1.2. Vista detallada del proceso de arranque

1.2.1. La BIOS

Cuando un ordenador x86 se carga, el procesador busca al final de la memoria del sistema por Basic Input/Output System o el programa BIOS y lo ejecuta. La BIOS controla no s�lo el primer paso del proceso de arranque, sino que tambi�n proporciona una interfaz de bajo nivel para dispositivos perif�ricos. Por este motivo se escribe tan s�lo en modo lectura, memoria permanente y est� siempre disponible para el uso.

Otras plataformas usan programas diferentes para ejecutar tareas a bajo nivel equivalentes a aquellas de la BIOS en el sistema x86. Por ejemplo, los ordenadores basados en Itanium usan el Shell Interfaz de Firmware extendible (Extensible Firmware Interface, EFI).

Una vez que se haya cargado, la BIOS chequea los perif�ricos y localiza un dispositivo con el que arrancar el sistema. Habitualmente, en primer lugar comprueba cualquier disquete y unidades de CD-ROM presente por los medios de arranque, y a continuaci�n si esto falla, echa un vistazo a las unidades de disco duro del sistema. En la mayor�a de los casos, el orden de b�squeda de las unidades para arrancar es controlado por una configuraci�n de la BIOS y busca por el dispositivo maestro IDE en el bus IDE primario. La BIOS carga en memoria cualquier programa que resida en el primer sector de este dispositivo, llamado Registro de arranque principal o Master Boot Record (MBR). La MBR s�lo tiene 512 bytes de tama�o y contiene las instrucciones de c�digo de m�quina para el arranque del equipo, llamado un gestor de arranque, as� como tambi�n la tabla de particiones. Una vez que la BIOS haya encontrado y cargado el gestor de arranque en memoria, le deja el control del proceso de arranque a �ste.

1.2.2. El gestor de arranque

Esta secci�n revisa los gestores de arranque para la plataforma x86, GRUB. Dependiendo de la arquitectura del sistema, el proceso de arranque diferir� ligeramente. Consulte la Secci�n 1.2.2.1 para una breve descripci�n de los gestores de arranque que no est�n basados en x86. Para m�s informaci�n sobre la configuraci�n y uso de GRUB, consulte el Cap�tulo 2.

Un gestor de arranque para la plataforma x86 se divide en al menos dos etapas. La primera es un c�digo binario de m�quina peque�a en el MBR. Su �nica funci�n es la de localizar el gestor de arranque de la segunda etapa y cargar la primera parte de �ste en memoria.

GRUB tiene la ventaja de ser capaz de leer particiones ext2 y ext3 [1] y cargar su archivo de configuraci�n — /boot/grub/grub.conf — al momento de arranque. Consulte la Secci�n 2.7 para detalles sobre c�mo modificar este archivo.

Una vez que la segunda etapa del gestor de arranque est� en memoria, presenta al usuario con una pantalla gr�fica mostrando los diferentes sistemas operativos o kernels que para los que ha sido configurado para arrancar. En esta pantalla el usuario puede usar las flechas direccionales para escoger el sistema operativo o kernel con el que desea arrancar y presione la tecla [Intro]. Si no se presiona ninguna tecla, el gestor de arranque carga la selecci�n predeterminada luego de un per�odo de tiempo de espera (tambi�n configurable).

Una vez que el gestor de arranque de la segunda etapa haya determinado qu� kernel arrancar, localizar� el binario del kernel correspondiente en el directorio /boot/. El kernel binario es llamado usando el siguiente formato — /boot/vmlinuz-<kernel-version> (donde <kernel-version> corresponde a la versi�n del kernel especificada en las configuraciones del gestor de arranque).

Para instrucciones sobre el uso del gestor de arranque para suministrar argumentos de l�nea de comandos al kernel, consulte el Cap�tulo 2. Para informaci�n sobre el cambio del nivel de ejecuci�n en la l�nea de comandos del gestor de arranque, vea la Secci�n 2.8.

El gestor de arranque luego coloca una o m�s de las im�genes apropiadas de initramfs en la memoria. Luego, el kernel descomprime estas im�genes desde la memoria a /boot/, un sistema de archivos virtual basado en RAM, a trav�s de cpio. El initrd es usado por el kernel para cargar controladores y m�dulos necesarios para arrancar el sistema. Esto es muy importante si posee unidades de disco duro SCSI o si est� el sistema utiliza el sistema de archivos ext3.

Una vez que el kernel y la imagen initramfs se cargan en memoria, el gestor de arranque pasa el control del proceso de arranque al kernel.

Para una descripci�n m�s detallada sobre el gestor de arranque GRUB, consulte el Cap�tulo 2.

