Hintergrundwissen für den Bootprozess
 | Bitte beachten |
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In diesem Kapitel wird insbesondere der Bootprozess des Systems x86 beschrieben. Je nach Architektur Ihres Systems kann der entsprechende Bootprozess leicht von den hier beschriebenen Vorgängen abweichen. Nachdem der Kernel gefunden und vom System geladen wurde, verläuft der standardmäßige Bootprozess von Red Hat Linux jedoch in allen Systemarchitekturen auf die gleiche Weise. Weitere Informationen über das Starten des x86-Systems finden Sie unter Abschnitt namens Differenzen im Bootprozess bei anderen Architekturen. |
Wenn ein Computer gestartet wird, sucht der Prozessor am Ende des Systemspeichers nach dem BIOS (Basic Input/Output System) und führt es aus. Das BIOS-Programm ist im schreibgeschützten Speicher abgelegt und ständig einsatzbereit. Das BIOS stellt die Schnittstelle der untersten Ebene zu den Peripheriegeräten dar und steuert den ersten Schritt des Bootprozesses.
Das BIOS prüft das System, sucht und prüft Peripheriegeräte und sucht dann nach einem Bootlaufwerk. Normalerweise prüft es das Diskettenlaufwerk (oder auf vielen neueren Systemen das CD-ROM-Laufwerk) und sucht anschließend auf der Festplatte. Die Reihenfolge der zum Booten verwendeten Laufwerke wird gewöhnlich durch eine bestimmte BIOS-Einstellung vorgegeben. Nachdem Red Hat Linux auf einer Festplatte installiert wurde, sucht das BIOS einen Master Boot Record (MBR), der im ersten Sektor der ersten Festplatte beginnt, speichert den Inhalt und startet den MBR.
Der MBR sucht nach der ersten aktiven Partition und liest den Boot Record der Partition. Der Boot Record enthält Anweisungen zum Laden des Bootloaders LILO (LInux LOader). Anschließend lädt der MBR LILO, und LILO übernimmt den Prozess (wenn er auf dem MBR installiert wurde). In der standardmäßigen Konfiguration von Red Hat Linux verwendet LILO die MBR-Einstellungen, um die Bootoptionen anzuzeigen, und ermöglicht es dem Benutzer anzugeben, welches Betriebssystem effektiv gestartet werden soll.
An dieser Stelle ergibt sich die Frage: woher weiß LILO, was zu tun ist, wenn der MBR gelesen wurde? Antwort: LILO hat die Anweisungen bereits mithilfe von lilo mit der Konfigurationsdatei /etc/lilo.conf gelesen.
Optionen in /etc/lilo.conf
In den meisten Fällen wird es nicht notwendig sein, den MBR auf Ihrer Festplatte zu ändern, es sei denn, Sie müssen ein neu installiertes Betriebssystem booten oder einen neuen Kernel verwenden. Wenn Sie mithilfe von LILO und mit einer anderen Konfiguration einen neuen Kernel erstellen müssen, bearbeiten Sie /etc/lilo.conf und führen Sie erneut lilo aus.
 | Warnung |
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Wenn Sie /etc/lilo.conf bearbeiten möchten, sollten Sie eine Backup-Kopie erstellen, bevor Sie Änderungen vornehmen. Versichern Sie sich darüber hinaus, über eine funktionierende Diskette zu verfügen, so dass Sie das System booten und den MBR verändern können, wenn ein Problem auftreten sollte. Weitere Informationen finden Sie auf den man-Seiten über mkbootdisk. |
lilo liest die Datei /etc/lilo.conf, in der festgelegt ist, welche(s) Betriebssystem(e) zu konfigurieren ist/sind bzw. welcher Kernel zu starten ist und wo sich LILO installieren soll (zum Beispiel /dev/hda für Ihre erste IDE-Festplatte). Eine Beispieldatei für /etc/lilo.conf sieht wie folgt aus:
boot=/dev/hda map=/boot/map install=/boot/boot.b prompt timeout=50 message=/boot/message lba32 default=linux image=/boot/vmlinuz-2.4.0-0.43.6 label=linux initrd=/boot/initrd-2.4.0-0.43.6.img read-only root=/dev/hda5 other=/dev/hda1 label=dos |
Dieses Beispiel zeigt ein System, das konfiguriert wurde, um zwei Betriebssysteme zu booten: Red Hat Linux und DOS. Im Folgenden eine nähere Betrachtung einiger Zeilen dieser Datei (Ihre Datei /etc/lilo.conf sieht eventuell ein wenig anders aus):
boot=/dev/hda weist LILO an, auf der ersten Festplatte auf dem ersten IDE-Controller zu suchen.
