1. Главная
  2. Работа с файлами
  3. Процесс загрузки Linux. Что происходит, когда включается компьютер с ОС Linux? Какая команда включает загрузку linux

Процесс загрузки Linux. Что происходит, когда включается компьютер с ОС Linux? Какая команда включает загрузку linux

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

  • BIOS отвечает за базовый ввод/вывод данных с устройств/на устройства.
  • Делает некоторые проверки целостности устройств. К тому же, за тестирование работоспособности электроники отвечает POST (Power-on self-test, он же «тест на адекватность себя самого», выполняющийся как этап пре-загрузки), который управляется BIOS
  • Ищет, загружает и выполняет программу-загрузчик ОС
  • Берет загрузчик из флопика, сидюка или жесткого диска. Во время загрузки BIOS"а вы можете нажать на кнопку (обычно это F12 или F2 или Del, зависит от платформы), если вам требуется внести некоторые изменения касательно настройки железа.
  • Как только загрузчик был обнаружен и загружен в память, BIOS передает управление ему.
  • Короче говоря, BIOS загружает и выполняет загрузочную запись (MBR).

2. MBR

  • MBR - это главная загрузочная запись, хранящаяся на жестком диске
  • Она размещена в 1-м секторе загрузочного диска, например /dev/hda или /dev/sda
  • MBR занимает меньше, чем 512 байтов. Она состоит из трех компонентов: 1) главная загрузочная информация, «живущая» в первых 446 байтах; 2) информация о таблице разделов - в следующих 64 байтах; 3) и последние 2 байта нужны для проверки корректности mbr.
  • Она содержит информацию о GRUB"е (или LILO).
  • Простыми словами - MBR загружает и выполняет загрузчик GRUB.

3. GRUB

  • GRUB - Grand Unified Bootloader.
  • Если в вашей системе установлено более, чем одно ядро, у вас есть возможность выбирать, которое из них должен выполняться
  • GRUB отображает красивую анимацию plymouth заставку, и, подождав несколько секунд интерактивного воздействия пользователя, если он не нажал ни одной клавиши, он загружает ядро, установленное по умолчанию в файле конфигурации grub.
  • GRUB понимает, что такое файловая система (древние загрузчики Linux"а, например, LILO этого не понимают).
  • Конфигурационный файл Grub обычно лежит по пути /boot/grub/grub.conf (так же /etc/grub.conf может быть символьной ссылкой на него). Вот пример файла конфигурации для CentOS:
    #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
  • В качестве примечания к информации выше, конфигурационный файл содержит путь к ядру и образу initrd
  • Если быть кратким, GRUB просто напросто загружает и выполняет образы ядра и initrd.

4. Ядро или Kernel

  • Ядро монтирует файловую систему в соответствии с настройкой «root=» в фале grub.conf
  • Выполняет программу /sbin/init
  • Поскольку init - это первый процесс, запущенный ядром Linux, поэтому она имеет идентификатор процесса (PID) №1. Можете выполнить «ps -ef | grep init» и убедиться в этом.
  • initrd - это Initial RAM Disk, он же временный диск в оперативной памяти
  • initrd используется самим ядром в качестве временной корневой файловой системы, пока kernel не загрузится в реальную примонтированную файловую систему. Этот временный диск также содержит необходимые для загрузки драйверы, позволяющие получить доступ к разделам дисков и другому оборудованию

5. Init

  • Смотрит в файл /etc/inittab для того, чтобы определить уровень выполнения (run level).
  • Есть следующие уровни выполнения:
    • 0 – прервать выполнение
    • 1 – Однопользовательский режим, так называемый «Single user mode», или иными словами, консоль восстановления
    • 2 – Многопользовательский режим без поддержки NFS
    • 3 – Полноценный многопользовательский режим
    • 4 – не используется
  • Init определяет уровень выполнения по умолчанию исходя из /etc/inittab и использует его для загрузки всех необходимых программ.
  • Выполните «grep initdefault /etc/inittab» на вашей системе, и вы узнаете, какой уровень по умолчанию у вас используется
  • Если у вас не получается жить спокойно, то можете установить стандартный уровень на 0 или 6. :)
  • В большинстве случаев вам будет достаточно уровня 3 или 5.

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 s tartup.
  • Программы, которые начинаются с литеры K используются - правильно - для завершения работы. K, потому что k ill.
  • 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.

    «GUID Partition Table (GPT) является стандартным форматом размещения таблиц разделов на физическом жестком диске. Он является частью Extensible Firmware Interface (EFI) (Расширяемый Микропрограммный Интерфейс) - стандарта, предложенного Intel на смену отжившего BIOS, одного из последних реликтов первозданной IBM PC. EFI использует GPT там, где BIOS использует Главную загрузочную запись (MBR)....»

