Загрузочные файлы linux это

ИТ База знаний

Курс по Asterisk

Полезно

— Узнать IP — адрес компьютера в интернете

— Онлайн генератор устойчивых паролей

— Онлайн калькулятор подсетей

— Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk

— Руководство администратора FreePBX на русском языке

— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке

— Руководство администратора по Linux/Unix

Навигация

Серверные решения

Телефония

FreePBX и Asterisk

Настройка программных телефонов

Корпоративные сети

Протоколы и стандарты

Загрузчики Linux

Master Boot Record

Для того, чтобы начать разговор про загрузчиков, для начала необходимо понимать, как разбиваются жесткие диски и систему их разбиения.

Онлайн курс по Linux

Мы собрали концентрат самых востребованных знаний, которые позволят тебе начать карьеру администратора Linux, расширить текущие знания и сделать уверенный шаг к DevOps

MBR Master Boot Record это первые 512 Байт диска, это не раздел, не партиция это участок места в начале жесткого диска, зарезервированный для загрузчика Операционной системы и таблицы разделов.

Когда компьютер включается BIOS производит тестовые процедуры. После чего, передает код управления начальному загрузчику, который как раз расположен в первых байтах MBR. Причем, какому жесткому диску передавать управление мы определяем самостоятельно в соответствующих настройках BIOS. MBR это очень важная часть нашего жесткого диска, потеря его чревата потерей данных с нашего жесткого диска или невозможностью загрузится. Поэтому ранее возникала потребность в резервном копировании данной части жесткого диска. Но это было достаточно давно.

В настоящее время большинство машин не использует BIOS, а использует UEFI это современная замена BIOS, которая более функциональнее и имеет больше плюсов. Нужно понимать, что UEFI это более защищенная загрузка и более скоростная, потому что позволяет инициализировать параллельно различные интерфейсы и различную последовательность команд. Так вот если у нас не BIOS, а UEFI, то HDD будет разбит не по принципу MBR, а по принципу GPT — GUID Partition table. Это другой формат размещения таблицы разделов. Это UEFI, а UEFI использует GPT там, где BIOS использует MBR. GPT для сохранения преемственности и работы старых операционных систем оставила в самом начали диска блок для MBR. Разница изначально между MBR и GPT, в том, что MBR использует адресацию типа цилиндр, головка, сектор, а GPT использует логические блоки, LBA0, LBA1, LBA2. А также для GPT необходимо понимать, что есть логическое дублирование оглавление таблицы разделов записано, как в начале, так и в конце диска. И в принципе для организации резервного копирования Linux в принципе ничего не предлагает. Но в случае если у нас MBR это необходимо делать.

Для начала надо нам понять, что и куда у нас смонтировано какой раздел у нас является загрузочным и его скопировать. Вводим команду fdisk l и видим следующее:

Устройство /dev/sda1 является загрузочным и, следовательно, на нем находится MBR. Команда, которая осуществляет резервное копирование она простая — это dd. Это утилита, которая позволяет копировать и конвертировать файлы. Главное отличие данной утилиты в том, что она позволяет это делать по секторно, т.е. она учитывает геометрию диска. Использование: dd if=/dev/sda of=/root/backup.mbr bs=512 count=1 . if что мы копируем, of — куда мы это копируем, bs что мы копируем 1 блок размера 512, count — количество блоков.

Только, что мы скопировали первый блок жесткого диска, это то самое место, где на жестком диске находится MBR.

Загрузчики

Первый загрузчик Lilo Linux Loader

Это был самый популярный загрузчик для Linux и для Unix систем в целом, он не зависел от файловой системы, мог загружать ОС с жесткого диска или с дискеты. Из этого выходила его особенность, загрузчик Lilo хранил в своем теле положение ядер и пункты меню и требовал обновления себя с помощью специальной утилиты, можно было поместить до 16 пунктов меню при загрузке. Данного загрузчика уже нету во многих дистрибутивах ОС Linux.

