# Si vuelve la alimentación eléctrica antes de que el sistema se apague, se cancelará.
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c «Alimentación correcta; Sigan trabajando»
# Ejecuta « getty» en run-levels
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
# Ejecuta» xdm» en run-level 5
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon
1.2.- Fichero /ETC/INITTAB
Uno de los scripts más importantes en el arranque del sistema es /etc/rc.d/rc.sysinit. Es
el primer script que init encuentra y ejecuta. En él están definidas funciones como:
Inicio y activación del espacio de intercambio. (swap)
Configuración de la red.
Especificación de variables del sistema.
Comprobación y montaje de los sistemas de archivos.
Inicialización de puertos serie.
Carga los módulos del kernel.
Establecimiento de cuotas de usuarios.
Ajuste del reloj del sistema.
El último script en ejecutarse es /etc/rc.d/rc.local. En este fichero podremos poner
inicializaciones especificas del sistema, aunque su propósito inicial es controlar los
servicios de red.
1.3.- Directorios diréctamente implicados.
El directorio rc.d es de vital importancia para el arranque del sistema. Tiene una
estructura bien definida ya que existe un directorio para cada nivel de ejecución,
identificado con el mismo número que el nivel, y en cada uno de estos directorios se
indican qué servicios se iniciarán o detendrán al entrar en ese nivel de ejecución.
El directorio init.d contiene los scripts que lanzarán o detendrán los servicios que
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tengamos disponibles en nuestro equipo. Normalmente es suficiente invocar al servicio
por su nombre y pasarle uno de los siguientes argumentos: start, stop, status, restart o
reload.
Los directorios numerados para cada runlevel contienen enlaces simbólicos que apuntan
a los scripts del directorio init.d. Veamos un muestra, esto es parte del directorio rc5.d:
lrwxrwxrwx
lrwxrwxrwx
lrwxrwxrwx
lrwxrwxrwx
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root
root
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K84ripd -> ../init.d/ripd
K84ripngd -> ../init.d/ripngd
K85mdmpd -> ../init.d/mdmpd
K85zebra -> ../init.d/zebra
K87multipathd -> ../init.d/multipathd
K89named -> ../init.d/named
K89netplugd -> ../init.d/netplugd
K89rdisc -> ../init.d/rdisc
K90isicom -> ../init.d/isicom
K92ipvsadm -> ../init.d/ipvsadm
K94diskdump -> ../init.d/diskdump
K99microcode_ctl -> ../init.d/microcode_ctl
S01sysstat -> ../init.d/sysstat
S04readahead_early -> ../init.d/readahead_early
S05kudzu -> ../init.d/kudzu
S06cpuspeed -> ../init.d/cpuspeed
S08arptables_jf -> ../init.d/arptables_jf
S08ip6tables -> ../init.d/ip6tables
S08iptables -> ../init.d/iptables
S09isdn -> ../init.d/isdn
S09pcmcia -> ../init.d/pcmcia
S10network -> ../init.d/network
S12syslog -> ../init.d/syslog
S13irqbalance -> ../init.d/irqbalance
S13portmap -> ../init.d/portmap
S14nfslock -> ../init.d/nfslock
Observemos con atención cómo se llaman los enlaces, cada uno de ellos tiene el nombre del script
al que están asociados. Los que empiezan con una «S» («S» de start) define si el servicio se inicia,
y otros con una «K»define si el servicio se detiene («K» de kill). El número que lucen es
simplemente una facilidad para ordenar y que no tiene mayor relevancia.
Lo realmente ventajoso de este sistema es que, en primer lugar, no se repiten los scripts
en cada directorio de runlevel, si no que permanecen en un único lugar bien definido, el
directorio init.d, y en segundo lugar, la modificación a realizar si lanzamos un servicio o
no, en un runlevel determinado, es tan sencilla como cambiar el nombre del enlace al
servicio en cuestión.
Si queremos que se inicie bastará con asegurarse de que su nombre empieza por una
«S» y en caso contrario, o sea que en ese nivel de ejecución no se ofrezca el servicio,
pondremos el nombre empezando por una «K». Así de sencillo.
Vuelve a mirar el fichero /etc/inittab de más arriba. Hay una línea para cada nivel de
ejecución que tiene como proceso «rc» con los números de los runlevels como
parámetro. El script rc se encarga de reinicializar el sistema en un nivel de ejecución
distinto.
Otra ventaja es el control que tenemos sobre los servicios del sistema. Independiente del
estado en el que estén, los podemos lanzar, detener, reiniciar, etc. sobre la marcha, sin
necesidad de reiniciar la máquina, ni nada parecido.