  • Так же просили вспомнить о LILO. LILO, ми тебя помним! Привет!
  • Xpeh доплняет , что «BIOS (и не упомянутый тут (U)EFI) прежде всего занимается инициализацией устройств (в том числе загрузку собственных биосов PCI-устройств), про это ничего не написано. Хотя эта роль постепенно сокращается, так как всё больше железа инициализирует себя само и/или поддерживает горячее подключение и потому всё равно инициализируется ОС, но, например, инициализацию оперативной памяти он делает всегда. „
  • VolCh уточняет загрузку для ОС Debian-Ubuntu:
    Для Debian/Ubuntu:
    - каталога /etc/rc.d/ нет;
    - каталоги /etc/rc?.d/ настоящие каталоги, а не ссылки;
    - в этих каталогах хранятся ссылки на скрипты в каталоге /etc/init.d/

    Вручную лучше в /etc/rc?.d/ ничего не править, а использовать команду update-rc.d, которая позволяет создавать ссылки, удалять их, запрещать (фактически переименовывать c S* на K*) и разрешать (c K* на S*) запуск.

На самом деле, есть две последовательности событий, которые необходимы для загрузки Linux-компьютера и делают его пригодным для использования: загрузка и запуск. Последовательность загрузки начинается, когда компьютер включен, и завершается, когда инициализируется ядро и запускается systemd. Затем процесс запуска завершает задачу приведения компьютера Linux в рабочее состояние.

В целом, процесс загрузки и запуска Linux довольно прост для понимания. Он состоит из следующих этапов, которые более подробно будут описаны в следующих разделах.

BIOS POST;
- загрузчик (GRUB2);
- инициализация ядра;
- запуск systemd, родительского компонента всех процессов.

Обратите внимание, что в этой статье рассматриваются GRUB2 и systemd, поскольку они являются текущим загрузчиком и системой инициализации для большинства главных дистрибутивов. Ранее использовались другие варианты таких программ, и они все еще используются в некоторых дистрибутивах.

Процесс загрузки

Процесс загрузки может быть инициирован одним из нескольких способов. Во-первых, если питание отключено, его включение запустит процесс загрузки. Если компьютер уже запущен, локальный пользователь, включая root или обычного пользователя, может программно инициировать последовательность загрузки с помощью графического интерфейса или командной строки для перезагрузки компьютера. Сначала компьютер будет выключен, а затем перезагружен.

BIOS POST

Первый этап процесса загрузки Linux на самом деле не имеет ничего общего с Linux. Это аппаратная часть процесса загрузки и она одинаковая для любой операционной системы. Когдана компьютер подается питание, он запускает процедуру POST (Power On Self Test), которая является частью BIOS (Basic I/O System).

Когда IBM разработала первый компьютер, еще в 1981 году, для инициализации аппаратных компонентов был разработан BIOS. POST является частью BIOS, задачей которого является обеспечение правильного функционирования оборудования. Если POST не сработал нормально, компьютер может не использоваться, поэтому процесс загрузки не будет продолжен.

BIOS POST проверяет базовую работоспособность аппаратного обеспечения, а затем выдает прерывание BIOS, INT 13H, которое находит загрузочные секторы на всех подключенных загрузочных устройствах. Первый загрузочный сектор с правильной загрузочной записью, который он находит, загружается в ОЗУ, а затем управление передается коду, загруженному из загрузочного сектора.

Загрузочный сектор - это фактичеки первый этап загрузчика. Существует три загрузчика, используемые большинством дистрибутивов Linux: GRUB, GRUB2 и LILO. GRUB2 является самым современным и используется сегодня гораздо чаще, чем более старые варианты.

GRUB2

GRUB2 означает «GRAND Unified Bootloader, версия 2», и сегодня он является основным загрузчиком для большинства дистрибутивов Linux. GRUB2 - это программа, которая делает компьютер достаточно умным, чтобы найти ядро операционной системы и загрузить его в память. Поскольку проще писать и говорить GRUB, чем GRUB2, я буду использовать термин GRUB в этом документе, но при этом буду ссылаться на GRUB2, если не указано иное.

GRUB был разработан для совместимости с спецификацией multiboot, которая позволяет GRUB загружать множество версий Linux и других бесплатных операционных систем; он также может загружать загрузочную запись проприетарных операционных систем.

GRUB также позволяет пользователю выбирать загрузку одного из нескольких разных ядер для любого дистрибутива Linux. Это дает возможность загрузиться с предыдущей версией ядра, если обновленная версия работает некорректно или несовместима с частью программного обеспечения. GRUB можно настроить с помощью файла /boot/grub/grub.conf.

GRUB1 теперь считается устаревшим и был заменен в большинстве современных дистрибутивов на GRUB2, который является переписанным GRUB1. Дистрибутивы на основе Red Hat были обновлены до GRUB2, начиная с Fedora 15 и CentOS/RHEL 7. GRUB2 обеспечивает ту же функциональность, что и GRUB1, но GRUB2 также обеспечивает большую гибкость на этапе предварительной загрузки. GRUB2 настраивается с помощью файла /boot/grub2/grub.cfg.

Основная функция GRUB заключается в том, чтобы загрузить ядро Linux в память и запустить его. Обе версии GRUB работают в целом одинаково и процесс включает те же три этапа, но я буду использовать GRUB2. Настройка GRUB или GRUB2 и использование команд GRUB2 выходит за рамки данной статьи.