В настоящее время повсеместно используется загрузчик GRUB2, но мы можем поставить загрузчик Lilo, чтобы с ним разобраться.

Установка довольно-таки банальная apt-get install lilo .

В процессе установки выскакивает предупреждение, что это первая установка lilo, после установки необходимо будет исполнить команду, а затем запустить непосредственно загрузчик, который применит непосредственно все изменения. Нажимаем ОК. Далее запускаем liloconfig. Ничего не произошло, просто утилита создала файл и этот файл является файлом конфигурации. С помощью команды cat /etc/lilo.conf мы можем посмотреть файл конфигурации загрузчика.

В заголовке файла написано сразу, что после внесения изменений необходимо выполнить команду lilo, чтобы он сразу применил их. Далее идут основные параметры конфигурационного файла. Первый параметр lba32. Вот он как раз и меняет ту самую традиционную конфигурацию цилинд-головка-сектор, на logical block адреса, что позволяет работать с большими дисками.

В разделе boot мы должны указать на каком диске у нас находится MBR. Если внимательно посмотреть, то можно увидеть подсказку, где посмотреть /dev/disks/by-id/ata* uuid дисков. После, чего можно скопировать имя диска и вставить его и тогда его сможет загружать. Lilo узнает, где MBR и будет оттуда загружать систему.

• Verbose = 1 Verbose level — это параметр, который показывает сколько выводить информации при загрузке.
• Install = menu — Данный параметр отвечает, как будет выглядеть меню загрузки. Lilo предлагает 3 варианта. И для каждого варианта, есть внизу дополнительные закомментированные параметры.
• Prompt это параметр отвечает за ожидание пользователя, его реакции. По умолчанию 10сек. Значение параметра в децасекундах.

Далее мы можем посмотреть, где находятся ядра нашей операционной системы. Когда мы запустили liloconfig загрузчик нашел наши ядра операционной системы. Как видно на скриншоте определил версию ядра, определил где будет корневая файловая система. Смонтировал в режиме read-only. В данных параметрах мы может отредактировать строчку lable, чтобы переименовать отображение при загрузке. Если есть желание можно отредактировать данный файл и добавить еще ядро, если установлена вторая OS.

Загрузчик GRUB

Старый загрузчик GRUB эта та версия загрузчика, который использовался с Lilo. Тогда Lilo был самый распространенный. Теперь данный загрузчик называется Grub legacy. Больше никак не развивается, для него выходят только патчи и обновления и его даже невозможно установить на новые операционные системы. Т.к. команды и инструментарий используется одинаковый, как для старого GRUB, так и для нового.

Далее мы будем рассматривать современный вариант загрузчика GRUB 2.

Вот так он при загрузке примерно выглядит. Загрузчик GRUB 2 был полностью переделал и имеет мало чего общего с предыдущим загрузчиком. Он может загружать любую ОС и передавать загрузку, так же другому загрузчику, альтернативной ОС. Например, MS Windows это NTDLR. Является самым популярным загрузчиком на сегодня и стоит по умолчанию в подавляющем количестве операционных систем типа Linux. Если, что-то случилось, например кто-то переставил на загрузчик lilo, мы можем вернуть загрузчик Grub обратно командой grub-install /dev/sda . Можно узнать версию загрузчика следующим способом grub-install version .

Основной файл конфигурации можно посмотреть cat /boot/grub/grub.cfg .

Файл настройки и конфигурации, достаточно сильно отличается от файла конфигурации lilo или первой версии GRUB. Данный файл не редактируется, т.к он создается скриптами с использованием нескольких настроечных файлов, которые мы можем найти в папке /etc/grub.d с использованием настроек файла /etc/default/grub .

Примерно так выглядит файл настроек для загрузки.

И здесь в более или менее в понятном нам виде находятся настройки. И данные настройки определяют поведение. Например, grub_default = 0 устанавливает ядро для запуска по умолчанию, параметр grub_hidden_timeout = 0 обозначает использоваться пустой экран. grub_hidden_timeout_quiet = true — это утверждает, что будет использоваться пустой экран.Т.е загрузка будет происходить в скрытом режим и мы не увидим. Далее обычный таймаут ожидание действий пользователя. Grub_cmdlin_linux_default = quiet тихий режим, splash — это заставка.