map=/boot/map lokalisiert die Map-Datei und sollte nicht geändert werden.
install=/boot/boot.b weist LILO an, die angegebene Datei als neuen Boot-Sektor zu installieren und sollte nicht geändert werden. Wenn die Zeile install fehlt, nimmt LILO standardardmäßig /boot/boot.b als zu verwendende Datei an.
prompt weist LILO an anzuzeigen, was sich in der Zeile message befindet. Es wird nicht empfohlen, die Zeile message zu entfernen. Sollten Sie dies dennoch tun, können Sie in jedem Fall ein Prompt aufrufen, wenn Sie die Taste Shift drücken, während Ihr Rechner bootet.
timeout=50 stellt das Zeitlimit ein, während dessen der Benutzer Eingaben vornehmen kann, bevor LILO die Zeile default bootet. Die Zeitüberschreitung wird in Zehntelsekunden gemessen und ist standardmäßig auf 50 eingestellt.
message=/boot/message gibt den den Bildschirm an, den LILO zur Auswahl des zu bootenden Kernels oder Betriebssystems anzeigt.
lba32 gibt LILO die Geometrie der Festplatte an. Ein weiterer häufiger Eintrag an dieser Stelle ist linear. Sie sollten diese Zeile nur dann verändern, wenn Sie sich ganz sicher sind. Andernfalls besteht das Risiko, dass Ihr System nicht booten kann.
default=linux gibt LILO an, welches Betriebssystem von den unterhalb dieser Zeile aufgelisteten Optionen Optionen gebootet werden soll. In diesem Fall steht der der Name linux in der Zeile label, die für jede Bootoption zur Verfügung steht.
image=/boot/vmlinuz-2.4.0-0.43.6 gibt den Linux-Kernel an, der mit dieser Bootoption gebootet werden soll.
label=linux bezeichnet die Betriebssystemoption auf dem LILO-Bildschirm. In diesem Fall handelt es sich auch um den Namen, der in der Zeile default angegeben ist.
initrd=/boot/initrd-2.4.0-0.43.6.img bezieht sich auf das initial ram disk Image, das beim Booten des Kernels verwendet wird, um die hierzu benötigten Geräte zu initialisieren und zu starten. Die initiale Ramdisk enthält eine Sammlung von rechnerspezifischen Geräten, die für das Funktionieren der Festplatte und aller Geräte für das Laden des Kernels erforderlich sind. Sie sollten es in jedem Fall vermeiden, initiale Ramdisks für verschiedene Rechner zu verwenden, es sei denn, sie besitzen dieselbe Hardware-Konfiguration (aber selbst in diesem Fall ist es nicht empfehlenswert).
read-only gibt an, dass die Root-Partition (siehe Zeile root unten) schreibgeschützt ist und damit nicht geändert werden kann.
root=/dev/hda5 gibt LILO die Partition an, die als Root-Partition verwendet werden soll.
LILO zeigt anschließend den Red Hat Linux Einstiegsbildschirm mit den verschiedenen Betriebssystemen oder Kerneln, für die er konfiguriert wurde. Wenn Sie ausschließlich Red Hat Linux installiert haben und in /etc/lilo.conf nichts geändert haben, wird nur linux als Option angezeigt. Wenn Sie LILO auf zum Booten eines anderen Betriebssystems konfiguriert haben, dann können Sie in diesem Bildschirm das System wählen, das Sie booten möchten. Markieren Sie es mithilfe der Pfeiltasten und drücken Sie die Eingabetaste.
Wenn Sie ein Prompt für die Eingabe von Befehlen für LILO zur Verfügung haben möchten, drücken Sie die Tastenkombination Ctrl-X. LILO zeigt das LILO: Prompt auf dem Bildschirm und lässt Ihnen eine voreingestellte Zeitspanne, um Eingaben vorzunehmen (diese Zeitspanne wird in der Zeile timeout in der Datei /etc/lilo.conf eingestellt). Wurde /etc/lilo.conf so eingestellt, dass mehrere Betriebssysteme angezeigt werden, können Sie an dieser Stelle die Kennung für das Betriebssystem eingeben, das Sie booten möchten.
Beim Booten von Linux bootet LILO zuerst den Kernel, bei dem es sich um eine vmlinuz-Datei (plus Versionsnummer, z.B. vmlinuz-2.4.0-xx) handelt, die sich im Verzeichnis /boot befindet. Dann übernimmt der Kernel den weiteren Bootprozess.