Хотя GRUB2 официально не использует нотацию этапов для трех этапов загрузки GRUB2, удобно обращаться к ним таким образом, что я и буду делать в этой статье.

Этап 1

Как упоминалось в разделе POST BIOS, в конце POST BIOS просматривает прикрепленные диски в поиске загрузочной записи, обычно находящейся в главной загрузочной записи (MBR), загружает первую обнаруженную в ОЗУ, а затем начинает выполнение загрузочной записи. Код начальной загрузки, т. е. этап 1 GRUB2, очень мал, поскольку он должен помещаться в первый 512-байтовый сектор на жестком диске вместе с таблицей разделов. Общий объем пространства, выделенного для реального кода начальной загрузки в классическом общем MBR, составляет 446 байтов. Файл размером 446 байт для этапа 1 называется boot.img и не содержит таблицу разделов, которая добавляется в загрузочную запись отдельно.

Поскольку загрузочная запись должна быть такой маленькой, она не очень умна и не понимает структуры файловой системы. Поэтому единственной целью этапа 1 является нахождение и загрузка этапа 1.5. Для этого этап 1.5 GRUB должен быть расположен в пространстве между самой загрузочной записью и первым разделом на диске. После загрузки этапа 1.5 GRUB в ОЗУ, этап 1 передает управление этапу 1.5.

Этап 1.5

Как упоминалось выше, этап 1.5 GRUB должен быть расположен в пространстве между самой загрузочной записью и первым разделом на диске. По техническим причинам исторически это пространство не использовалось. Первый раздел на жестком диске начинается в секторе 63 с MBR в секторе 0, что оставляет 62 512-байтовых секторов - 31 744 байта, в которых хранится файл core.img, который является этапом 1.5 GRUB. Размер файла core.img равен 25389 байт, поэтому между MBR и первым дисковым разделом имеется много свободного места для его хранения.

Из-за большего количества кода, который может быть задействован для этапа 1.5, он может содержать несколько драйверов для распространенных файловых систем, таких как EXT и других файловых систем Linux, FAT и NTFS. GRUB2 core.img гораздо более сложный и интеллектуальный по сравнению с более старым этапом 1.5 GRUB1. Это означает, что этап 2 GRUB2 может быть расположен на стандартной файловой системе EXT, но не может быть расположен на логическом томе. Таким образом, стандартное расположение файлов этапа 2 - файловая система /boot, а именно /boot/grub2.

Обратите внимание, что каталог /boot должен находиться в файловой системе, поддерживаемой GRUB. Не все файловые системы подходят для него. Функция этапа 1.5 - загрузить драйвера файловой системы, необходимыми для поиска файлов этапа 2 в файловой системе /boot и загрузки необходимых драйверов.

Этап 2

Все файлы этапа 2 GRUB находятся в каталоге /boot/grub2 и нескольких его подкаталогах. GRUB2 не имеет файла образа, как этапы 1 и 2. Вместо этого он состоит в основном из модулей ядра, которые загружаются по мере необходимости из каталога /boot /grub2/ i386-pc.

Функция этапа 2 GRUB2 состоит в том, чтобы найти и загрузить ядро Linux в оперативную память и переключить управление компьютером на ядро. Ядро и связанные с ним файлы находятся в каталоге /boot. Файлы ядра могут быть идентифицированы, поскольку все их имена начинаются с vmlinuz. Вы можете просмотреть содержимое каталога /boot, чтобы увидеть установленные в вашей системе ядра.

GRUB2, как и GRUB1, поддерживает загрузку из одного из ядер Linux. Менеджер пакетов Red Hat, DNF, поддерживает сохранение нескольких версий ядра, поэтому, если возникает проблема с самой новой версией, можно загрузить более старую версию ядра. По умолчанию GRUB предоставляет предварительное загрузочное меню установленных ядер, включая вариант безопасной загрузки и, если он настроен, вариант восстановления.

Этап 2 GRUB2 загружает выбранное ядро в память и передает управление компьютером ядру системы.

Ядро

Все ядра хранятся в формате самораспаковывающегося архива для экономии места. Ядра расположены в каталоге /boot вместе с исходным образом RAM-диска и картами устройств жестких дисков.

После того, как выбранное ядро загрузится в память и начнет выполнение, оно должно сначала извлечь себя из архива, прежде чем сможет выполнить любую полезную работу. После того, как ядро извлекло себя, оно загружает systemd, заменившую старую программу SysV init, и переключает управление на нее.

Это конец процесса загрузки. К этому моменту ядро Linux и systemd работают, но не могут выполнять какие-либо продуктивные задачи для конечного пользователя, потому что ничего не работает.