Отредактировать данный файл возможно в редакторе.

Второй путь к папке /etc/grub.d в ней лежат исполняемые файлы. Данные файлы сканируют, также ядра при необходимости добавят нужные параметры в загрузчик. Мы всегда можем добавить опцию и написать скрипт. Для применения настроек в загрузчике, надо выполнить update-grub.

Мини — курс по виртуализации

Знакомство с VMware vSphere 7 и технологией виртуализации в авторском мини — курсе от Михаила Якобсена

Источник

6 шагов загрузки Linux на пальцах

Нажмите кнопку включения питания на вашем системнике, и спустя несколько секунд вы увидите окно входа в систему.

Посмею предположить, что каждого интересовало хоть когда-либо то, что происходит за занавесом заставок и загрузочных экранов с момента включения питания компьютера к моменту, когда предлагается войти в систему.

Я предлагаю вам познакомиться со следующими уровнями типичной загрузки Linux:

1. BIOS

2. MBR

3. GRUB

#boot=/dev/sda
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.18-194.el5PAE)
root (hd0,0)
kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/
initrd /boot/initrd-2.6.18-194.el5PAE.img

4. Ядро или Kernel

5. Init

6. Уровень выполнения программ (Runlevel)

• Когда Линукс выполняет свою загрузку, вы можете наблюдать загрузку различных служб. К примеру, это могут быть сообщения типа «starting Postfix … OK» (запускается Postfix). Эти службы — и называются программами уровня выполнения, выполняемые из директории, которая соответствует нужному уровню выполнения.
• Исходя из настроек по умолчанию, система будет выполнять файлы в соответствии с нижеприведенными директориями.
  • Выполнение уровня 0 – /etc/rc.d/rc0.d/
  • Выполнение уровня 1 – /etc/rc.d/rc1.d/
  • Выполнение уровня 2 – /etc/rc.d/rc2.d/
  • Выполнение уровня 3 – /etc/rc.d/rc3.d/
  • Выполнение уровня 4 – /etc/rc.d/rc4.d/
  • Выполнение уровня 5 – /etc/rc.d/rc5.d/
  • Выполнение уровня 6 – /etc/rc.d/rc6.d/
• Но имейте ввиду, что еще в каталоге /etc могут быть символические ссылки. Например, /etc/rc0.d залинкован на /etc/rc.d/rc0.d.
• В каталогах /etc/rc.d/rc*.d/ вы можете увидеть список программ, имя которых начинается из букв S и K.
• Программы, начинающиеся на S используются для запуска. S, потому что startup.
• Программы, которые начинаются с литеры K используются — правильно — для завершения работы. K, потому что kill.
• Еще есть номера рядом с буквами S и K в именах программ. Эти номера используются для определения порядка запуска этих программ.
• К примеру, S12syslog предназначен для запуска демона syslog, его порядковый номер 12. S80sendmail — для запуска демона sendmail, имеющего порядковый номер 80. Таким образом, программа syslog будет запущена перед sendmail.

Вот и все. Возможно, некоторым из вас это не ново и особого интереса не было при чтении статью, поскольку она более ориентирована на начально-средний уровень знакомства з Линуксом.
В таком случае могу лишь сказать, что «повторение — мать учения» (с).