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1.4.- El comando Init
Podemos ejecutar init desde línea de comandos con alguno de los siguientes
argumentos:
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6: Para cambiar al nivel de ejecución especificado.
Q, q: Si queremos que init relea el fichero /etc/inittab.
S, s: Entra en modo monousuario.
U, u: Reejecuta init respetando el estado actual. No se relee el fichero /etc/inittab.
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2.- Sistemas de arranque Upstart (Ubuntu/Kubuntu)
Upstart es un init daemon creado por el Ubuntu-team que pretende ser sustituto del init
de System V. Es el único proceso que arranca el núcleo y encargado de llamar al resto
de programas/servicios del sistema. En Linux, todo proceso es hijo de init.
Ciertamente Upstart presenta interesantes mejoras respecto del init de System V:
Arranque de servicios en paralelo, guiado por eventos, servicios que se rearrancan
automáticamente si mueren, etc ...
Por el momento las únicas distribuciones que lo implementan son Ubuntu/Kubuntu
(Edgy/Feisty) y Debian Experimental. Es mas, toda la potencia de Upstart no es
aprovechada pues, por retrocompatibilidad con los scripts de sysvinit, upstart sólo se
acaba comportando como un envoltorio (wrapper) de éste.
En /etc/event.d/ tenemos los ficheros de configuración de upstart que, podríamos decir,
funcionan como si del fichero /etc/inittab se tratase:
Ficheros ttyX: que llaman a la creación de las terminales con getty.
Ficheros rcX: que acaban ajustando el runlevel y llamando
a /etc/init.d/rc para ejecutar los scripts del nivel de arranque correspondiente.
Otros ficheros como ctrl-alt-del que mapea dicha combinación al reincio ordenado
del equipo, o rc-default que define el nivel de inicio por defecto.
Es este último fichero, rc-default, es el objeto de nuestro estudio.
Fichero /etc/event.d/rc-default
Originalmente, Ubuntu Edgy y Feisty, define este fichero como sigue:
# rc - runlevel compatibility
#
# This task guesses what the "default runlevel" should be and starts the
# appropriate script.
start on rcS/stop
script
runlevel --reboot || true
if grep -q -w -- "-s\|single\|S" /proc/cmdline; then
telinit S
elif [ -r /etc/inittab ]; then
RL="$(sed -n -e "/^id:[0-9]*:initdefault:/{s/^id://;s/:.*//;p}" /etc/inittab || true)"
if [ -n "$RL" ]; then
telinit $RL
else
telinit 2
fi
else
telinit 2
fi
end script
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Aquel que conozca bash-scripting puede darse cuenta rápidamente que el script busca
en la línea de comandos del núcleo la directiva single para arrancar en single-mode user,
caso contrario busca en /etc/inittab el runlevel por defecto (retrocompatibilidad con
sysvinit) y si no hay ninguno definido se toma el runlevel 2 como nivel de inicio.
Vemos pues que incluso este script parsea la línea de comandos del kernel, en busca de
parámetros para iniciar el single-user mode, si procede. No es, por tanto, mucho más
difícil imaginar cómo modificar dicho script para que se parsee la línea de comandos del
núcleo en busca de nuestro parámetro runlevel.
La aproximación seguida, aunque no la mejor, es la siguiente:
# rc - runlevel compatibility
#
# This task guesses what the "default runlevel" should be and starts the
# appropriate script.
#
# (c) J. Félix Ontañón 2007. Distribuido con licencia GPLv2
#
# Modificado para correr uno u otro nivel de inicio según lo que indique el
# parámetro "runlevel" pasado al kernel por la cmd-line en tiempo de arranque.
#
start on rcS/stop
script
runlevel --reboot || true
RUNLEVEL=2
for x in $(cat /proc/cmdline); do
case $x in
runlevel=*)
RUNLEVEL=${x#runlevel=}
;;
esac
done
telinit $RUNLEVEL
end script
Sencillo y funcional: extrae el nivel de arranque de la línea de comandos del núcleo y
ajusta el runlevel 2 por defecto. Podríamos complicarlo un poco mas determinando el
nivel de arranque por defecto extrayéndolo del /etc/inittab si hubiere.
Además, por haberse construido con un bloque case este script es fácilmente extensible
para añadir nuevos parámetros.
Si has llegado hasta aquí sin entender aún nada de lo que significa, no te preocupes,
pronto empezaremos con los scripts. De momento quédate con que usando Upstart
podremos pasar el nivel de ejecución de inicio desde el mismo GRUB, sustituyendo el
script original del equipo de Ubuntu por el último que has visto. Venga pruebalo ya.
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