Процесс запуска

Процесс запуска следует за процессом загрузки и приводит компьютер Linux в рабочее состояние, в котором он может использоваться для продуктивной работы.

systemd

systemd является матерью всех процессов, и она отвечает за то, чтобы привести систему Linux в состояние, в котором на ней можно работать. Некоторые из ее функций, которые намного шире, чем у старой программы init, предназначены для управления различными аспектами работающей системы Linux, включая создание файловых систем, а также запуск и управление системными службами, необходимыми для повседневной работы Linux. Любая из задач systemd, не относящихся к последовательности запуска, выходит за рамки этой статьи.

Во-первых, systemd монтирует файловые системы, заданные в /etc/fstab, включая любые файлы или разделы подкачки. На этом этапе она может получить доступ к конфигурационным файлам, расположенным в /etc, включая ее собственный. Она использует свой конфигурационный файл, /etc/systemd/system/default.target, для определения состояния (цели), в которые он должен загружать систему. Файл default.target является только символической ссылкой на настоящий целевой файл. Для рабочей станции или настольных компьютеров это обычно будет graphical.target, что эквивалентно уровню запуска 5 в старой системе инициализации SystemV. Для сервера по умолчанию, скорее всего, это будет multi-user.target, который похож на уровень запуска 3 в SystemV. Emergency.target похож на однопользовательский режим.

Обратите внимание, что цели и службы являются единицами systemd.

В таблице 1 ниже представлено сравнение целей systemd со старыми уровнями запуска SystemV. Алиасы целей предоставляются systemd для обратной совместимости. Алиасы целей позволяют сценариям и многим системным администраторам, таким как я, использовать команды SystemV, такие как init 3, для изменения уровней запуска. Конечно, команды SystemV для интерпретации и выполнения пересылаются в systemd.

Уровень SystemV Цели target Алиасы целей systemd Описание
- halt.target - Выключает систему без выключения питания.
0 poweroff.target runlevel0.target Выключает систему с выключением питания.
S emergency.target - Однопользовательский режим. Службы не работают; файловые системы не смонтированы. Это базовый уровень работы с только аварийной оболочкой, запущенной на главной консоли, чтобы пользователь мог взаимодействовать с системой.
1 rescue.target runlevel1.target Базовая система, включающая смонтированные файловые системы только с основными запущенными службами и аварийной оболочкой на главной консоли.
2 - runlevel2.target Многопользовательский режим без NFS, но с запущенными остальными консольными службами
3 multi-user.target runlevel3.target Все службы работают, но доступен только интерфейс командной строки.
4 - runlevel4.target Не используется
5 graphical.target runlevel5.target Многопользовательский режим с графическим интерфейсом
6 reboot.target runlevel6.target
- default.target - Эта цель всегда является символической ссылкой на multi-user.target или graphical.target. system всегда использует default.target для запуска системы. default.никогда не должна ссылаться на halt.target, poweroff.target или reboot.target.

Таблица 1: Сравнение уровней запуска SystemV с целями systemd.

Каждая цель имеет набор зависимостей, описанных в конфигурационном файле. systemd запускает необходимые зависимости. Эти зависимости - службы, необходимые для запуска хоста Linux на определенном уровне функциональности. Когда все зависимости, перечисленные в целевых конфигурационных файлах, загружаются и запускаются, система работает на этом целевом уровне.

systemd также просматривает устаревшие каталоги инициализации SystemV, чтобы узнать, имеются ли там файлы запуска. Если они есть, systemd использует их в качестве конфигурационных файлов для запуска служб, описанных в этих файлах. Устаревшая сетевая служба является хорошим примером одного из тех случаев, когда в Fedora все еще используются файлы запуска SystemV.

Рисунок 1, ниже, скопирован непосредственно с man-страницы bootup. Он показывает общую последовательность событий во время запуска systemd и основные требования к их порядку для обеспечения успешного запуска.

Цели sysinit.target и basic.target можно рассматривать как контрольные точки в процессе запуска. Хотя одной из целей разработки systemd было обеспечение одновременного запуска системных служб, все еще есть определенные службы и функциональные цели, которые необходимо запустить, прежде чем можно будет запустить другие службы и цели. Эти контрольные точки не могут быть пройдены до тех пор, пока не будут выполнены все требуемые службы и цели.

Таким образом, sysinit.target достигается, когда завершены все компоненты, от которых он зависит. Монтирование файловых систем, настройка файлов подкачки, запуск udev, установка генератора случайных чисел, запуск низкоуровневых служб и настройка криптографических служб, если одна или несколько файловых систем зашифрованы, должны быть завершены, но внутри sysinit.target эти задачи могут выполняться параллельно.

Sysinit.target запускает все низкоуровневые службы и компоненты, необходимые для минимальной функциональности системы, и которые будут необходимы для перехода на basic.target.

Local-fs-pre.target | v (various mounts and (various swap (various cryptsetup fsck services...) devices...) devices...) (various low-level (various low-level | | | services: udevd, API VFS mounts: v v v tmpfiles, random mqueue, configfs, local-fs.target swap.target cryptsetup.target seed, sysctl, ...) debugfs, ...) | | | | | \__________________|_________________ | ___________________|____________________/ \|/ v sysinit.target | ____________________________________/|\________________________________________ / | | | \ | | | | | v v | v v (various (various | (various rescue.service timers...) paths...) | sockets...) | | | | | v v v | v rescue.target timers.target paths.target | sockets.target | | | | v \_________________ | ___________________/ \|/ v basic.target | ____________________________________/| emergency.service / | | | | | | v v v v emergency.target display- (various system (various system manager.service services services) | required for | | graphical UIs) v | | multi-user.target | | | \_________________ | _________________/ \|/ v graphical.target

Рисунок 1: Карта запуска systemd.