Дополнения, исправления, уточнения

В комментариях неоднократно было апеллировано к тексту статьи, поэтому, думаю, стоит учесть некоторые важные комментарии хабрасообщества. (спасибо artemlight, 3al, Tishka17, HhyperH, Next_Alex, Ilya_Shmelykh, Aux, soomrack, Xpeh )

• artemlight:: «Ну скажем прямо — так грузятся далеко не все дистры». С ним согласилось большинство, отмечая и bsd-style init, u-boot, и хоть initrd в статье пропущен, стоить заметить, что он нужен ядру не во всех дистрибутивах. Также отмечено, что в slackware поддержка rc.d осуществляется только в качестве совместимости, а встраиваемые системы грузятся иначе. На декстопах иногда бывает EFI, а кроме того Linux популярен в мире embedded и там ещё куча разных платформ. Линукс в телефоне вообще иначе грузится.
• soomrack, ссылая на википедию: Еще хочется сделать замечание по поводу MBR, первого сектора и пр. Все несколько усложнилось за последние годы. Сейчас уместней говорить о EFI.

Источник

Процесс загрузки Linux

Задумывались ли вы о том, как происходит загрузка операционной системы? Как компьютер узнаёт о том, где находится операционная система? Давайте рассмотрим процесс запуска Linux от включения компьютера и до входа в систему.

Практически каждый этап загрузки может идти несколькими путями. Например, вы узнаете о том, чем отличается BIOS от UEFI, что делает GRUB и чем его можно заменить, почему одного лишь ядра Linux недостаточно для функционирования операционной системы.

Процесс загрузки Linux

Процесс загрузки операционной системы можно разбить на 5 этапов, причём первые три зависят от материнской платы. Ниже вы можете видеть схематичное изображение этапов загрузки Linux.

Как видите, до того, как загрузится ядро, процесс имеет существенные отличия. И всё же любая загрузка системы начинается с включения компьютера.

Первый этап: включение компьютера

Запуск компьютера с BIOS и UEFI отличается. Первый BIOS появился в середине 70-х годов, а MBR стали использовать с 1983 года. Стоит ли говорить о том, что для современного компьютера предпочтительнее использовать UEFI и GPT. А теперь перейдём непосредственно к рассмотрению первого этапа загрузки.

BIOS + MBR

BIOS – это базовая система ввода-вывода. Она представляет из себя набор программ для взаимодействия с устройствами компьютера. BIOS хранится на микросхеме EEPROM материнской платы. При каждом запуске компьютера плата автоматически отправляет код процессору на исполнение. Далее BIOS проводит проверку оборудования (тест POST) и обращается к жёсткому диску или твердотельному накопителю. От него ему нужны первые 512 байт, именно там находится главная загрузочная запись (MBR). Ниже вы можете видеть структуру MBR.

Если подпись MBR равна 55AAh, то система начинает выполнять код первичного загрузчика. В случае с Linux, MBR передаёт управление основному загрузчику GRUB. Он располагается сразу после MBR. До начала первого раздела на накопителе есть не менее 32 килобайт свободного места (современные системы оставляют 1 Мбайт), этого достаточно для того, чтобы разместить GRUB.

Таблица разделов в MBR имеет крайне скромный размер, есть место всего на 4 позиции. В связи с этим нельзя разметить накопители объёмом более 2 терабайт. К тому же она использует устаревшую адресацию, с цилиндрами, головками и секторами жёсткого диска.

На компьютерах с UEFI поддержка MBR никуда не делась, но для этого вам придётся активировать BIOS или CSM mode, в зависимости от производителя материнской платы. Это нужно для совместимости со старыми операционными системами.

UEFI + GPT

Интерфейс расширяемой прошивки EFI (позднее унифицированный UEFI) – это разработка Intel. Он был создан потому, что BIOS имеет ряд недостатков. К ним можно причислить работу в 16-битном режиме, последовательную проверку устройств и загрузку только через MBR.

Физически поменялось не многое, разве что FLASH-накопитель для хранения прошивки стал больше. Зато программная часть претерпела значительные изменения. UEFI работает в 32- и 64-битном режиме, поддерживает таблицу разделов GPT, может иметь красивый графический интерфейс, оболочку EFI Shell и управление с помощью мыши. К тому же опрос оборудования происходит гораздо быстрее.

Оглавление таблицы GPT располагается в первом логическом блоке (LBA 1). В GPT перешли к использованию логических блоков, к тому же их понимают современные жёсткие диски и SSD. Нулевой блок по-прежнему отдаётся под MBR, но в этот раз он выполняет защитную функцию, чтобы старые операционные системы не переписали GPT.