1.2.3. El kernel

Cuando se carga el kernel, �ste inicializa y configura la memoria del ordenador y los diferentes hardware conectado al sistema, incluyendo todos los procesadores, subsistemas de entrada/salida y dispositivos de almacenamiento. A continuaci�n buscar� la imagen comprimida de initramfs en una ubicaci�n predeterminada en memoria, la descomprimir� directamente a /sysroot/ y cargar� todos los controladores necesarios. A continuaci�n inicializa los dispositivos virtuales relacionados con el sistema de ficheros, tal como LVM o software RAID antes de completar los procesos initramfs y de liberar toda la memoria que la imagen del disco ocup� anteriormente.

El kernel luego crea un dispositivo root, monta la partici�n root como s�lo lectura y libera cualquier memoria no utilizada.

Llegados a este punto, el kernel est� cargado en memoria y operativo. Sin embargo, como no hay aplicaciones de usuario que permitan la entrada significativa de datos al sistema, no se puede hacer mucho m�s.

Para configurar el entorno de usuario, el kernel inicia el programa /sbin/init.

1.2.4. Programa /sbin/init

El programa /sbin/init (tambi�n llamado init) coordina el resto del proceso de arranque y configura el ambiente del usuario.

Cuando el comando init arranca, se vuelve el padre o abuelo de todos los procesos que comienzan autom�ticamente en el sistema. Primero, ejecuta el script /etc/rc.d/rc.sysinit, que establece la ruta del entorno, activa el swap, verifica los sistemas de archivos y se encarga de todo lo que el sistema necesita tener hecho al momento de la inicializaci�n. Por ejemplo, la mayor�a de los sistemas usan un reloj, por lo tanto, el rc.sysinit lee el archivo de configuraci�n para iniciar el hardware del reloj. Otro ejemplo es si hay procesos especiales en los puertos seriales que deben ser inicializados, rc.sysinit ejecutar� el archivo /etc/rc.serial.

El comando init luego ejecuta el script /etc/inittab, el cual describe c�mo se deber�a configurar el sistema en cada nivel de ejecuci�n SysV init. Los niveles de ejecuci�n son un estado, o modo, definido por los servicios listados en el SysV directorio /etc/rc.d/rc<x>.d/, donde <x> es el n�mero de nivel de ejecuci�n. Para m�s informaci�n sobre los niveles de ejecuci�n SysV init, consulte la Secci�n 1.4.

A continuaci�n, el comando init configura la biblioteca de funciones fuente, /etc/rc.d/init.d/functions, para el sistema, que establece el modo en c�mo iniciar o matar un programa y c�mo determinar el PID del programa.

El programa init inicia todos los procesos de fondo buscando en el directorio apropiado rc para el nivel de ejecuci�n especificado por defecto en /etc/inittab. Los directorios rc est�n numerados para corresponder al nivel de ejecuci�n que representan. Por ejemplo, /etc/rc.d/rc5.d/ es el directorio para el nivel de ejecuci�n 5.

Cuando se arranca el nivel de ejecuci�n 5, el programa init consulta el directorio /etc/rc.d/rc5.d/ para determinar qu� procesos iniciar o parar.

A continuaci�n un ejemplo de listado del directorio /etc/rc.d/rc5.d/:

K05innd -> ../init.d/innd
K05saslauthd -> ../init.d/saslauthd
K10dc_server -> ../init.d/dc_server
K10psacct -> ../init.d/psacct
K10radiusd -> ../init.d/radiusd
K12dc_client -> ../init.d/dc_client
K12FreeWnn -> ../init.d/FreeWnn
K12mailman -> ../init.d/mailman
K12mysqld -> ../init.d/mysqld
K15httpd -> ../init.d/httpd
K20netdump-server -> ../init.d/netdump-server
K20rstatd -> ../init.d/rstatd
K20rusersd -> ../init.d/rusersd
K20rwhod -> ../init.d/rwhod
K24irda -> ../init.d/irda
K25squid -> ../init.d/squid
K28amd -> ../init.d/amd
K30spamassassin -> ../init.d/spamassassin
K34dhcrelay -> ../init.d/dhcrelay
K34yppasswdd -> ../init.d/yppasswdd
K35dhcpd -> ../init.d/dhcpd
K35smb -> ../init.d/smb
K35vncserver -> ../init.d/vncserver
K36lisa -> ../init.d/lisa
K45arpwatch -> ../init.d/arpwatch
K45named -> ../init.d/named
K46radvd -> ../init.d/radvd
K50netdump -> ../init.d/netdump
K50snmpd -> ../init.d/snmpd
K50snmptrapd -> ../init.d/snmptrapd
K50tux -> ../init.d/tux
K50vsftpd -> ../init.d/vsftpd
K54dovecot -> ../init.d/dovecot
K61ldap -> ../init.d/ldap
K65kadmin -> ../init.d/kadmin
K65kprop -> ../init.d/kprop
K65krb524 -> ../init.d/krb524
K65krb5kdc -> ../init.d/krb5kdc
K70aep1000 -> ../init.d/aep1000
K70bcm5820 -> ../init.d/bcm5820
K74ypserv -> ../init.d/ypserv
K74ypxfrd -> ../init.d/ypxfrd
K85mdmpd -> ../init.d/mdmpd
K89netplugd -> ../init.d/netplugd
K99microcode_ctl -> ../init.d/microcode_ctl
S04readahead_early -> ../init.d/readahead_early
S05kudzu -> ../init.d/kudzu
S06cpuspeed -> ../init.d/cpuspeed
S08ip6tables -> ../init.d/ip6tables
S08iptables -> ../init.d/iptables
S09isdn -> ../init.d/isdn
S10network -> ../init.d/network
S12syslog -> ../init.d/syslog
S13irqbalance -> ../init.d/irqbalance
S13portmap -> ../init.d/portmap
S15mdmonitor -> ../init.d/mdmonitor
S15zebra -> ../init.d/zebra
S16bgpd -> ../init.d/bgpd
S16ospf6d -> ../init.d/ospf6d
S16ospfd -> ../init.d/ospfd
S16ripd -> ../init.d/ripd
S16ripngd -> ../init.d/ripngd
S20random -> ../init.d/random
S24pcmcia -> ../init.d/pcmcia
S25netfs -> ../init.d/netfs
S26apmd -> ../init.d/apmd
S27ypbind -> ../init.d/ypbind
S28autofs -> ../init.d/autofs
S40smartd -> ../init.d/smartd
S44acpid -> ../init.d/acpid
S54hpoj -> ../init.d/hpoj
S55cups -> ../init.d/cups
S55sshd -> ../init.d/sshd
S56rawdevices -> ../init.d/rawdevices
S56xinetd -> ../init.d/xinetd
S58ntpd -> ../init.d/ntpd
S75postgresql -> ../init.d/postgresql
S80sendmail -> ../init.d/sendmail
S85gpm -> ../init.d/gpm
S87iiim -> ../init.d/iiim
S90canna -> ../init.d/canna
S90crond -> ../init.d/crond
S90xfs -> ../init.d/xfs
S95atd -> ../init.d/atd
S96readahead -> ../init.d/readahead
S97messagebus -> ../init.d/messagebus
S97rhnsd -> ../init.d/rhnsd
S99local -> ../rc.local

Como puede ver, ninguno de los scripts que inician y cierran los servicios est�n localizados en el directorio /etc/rc.d/rc5.d/. Casi todos los ficheros en /etc/rc.d/rc5.d/ son enlaces simb�licos apuntando a los scripts localizados en el directorio /etc/rc.d/init.d/. Los enlaces simb�licos se usan en cada uno de los directorios rc de manera que los niveles de ejecuci�n puedan ser reconfigurados al crear, modificar y eliminar los enlaces simb�licos sin que afecte a los scripts actuales a los que se refiere.

El nombre de cada enlace simb�lico comienza con K o S. Los enlaces K son procesos eliminados en ese nivel de ejecuci�n, mientras que aquellos que inician por S son procesos a iniciar.

El comando init en primer lugar detiene todos los enlaces simb�licos de K en el directorio mediante la ejecuci�n del comando /etc/rc.d/init.d/<command> stop, en el que <command> es el proceso a matar. A continuaci�n inicia todos los enlaces simb�licos S al ejecutar /etc/rc.d/init.d/<command>. start.

Cada uno de los enlaces simb�licos se numera para dictaminar el orden de inicio. Usted puede cambiar el orden en el que los servicios inician o paran al cambiar este n�mero. Mientras m�s bajo es el n�mero, m�s r�pido se arrancar�. Los enlaces simb�licos con el mismo n�mero se inician de modo alfab�tico.

Despu�s que el comando init ha progresado a trav�s del directorio adecuado rc para el nivel de ejecuci�n, el script /etc/inittab bifurca un proceso /sbin/mingetty para cada consola virtual (prompt de inicio de sesi�n) del nivel de ejecuci�n. Los niveles de ejecuci�n del 2 al 5 tienen seis consolas virtuales, mientras que el nivel de ejecuci�n 1 (modo usuario �nico) tiene tan s�lo uno y lo niveles de ejecuci�n del 0 al 6 no tienen ninguno. El proceso /sbin/mingetty abre las rutas de la comunicaci�n para los dispositivostty[2], establece sus modos, imprime el indicador de inicio de sesi�n, toma el nombre y contrase�a del usuario, e inicia el proceso de inicio de sesi�n.

En el nivel de ejecuci�n 5, /etc/inittab ejecuta un script llamado /etc/X11/prefdm. El script prefdm ejecuta su gestor de pantalla de X preferido[3] — gdm, kdm, o xdm, dependiendo de los contenidos del archivo /etc/sysconfig/desktop.

Una vez que haya terminado, el sistema operar� en el nivel de ejecuci�n 5 y mostrar� la pantalla de inicio de sesi�n.