После того, как будет выполнен sysinit.target, systemd запустит basic.target, запуская все компоненты, необходимые для его выполнения. basic.target обеспечивает некоторую дополнительную функциональность, запуская компоненты, которые необходимы для следующей цели. Они включают настройку таких аспектов, как пути к различным исполняемым каталогам, коммуникационные сокеты и таймеры.

Наконец, могут быть инициализированы цели пользовательского уровня, multi-user.target или graphical.target. Обратите внимание, что многопользовательский режим должен быть достигнут до того, как будут выполнены графические зависимости.

Подчеркнутые цели на рисунке 1 являются обычными целями запуска. Когда достигнута одна из этих целей, запуск завершен. Если значением по умолчанию является параметр multi-user.target, вы должны увидеть логин в текстовом режиме на консоли. Если значением по умолчанию является graphical.target, вы должны увидеть графический экран входа в систему; конкретный экран входа, который вы видите, будет зависеть от используемого по умолчанию диспетчера сеансов.

Проблемы

Недавно мне пришлось менять ядро по умолчанию на компьютере под Linux, использующем GRUB2. Я обнаружил, что некоторые из команд, похоже, не работают должным образом, или может быть я использовал их неправильно. Я еще не уверен в причинах, нужно сделать еще несколько тестов.

Команда grub2-set-default неправильно настроила индекс ядра по умолчанию в файле /etc/ default/grub, поэтому нужное мне альтернативное ядро не загрузилось. Далее я вручную изменил /etc/default/grub GRUB_DEFAULT=saved на GRUB_DEFAULT=2, где 2 - индекс установленного ядра, которое я хотел загрузить. Затем я запустил команду grub2-mkconfig> /boot/grub2/grub.cfg, чтобы создать новый конфигурационный файл grub. Этот обходной метод сработал так, как я ожидал, и загрузил альтернативное ядро.

Заключение

GRUB2 и система systemd являются ключевыми компонентами на этапах загрузки и запуска большинства современных дистрибутивов Linux. Эти два компонента работают вместе, чтобы сначала загрузить ядро, а затем запустить все системные службы, необходимые для создания полнофункциональной системы Linux.

Хотя я нахожу GRUB2 и systemd более сложными, чем их предшественники, они досточно легко изучаются и управляются. В man-страницах есть много информации о systemd, а на freedesktop.org есть полный набор man-страницах systemd , доступных онлайн.

Последовательность загрузки Linux системы состоит из следующих этапов:

BIOS (Basic Input-Output System - базовая система ввода вывода)

BIOS - это интерфейс самого низкого уровня между компьютером и периферией, который ищет и исполняет загрузочный сектор на каком-либо устройстве хранения данных подключённых к компьютеру.

Как правило это:

  • Привод CD-ROM
  • Жёсткий диск
  • Дисковод (используются всё реже)

Список зависит от возможностей конкретного BIOS"а, а также вашего оборудования.

Приоритет загрузки может быть изменён в BIOS"е. Войти в меню настройки BIOS"а, как правило, можно нажав Del, F1, F2 или F10 во время загрузки компьютера.

MBR (Master Boot Record - главная загрузочная запись)

Первый сектор загружаемого устройства хранения данных зарезервирован под главную загрузочную запись. Когда происходит загрузка с устройства, BIOS загружает и исполняет загрузчик операционной системы (boot loader), находящийся в MBR.

В большинстве случаев загрузчик достаточно сложен и не может вместиться в 512 байт отведённые MBR. В этом случае в MBR находится так называемый stage1, программа которая просто загружает программу второго этапа загрузки операционной системы - stage2 (иногда в качестве stage2 загружается загрузочный сектор активного раздела, boot manager или программа авторизации и защиты доступа).

В частности, stage2 загрузчика GRUB считывает данные из файла /boot/grub/grub.conf (или /boot/grub/menu.lst, в зависимости от версии), который содержит список всех доступных операционных систем и их параметры загрузки. После этого на экран выводится список операционных систем из которого пользователь выбирает ОС для загрузки.

Загрузчик операционной системы

В некоторых случаях stage1 загрузчика GRUB (GRand Unified Bootloader) производит загрузку stage1.5 код которого находится в первых тридцати килобайтах устройства хранения данных следующих сразу за MBR, и уже stage1.5 производит загрузку stage2.

Когда stage2 получает управление, на экран выводится (псевдо)графическое меню для выбора пользователем ОС для загрузки. Стоит отметить, что параметры загрузки могут быть изменены из этого же меню, что позволяет восстановить систему после того как menu.lst или grub.conf были случайно испорчены.