Каждой записи таблицы даётся 128 байт, что позволяет разметить накопители практически неограниченного объёма. Да и самих записей может быть больше 100.

В конце таблицы находится контрольная сумма. Если будет обнаружено несоответствие, то система попробует обратиться к резервной копии таблицы, расположенной в последних блоках накопителя.

После проверки устройств, UEFI может самостоятельно обратиться к таблице разделов GPT. В ней её интересует EFI раздел. Обычно под него выделяется 520-540 Мбайт. Такой размер связан с тем, что ранние версии EFI могли выдавать ошибку при работе с меньшим объёмом. Но Windows уже отходит от этой традиции и ограничивается 100 Мбайтами.

В разделе EFI обязательно должна быть папка EFI/BOOT, в ней находится загрузчик по умолчанию. Но никто не мешает добавить свой загрузчик, например, для Ubuntu и Windows.

К минусам UEFI можно отнести Secure Boot. Загрузчик без подписи просто не сможет быть использован. Эти меры направлены в первую очередь на компьютеры с Windows, чтобы не допустить использование старых систем на новых омпьютерах. Для Linux в этом случае приходится искать подписанный загрузчик или отключать Secure Boot, если имеется такая возможность.

Ещё одним способом загрузки является PXE – загрузка через сетевой интерфейс. Первичный загрузчик находится в ПЗУ сетевой карты. С его помощью карта через протокол TFTP получает основной загрузчик.

Этот способ загрузки будет работать как с BIOS, так и с UEFI. Он полезен для работы с тонкими клиентами и для установки операционной системы по сети.

Второй этап: загрузчик

Загрузчик подготавливает систему к загрузке ядра операционной системы. Например, для Linux он может передавать параметры запуска ядра. В зависимости от того, что используется, BIOS или UEFI, выбор загрузчика отличается.

Как можете видеть, в Ubuntu есть как .efi загрузчик, так и GRUB.

GRUB – это основной загрузчик для большинства дистрибутивов Linux. Он примечателен тем, что позволяет не только запустить ядро Linux или другой операционной системы, но ещё и сам по себе способен выполнять некоторые операции. Он имеет собственную командную строку и в теории позволяет устранить собственные ошибки. GRUB существует в версиях как для BIOS, так и UEFI. Но последний не имеет цифровой подписи для Secure Boot.

Syslinux Project

Syslinux – это целое семейство, состоящее из трёх загрузчиков: syslinux, isolinux, pxelinux. Первый выполняет аналогичную GRUB функцию, isolinux подходит для работы с файловой системой компакт-дисков (используется для загрузочных Flash-нкопителей), pxelinux загружается по сети. Версия UEFI, как и в случае с GRUB, не имеет подписи.

rEFInd

Если же вы хотите иметь возможность выбора операционной системы при запуске компьютера с UEFI, то вам стоит установить rEFInd. Этот загрузчик имеет цифровую подпись и может передать управление другим загрузчикам формата .efi.

Ещё одним загрузчиком такого плана будет Clover. Его выбирают зачастую для работы на компьютерах Apple.

EFI BOOT STUB

Начиная с версии 3.3 ядра Linux можно упаковать ядро в .efi файл. Иными словами, загрузчиком будет выступать само ядро Linux.

Несмотря на такое разнообразие загрузчиков, некоторые пользователи до сих пор продолжают использовать LILO – один из первых мультизагрузчиков Linux. Несколько лет назад имел место быть даже EFI-загрузчик ELILO.

Третий этап: ядро

Дальше выполняется загрузка ядра Linux. Ядро лежит в папке boot под названием vmlinuz. «vm» в начале говорит о том, что ядро будет размещено в виртуальной памяти. А «z» на конце означает то, что ядро запаковано в архив и требует распаковку. Это возможно благодаря тому, что в начале архива находится исполняемый код.