Linux ist an diesem Punkt bereits gestartet, wenn auch auf einem noch sehr einfachen Niveau. Ohne Anwendungen, die den Kernel verwenden, und ohne die Möglichkeit für den Benutzer, sinnvolle Eingaben in das System vorzunehmen, ist Linux noch nicht funktionstüchtig. Das Programm init löst dieses Problem, indem es all die Dienste liefert, die es dem System ermöglichen, seine Funktionen auszuführen.
Init
Der Kernel sucht init in /sbin und startet die Ausführung. init übernimmt den weiteren Bootprozess.
Init startet alle Prozesse Ihres Linux-Systems (und wird gleichzeitig zum Elternteil bzw. Großelternteil dieser Prozesse). Zuerst wird /etc/rc.d/rc.sysinit ausgeführt, wodurch Ihr Pfad eingestellt und Swapping gestartet wird, die Dateisysteme überprüft werden usw. rc.sysinit schafft alle Voraussetzungen, die für Ihr System zum Zeitpunkt der Systeminitialisierung erfüllt sein müssen. In einem vernetzten System verwendet rc.sysinit beispielsweise die Informationen in den Dateien /etc/sysconfig/network, um den Netzwerkprozess u zu initialisieren. Die meisten Systeme verwenden eine Uhr. In diesem Fall verwendet rc.sysinit die Datei /etc/sysconfig/clock, um die Uhr zu initialisieren. Außerdem wird rc.serial ausgeführt, falls Sie über serielle Port-Prozesse verfügen, die initialisiert werden müssen.
Init wertet anschließend die Datei /etc/inittab aus, die beschreibt, wie das System auf jedem Runlevel einzurichten ist, und legt das Standard-Runlevel fest (unter Abschnitt namens Init Runlevels finden Sie weitere Informationen über init-Runlevels). Diese Datei legt u.a. fest, dass /sbin/update beim Start eines Runlevels ausgeführt werden muss. Das Programm update gibt fehlerhafte Buffer auf der Festplatte wieder frei.
Sobald sich das Runlevel ändert, verwendet init die Skripten in /etc/rc.d/rc um verschiedene Dienste wie zum Beispiel Ihren Web-Server, den DNS-Server etc. zu starten und anzuhalten. Zuerst legt init die Quellfunktionsbibliothek für das System fest (normalerweise /etc/rc.d/init.d/functions), in der beschrieben ist, wie Programme zu starten/beenden sind und wie die PID eines Programms bestimmt werden kann. Anschließend bestimmt init das aktuelle und das vorige Runlevel.
Die Datei init startet alle Hintergrundprozesse, die für die Ausführung des Systems erforderlich sind, und sucht nach einem passenden rc-Verzeichnis für dieses Runlevel (/etc/rc.d/rc<x>.d, wobei das <x> eine Zahl zwischen 0 und 6 sein kann). init beendet alle kill-Skripten (ihr Dateiname beginnt mit einem K). Dann initialisiert es alle start-Skripten (ihr Dateiname beginnt mit einem S) im geeigneten Runlevel-Verzeichnis (so dass alle Dienste und Anwendungen korrekt gestartet werden). Sie können diese Skripten nach dem Booten des Systems auch manuell mit einem Befehl wie /etc/rc.d/init.d/httpd stop oder service httpd stop und als Root ausführen. Auf diese Weise wird der httpd Server gestoppt.
| Bitte beachten |
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Wenn Sie Dienste manuell starten, sollten Sie sich als Root anmelden. Tritt ein Fehler beim Ausführen von service httpd stop auf, besteht vielleicht kein /sbin-Pfad in /root/.bashrc (oder die korrekte .rc-Datei für Ihre bevorugte Shell). In diesem Fall können Sie entweder den vollständigen Befehl /sbin/service httpd stop eingeben oder in Ihrer .rc-Shell export PATH="$PATH:/sbin" hinzufügen. Wenn Sie die Konfigurationsdatei Ihrer Shell bearbeiten, müssen Sie sich abmelden und anschließend als Root wieder anmelden, um die geänderte Shell- Konfiguration anzuwenden. |
Keiner der Skripten, die die Dienste starten und stoppen, befindet in /etc/rc.d/init.d. Alle Dateien in /etc/rc.d/rc<x>.d sind symbolische Links, die auf Skripten in /etc/rc.d/init.d zeigen. Ein symbolischer Link ist nichts anderes als eine Datei, die auf eine andere Datei zeigt. Sie werden in diesem Fall verwendet, da sie erstellt und gelöscht werden können, ohne sich auf das Skript auszuwirken, das den Dienst startet oder stoppt. Die symbolischen Links zu den verschiedenen Skripten sind in einer bestimmten Reihenfolge nummeriert, um in dieser Reihenfolge gestartet zu werden. Sie können die Reihenfolge, in der die Dienste gestartet oder gestoppt werden, ändern, indem Sie den Namen des symbolischen Links ändern, der sich auf das Skript bezieht, das den Dienst startet oder stoppt. Weiterhin ist es möglich, symbolischen Links dieselbe Nummer wie anderen symbolischen Links zu geben, wenn Sie möchten, dass der entsprechende Dienst unmittelbar vor oder nach einem anderen Dienst gestartet oder gestoppt wird.