Как только параметры загрузки были выбраны, GRUB загружает выбранное ядро в память и передаёт управление ядру, которое уже само продолжает загрузку системы. Также GRUB может передать управление не ядру, а другому загрузчику, используя так называемую цепную загрузку (chain loading), например загрузчику ОС не поддерживающей стандарт Multiboot.

Ядро

В свою очередь, ядро проверяет конфигурацию оборудования, инициализирует устройства и запускает initrd (опционально), после чего монтирует с устройство указанное в параметрах загрузки как "root" как корневую файловую систему.

Файловая система устройства определяется автоматически. Если по каким либо причинам монтирование не удаётся, система выдаёт kernel panic и загрузка останавливается.

После успешного монтирования файловой системы, ядро запускает демон init, которая получает идентификатор процесса равный единице и запускает оставшуюся часть системы.

init

init - это последний шаг в последовательности загрузки системы. init является родителем (или же более далёким предком) для всех процессов исполняемых в системе. Этот процесс запускается первым в системе и его запуск производится непосредственно ядром. Он же запускает все системные процессы так как это указано в /etc/inittab.

Покуда система работает, init не будет завершён. Стоит отметить что init - пользовательский процесс, а не системный, не смотря на то что он запущен от root"а.

Уровни запуска (runlevel)

Каждая запись в /etc/inittab содержит так называемый "уровень запуска" для процесса, т.е. информацию о том на каком уровне запуска системы данный процесс должен быть запущен.

В Linux системах существует семь возможных значений для уровня запуска: от 0 до 6 включительно:

  1. Останов системы
  2. Однопользовательский режим
  3. Определяется пользователем, как правило это многопользовательский режим без поддержки сети и графической оболочки
  4. Многопользовательский режим без графической оболочки
  5. Определяется пользователем, как правило, не используется
  6. Многопользовательский режим с графической оболочкой

Основываясь на текущем уровне запуска, init запускает скрипты находящиеся в поддиректориях /etc/rc.d/, для каждого уровня запуска существует своя поддиректория, от /etc/rc.d/rc0.d до /etc/rc.d/rc6.d.

В действительности же запуск скриптов каждого уровня запуска выполняется скриптом /etc/rc который вызывается на каждом уровне запуска с параметром равным текущему уровню. Вызов же /etc/rc параметром прописан в /etc/inittab, для каждого из возможных уровней запуска.

Уровень запуска по умолчанию определяется записью в /etc/inittab:

Id:3:initdefault:

Текущий уровень запуска может быть изменён путём вызова:

/sbin/telinit #

Где # - желаемый уровень запуска. Т.е. вызов "/sbin/telinit 6" приведёт к перезагрузке системы.

Наверное, наиболее первичная и типовая задача системного администратора – это обеспечение правильной загрузки операционной системы.

Для того, чтобы это осуществить, администратору совершенно необходимо четко понимать принципы загрузки системы и различные этапы этого процесса.

Надо сказать, что задачи на устранение различных неисправностей при загрузке системы часто встречаются в различных экзаменах на сертификацию по направлениям ОС.

Первым делом после включения компьютера происходит выполнение специального кода запуска, который представлен в виде базовой системы ввода-вывода (BIOS). Системе BIOS известна почти вся конфигурация железа. Есть сведения с какого устройства считывать первые 512 байт (MBR).

Именно в MBR (Master Boot Record) хранится программа первичной загрузки (stage 1), в которой содержится информация о том, в каком месте диска расположена программа вторичной загрузки (stage 2), которая загружает саму операционную систему.

Таким загрузчиком в нашем конкретном примере является GRUB (Grand Unified Boot Loader). Есть и промежуточный этап (так называемый stage 1.5), помогающий загрузчику ОС определить особые параметры файловой системы. Эта подпрограмма используется, если загрузчик GRUB не был установлен прямо в MBR.

После получения управления GRUB отображает список операционных систем (Linux/Windows и различных версий ядра Linux), если они доступны. В ином случае управление переходит на командную строку GRUB.

Предположим, что всё идёт как надо и мы выбрали нужную нам операционную систему (или версию ядра). В этом случае GRUB переходит к своему любимому делу – загружает саму операционную систему.

Вся информация о ходе процесса загрузки выводится на экран (если в опциях загрузки ядра отсутствует параметр quiet ), а так же в журнальный файл /var/log/dmesg . Просмотреть который можно непосредственно, либо используя утилиту dmesg .

По выводу служебной информации можно сделать выводы о параметрах оборудования и программного обеспечения, таких как версии ядра ОС, количество оперативной памяти, количество и характеристики процессоров, жесткие диски и соответствующие им разделы, сетевые карты, файл подкачки и многое другое.

Анализ этой информации в случае невозможности загрузки ОС может пролить свет на возникшую проблему, поэтому этот файл считается достаточно важным для траблшутинга.

Когда ядро системы загружено, производится базовая настройка необходимых устройств, подсистемы LVM и RAID и диск в оперативной памяти initrd, позволяющий загрузить необходимые драйверы.