В процессе запуска ядра настраивается оборудование, запускается менеджер памяти, планировщик задач и многое другое, необходимое для функционирования операционной системы.

Ядро Linux монолитное, драйверы устройств хранятся прямо в нём. Однако, это утверждение верно лишь отчасти. Большая часть периферийных устройств не имеет драйверов в ядре Linux. Вместо этого в оперативной памяти распаковывается ещё один файл во временной файловой системе – initrd.img.

После запуска всех необходимых служб временный раздел удаляется. Но это происходит не всегда. Например, он остаётся после запуска в режиме liveCD и при использовании тонкого клиента.

Четвертый этап: запуск пользовательских служб

Ядро загрузилось и работает. Но этого недостаточно для работы с операционной системой. Вы по-прежнему не можете взаимодействовать с ней на прикладном уровне. Для того, чтобы можно было что-то сделать в Linux, управление получает подсистема инициализации и управления службами. Обычно этот процесс имеет идентификационный номер PID-1.

Systemd

Systemd – это самая популярная система инициализации. Она хорошо распараллеливает задачи и практически вытеснила другие решения. Запускаются десятки служб. Например, такие, которые управляют звуковыми устройствами, мультимедийными клавишами, запускают графическую оболочку. Большая часть файлов подсистемы представлена конфигурационными файлами, ссылающимися на конкретные утилиты и сервисы, но есть и собственные службы.

Стоит пару слов уделить D-Bus. Эта служба позволяет процессам взаимодействовать друг с другом. Например, через неё служба управления звуковыми устройствами узнаёт о том, что была нажата клавиша увеличения громкости, распознанная другой службой. Такой подход позволяет создавать простые, но эффективные службы.

А ещё в комплект утилит Systemd входит супервизор. Он следит за тем, чтобы все критически важные службы работали. Если он заметит, что какой-то службы не хватает, то сразу же запустит её снова. Его также применяют для поддержания работы серверов.

Sysvinit, OpenRC и другие

Sysvinit считается устаревшей системой. Она следует принципам, заложенным ещё в 80-х годах для операционной системы Unix System V. Запуск служб происходит последовательно, а настройка производится с помощью скриптов, что несколько проще, чем у systemd.

Для дистрибутива Gentoo разрабатывается система инициализации OpenRC. Её можно назвать осовремененной sysvinit. Но важно понимать, что рядовому пользователю система инициализации безразлична, она интересует лишь тех, кто добавляет свои службы и утилиты в дистрибутив Linux.

О других системах, вроде Runit, Daemontools или S6, справедливо предыдущее утверждение, к тому же их доля совсем невелика. Хотя они тоже имеют свои особенности. После этого процесс загрузки Linux практически завершен.

Пятый этап: экранный менеджер и окружение рабочего стола

Нельзя списывать со счетов и дисплейный менеджер. Это по сути первая программа с графическим интерфейсом. Она отвечает за вход в систему. Хотя и до её запуска проводились некоторые работы, был запущен сервер X11 для обращения к видеокарте и обработки команд управления c мыши и клавиатуры.

После ввода пароля запускается оконный менеджер с библиотеками отображения (обычно GTK3 или Qt) и непосредственно само окружение рабочего стола. Эти службы отвечают за то, чтобы вы могли перемещать окна, перетаскивать файлы, иметь несколько рабочих столов и тому подобное. Всё, загрузка Linux выполнена и операционная система полностью готова к использованию!

Выводы

В этой статье мы рассмотрели процесс загрузки Linux поверхностно, но этого достаточно, чтобы иметь общее представление об этом сложном многоступенчатом процессе. Несмотря на то, что каждый элемент выполняет свою функцию, после подготовки он передаёт управление следующему. Это позволяет автоматизировать загрузку и в целом упростить её.

Что же касается выбора между BIOS и UEFI, то последний однозначно выигрывает. Как минимум потому, что он практически не тратит время на проверку оборудования, а также позволяет практически сразу передать управление ядру Linux.

Источник