Beispiel für Runlevel 5: init sucht im Verzeichnis /etc/rc.d/rc5.d und stellt Folgendes fest (Ihr System und Ihre Konfiguration entsprechen diesem Beispiel vielleicht nicht ganz):
K01pppoe -> ../init.d/pppoe K05innd -> ../init.d/innd K10ntpd -> ../init.d/ntpd K15httpd -> ../init.d/httpd K15mysqld -> ../init.d/mysqld K15pvmd -> ../init.d/pvmd K16rarpd -> ../init.d/rarpd K20bootparamd -> ../init.d/bootparamd K20nfs -> ../init.d/nfs K20rstatd -> ../init.d/rstatd K20rusersd -> ../init.d/rusersd K20rwalld -> ../init.d/rwalld K20rwhod -> ../init.d/rwhod K25squid -> ../init.d/squid K28amd -> ../init.d/amd K30mcserv -> ../init.d/mcserv K34yppasswdd -> ../init.d/yppasswdd K35dhcpd -> ../init.d/dhcpd K35smb -> ../init.d/smb K35vncserver -> ../init.d/vncserver K45arpwatch -> ../init.d/arpwatch K45named -> ../init.d/named K50snmpd -> ../init.d/snmpd K54pxe -> ../init.d/pxe K55routed -> ../init.d/routed K60mars-nwe -> ../init.d/mars-nwe K61ldap -> ../init.d/ldap K65kadmin -> ../init.d/kadmin K65kprop -> ../init.d/kprop K65krb524 -> ../init.d/krb524 K65krb5kdc -> ../init.d/krb5kdc K75gated -> ../init.d/gated K80nscd -> ../init.d/nscd K84ypserv -> ../init.d/ypserv K90ups -> ../init.d/ups K96irda -> ../init.d/irda S05kudzu -> ../init.d/kudzu S06reconfig -> ../init.d/reconfig S08ipchains -> ../init.d/ipchains S10network -> ../init.d/network S12syslog -> ../init.d/syslog S13portmap -> ../init.d/portmap S14nfslock -> ../init.d/nfslock S18autofs -> ../init.d/autofs S20random -> ../init.d/random S25netfs -> ../init.d/netfs S26apmd -> ../init.d/apmd S35identd -> ../init.d/identd S40atd -> ../init.d/atd S45pcmcia -> ../init.d/pcmcia S55sshd -> ../init.d/sshd S56rawdevices -> ../init.d/rawdevices S56xinetd -> ../init.d/xinetd S60lpd -> ../init.d/lpd S75keytable -> ../init.d/keytable S80isdn -> ../init.d/isdn S80sendmail -> ../init.d/sendmail S85gpm -> ../init.d/gpm S90canna -> ../init.d/canna S90crond -> ../init.d/crond S90FreeWnn -> ../init.d/FreeWnn S90xfs -> ../init.d/xfs S95anacron -> ../init.d/anacron S97rhnsd -> ../init.d/rhnsd S99linuxconf -> ../init.d/linuxconf S99local -> ../rc.local |
Diese symbolischen Links weisen init an, Folgendes zu stoppen: pppoe, innd, ntpd, httpd, mysqld, pvmd, rarpd, bootparamd, nfs, rstatd, rusersd, rwalld, rwhod, squid, amd, mcserv, yppasswdd, dhcpd, smb, vncserver, arpwatch, named, snmpd, pxe, routed, mars-nwe, ldap, kadmin, kprop, krb524, krb5kdc, gated, nscd, ypserv, ups, and irda. Nachdem alle Prozesse geschlossen wurden, kontrolliert init im gleichen Verzeichnis und sucht nach Startskripten für kudzu, reconfig, ipchains, portmap, nfslock, autofs, random, netfs, apmd, identd, atd, pcmcia, sshd, rawdevices, xinetd, lpd, keytable, isdn, sendmail, gpm, canna, crond, FreeWnn, xfs, anacron, rhnsd, and linuxconf. Die letzte Aktion von init ist es, /etc/rc.d/rc.local zu starten, um alle speziellen Skripten auszuführen, die für diesen Host konfiguriert wurden. Das System läuft nun auf Runlevel 5.