Дальнейшие действия по загрузке процессов сильно отличаются в зависимости от версии ОС. В RHEL5 используется традиционный процесс загрузки служб SysV. В RHEL6 уже есть частичное распараллеливание загрузки процессов, причем по необходимости, а не все подряд. В новых версиях RHEL (с версии ядра 3.0) процесс ещё больше оптимизирован за счёт использования программы systemd, так же как в Fedora с 15-ой версии. В этом случае используется асинхронный режим работы, ускоряющий загрузку ОС.

Передав управление процессу init ядро переходит в особый режим и принимает обращения всех процессов через специальный универсальный интерфейс системных вызовов. На этом загрузку Linux можно считать завершенной.

Вам так же понравится:

Операционная система Linux Курс лекций. Учебное пособие Исправляем брешь CVE-2015-0235 в Linux

Итак, инсталляция Linux завершена, и вы перезапускаете компьютер. Если Linux - единственная операционная система, установленная на вашем компьютере (а, значит, загрузчик LILO размещается в главной загрузочной записи - MBR), то после обычного тестирования аппаратуры, выполняемого BIOS, ненадолго появится надпись

Если не предпринимать никаких действий, то на экран будет выдана масса сообщений, разбирать смысл которых мы пока не будем, и, наконец, появится стилизованное изображение пингвинчика. (я пока рассматриваю тот случай, когда вы при установке отказались от автоматической загрузки графической оболочки). Ниже изображения пингвина на экране написано:

Linux Version 2.0.36, Compiled #1 Tue Dec 29 13:11:11 EST 1998
One Intel 486 DX/2-WB Processor, 16M RAM, 33.28 Bogomips Total
Black Cat Linux release 5.2 (Fulcrun)
Kernel 2.0.36 on an i486 localhost login:

Я привел здесь то сообщение, которое появлялось у меня при одном из вариантов установки, когда я ставил Black Cat версии 5.2; у вас, конечно, сообщение будет отличаться в некоторых деталях. Если у вас хватит терпения дочитать эту книгу, то вы узнаете, что выдаваемое при загрузке сообщение при желании можно изменить, так что будет выдаваться что-нибудь вроде "Привет, дружище! Сегодня 11 ноября 2001 года. Сейчас 19 часов 22 минуты. Введи, пожалуйста, свое имя и пароль". Однако пока рано говорить о том, как это делается.

Если вы загружались с дискеты, то загрузка происходит точно также, только чуть медленнее.

Если Linux не единственная ОС на вашем компьютере, и вы используете LILO для организации многовариантной загрузки, то в тот момент, когда на экране появится надпись LILO boot: вы должны нажать клавишу ‹Tab› или ‹?›. Тогда LILO выдаст вам список меток, которые сопоставлены разным ОС. В версии 21 LILO уже автоматически выводит этот список на экран в виде меню. Необходимо выбрать из меню или ввести (набрать на клавиатуре) одну из этих меток и нажать клавишу ‹Enter›. Если вы выберете метку, соответствующую Linux, то в конце концов вы все равно должны увидеть слово login:, которое в данном случае служит приглашением к вводу вашего пользовательского имени.

3.2. Вход в систему

Как вы понимаете, в ответ на это приглашение необходимо ввести имя пользователя, а потом, по запросу, и пароль для входа в систему. Если это первый вход в систему после ее установки, то входить надо под именем ""root"". Это единственный пользователь, для которого обязательно заводится счет или бюджет (account) во время инсталляции. Этот пользователь является полным хозяином системы (как сейчас, так и в последующем), то есть имеет неограниченный доступ к ее ресурсам, может заводить и удалять других пользователей, останавливать систему и т. д. Неосторожное поведение пользователя с такими правами легко может привести к печальным последствиям, вплоть до полного краха системы. Поэтому обычно под этим именем входят в систему только для выполнения административных задач. Но у нас сейчас как раз такой случай, так что в ответ на приглашение login: вводим "root" и нажимаем клавишу ‹Enter› (или ‹Return›). Система выдаст запрос на ввод пароля:

Очевидно, что в ответ надо вводить пароль того пользователя, имя которого было введено ранее. При первой загрузке надо ввести тот пароль, которой был задан для пользователя root в процессе инсталляции, и нажать ‹Enter›. Заметим, что если после ввода имени очень долго не вводить пароль, то система снова вернется к запросу имени пользователя. После ввода пароля вы увидите примерно такую надпись:

Такая строка называется приглашением. Появление приглашения означает, что система готова воспринять и выполнить вашу команду. Сейчас это свидетельствует о том, что вы успешно вошли в систему. Вы видите черный экран и приглашение системы к вводу команды - то, что в MS-DOS или Windows принято называть режимом командной строки. Мы будем называть этот режим текстовым (в отличие от графического режима, предоставляемого системой X Window).

В приведенном примере приглашение включает в себя указание имени пользователя (root), имени системы (localhost) и тукущего каталога (/root). Вид приглашения тоже можно изменить. Во всех последующих примерах мы будем использовать приглашение, состоящее только из имени пользователя.