Die Datei /etc/inittab erzeugt mit fork einen Terminalprozess für jede virtuelle Konsole (Anmelde-Prompts) für jedes Runlevel (die Runlevels 2-5 verfügen über sechs solcher Konsolen, Runlevel 1 (Einzelbenutzermodus) nur über eine Konsole, Runlevels 0 und 6 erhalten keine virtuellen Konsolen). getty öffnet tty-Zeilen, stellt die Modi ein, gibt das Anmelde-Prompt aus, stellt den Benutzernamen fest und initialisiert anschließend den Anmeldeprozess für diesen Benutzer. Auf diese Weise können sich die Benutzer authentifizieren und das System benutzen.
/etc/inittab weist init an, was zu tun ist, wenn der Benutzer die Tastenkombination Strg-Alt-Entf auf drückt. Da Red Hat Linux korrekt heruntergefahren und unmittelbar neu gestartet werden sollte, wird init angewiesen, in solchen Fällen den Befehl /sbin/shutdown -t3 -r now auszuführen. Darüber hinaus bestimmt /etc/inittab, was init im Falle eines Stromausfalls tun soll, wenn Ihr System mit einer UPS-Einheit verbunden ist.
Auf Runlevel 5 führt /etc/inittab ein Skript mit dem Namen /etc/X11/prefdm aus. Das prefdm führt den gewünschten X-Desktop-Manager (gdm, wenn Sie GNOME verwenden, kdm, wenn Sie sich für KDE entscheiden, oder xdm, wenn Sie AnotherLevel benutzen) entsprechend dem Inhalt des Verzeichnisses /etc/sysconfig/desktop aus.
Nun sollte ein Anmelde-Prompt erscheinen. Und der gesamte Prozess benötigte nur wenige Sekunden.
SysV Init
Init wird beim Booten vom Kernel ausgeführt. Es ist für das Starten aller normalen Prozesse verantwortlich, die beim Booten ausgeführt werden müssen: die Prozesse zum Anmelden am System, NFS-Dämonen, FTP-Dämonen und alle weiteren Prozesse, die Sie beim Booten Ihres Computers ausführen möchten.
SysV init setzt sich in der Linux-Welt immer mehr als Standard für die Steuerung des Startvorgangs durch. Der Grund: Es ist leichter bedienbar sowie leistungsfähiger und flexibler als das herkömmliche BSD-init.
SysV init unterscheidet sich von BSD init auch darin, dass die Konfigurationsdateien in einem Unterverzeichnis von /etc liegen und nicht direkt in /etc. Dieses Verzeichnis heißt /etc/rc.d. Es enthält rc, rc.local, rc.sysinit und die folgenden Verzeichnisse:
init.d rc0.d rc1.d rc2.d rc3.d rc4.d rc5.d rc6.d |
SysV init stellt jedes init-Runlevel mit einem eigenen Verzeichnis dar und verwendet hierzu init und symbolische Links in jedem Verzeichnis, um die Dienste zu starten und anzuhalten, wenn das System von einem Runlevel auf einen anderen übergeht.
Die Ereigniskette eines SysV-init-Bootvorgangs kann wie folgt kurz zusammengefasst werden:
Der Kernel sucht init in /sbin.
init führt die /etc/rc.d/rc.sysinit Datei aus.
rc.sysinit bearbeitet die meisten Bootloader-Prozesse und führt anschließend rc.serial (wenn vorhanden) aus.
init führt alle Dateien für den Standardrunlevel aus.
init führt /etc/rc.d/rc.local aus.
Der Standardrunlevel wird in /etc/inittab bestimmt. Im oberen Teil des Bildschirms sollte eine Zeile erscheinen, die ungefähr wie folgt aussieht:
id:3:initdefault: |
In diesem Beispiel gilt Standardrunlevel 3 (die Nummer nach der ersten Spalte). Wenn Sie das Level ändern möchten, können Sie /etc/inittab manuell bearbeiten. Gehen Sie hierbei jedoch sehr sorgfältig vor. Sollte trotzdem ein Fehler auftreten, können Sie das System mithilfe der Tastenkombination Strg-X neu starten und am boot: Prompt Folgendes eingeben:
boot: linux single |
Auf diese Weise sollten Sie in der Lage sein, den Einzelbenutzermodus zu booten, so dass Sie inittab wieder auf den vorherigen Wert einstellen können.
Im Folgenden werden die Informationen in den Dateien in /etc/sysconfig bearbeitet, die die Parameter bestimmen, die von den verschiedenen Systemdiensten beim Starten verwendet werden.