Прежде чем предложить вам ввести первую команду, надо сказать, что в любой UNIX-системе учитывается регистр символов, т. е. различаются строчные и прописные буквы. Поэтому вводить все команды и их параметры следует именно так, как указано в примерах, учитывая регистр.

Первая команда, которую стоит ввести - команда useradd. После имени команды надо ввести пробел и имя пользователя, например, jim:

После этого система будет знать о существовании пользователя jim (говорят, будет "открыт счет для пользователя jim"). Однако войти в систему (или, как обычно говорят, "логироваться") под этим именем еще невозможно. Для того, чтобы система разрешила работать пользователю с именем jim, надо задать ему пароль. Для этого вводим команду

Появится строка

Вводите пароль. После того, как вы завершите ввод нажатием клавиши ‹Enter›, система попросит ввести его повторно:

Если вы не ошиблись при вводе (пароль приходится вводить "вслепую", поскольку он не отображается на экране), появится сообщение: passwd: all authentication tokens updated successfully и приглашение системы. Если вы выбрали пароль не очень удачно (слишком короткий или простой), вам будет выдано предупреждение, но система все равно примет пароль и позволит новому пользователю входить с ним в систему.

Таким образом, вы познакомились с первыми двумя командами системы Linux: useradd и passwd. Следующая команда, о которой нужно знать каждому пользователю любой UNIX-системы - это команда man. Команда man - это система встроенной помощи системы Linux. Вводить ее надо с параметром - именем другой команды или ключевым словом, например,

В ответ вы получите описание соответствующей команды или информацию по теме, обозначенной ключевым словом. Поскольку информация обычно не помещается на одном экране, при просмотре можно пользоваться клавишами ‹PageUp› и ‹PageDown›, а также клавишей пробела. Нажатие клавиши ‹Q› в любой момент приводит к выходу из режима просмотра и возврату в режим ввода команд. Попробуйте просмотреть информацию по рассмотренным уже командам login и passwd. Заметим, что точно также можно получить информацию по самой команде man. Введите

К сожалению, в большинстве случаев информация выдается по-английски. Если вы не читаете по-английски, то терпеливо читайте настоящее руководство или другую подходящую книгу по данной теме.

Вы можете попробовать вводить еще некоторые команды и понаблюдать за реакцией системы. Попробуйте, например, команды, перечисленные в табл. 3.1 (вводите их с приведенными в таблице параметрами).

Таблица 3.1. Простейшие команды Linux.

Команда Краткое описание
whoami Сообщает имя, с которым вы вошли в систему в данном сеансе работы
w или who Сообщает, какие пользователи работают в данный момент в системе
pwd Сообщает имя текущего каталога
ls -l Выдает список файлов и подкаталогов текущего каталога
cd ‹имя_каталога› Осуществляет смену текущего каталога
ps ax Выдает список выполняющихся процессов

Просмотрите описания этих команд с помощью команды man.

Мы не будем приводить здесь более подробный список возможных команд. Во-первых, с необходимыми командами можно будет постепенно познакомиться в ходе дальнейшего чтения. Во-вторых, описания основных команд можно найти в любой книге по UNIX.

3.3. Консоль, виртуальные терминалы и оболочка

Итак, вы приобрели первый опыт работы в текстовом, или "консольном", режиме системы Linux. Понятия "терминала" и "консоли", которые встретятся нам еще не раз, требуется, вероятно, дополнительно пояснить.

Когда создавалась система UNIX, компьютеры были большими (мейнфреймами), и пользователи работали на них через множество последовательных интерфейсов для подключения удаленных терминалов. Терминал - это устройство, которое предназначено для взаимодействия пользователя с компьютером и состоит из монитора и клавиатуры. К вашему персональному компьютеру наверняка не подключены удаленные терминалы, но есть клавиатура и монитор, которые и выполняют роль терминала пользователя (только в его состав добавилась мышь).

У мейнфреймов имелся особый терминал, который предназначался для системного администратора и назывался консолью. Консоль обычно подсоединялась к компьютеру не по последовательному интерфейсу, а через отдельные разъемы (иногда в качестве устройства вывода в ее состав вместо монитора входило печатающее устройство).

Поскольку в UNIX-системах обычно соблюдаются традиции, клавиатура и монитор персонального компьютера ведут себя так же, как ранее консоль. Преимущество такого решения состоит в том, что все старые программы, создававшиеся для администраторов UNIX, без проблем работают и на новом типе системной консоли.

Но, кроме консоли, Linux позволяет подключать к компьютеру и удаленные терминалы и, более того, обеспечивает возможность работы с несколькими виртуальными терминалами с одной консоли. Нажмите комбинацию клавиш ‹Ctrl›+‹Alt›+‹F2›. Вы снова увидите приглашение login:. Однако это не возврат к началу работы с системой - вы просто переключились в другой виртуальный терминал. Здесь вы можете зарегистрироваться под другим именем. Попробуйте войти в систему под именем только что заведенного пользователя. После этого нажмите комбинацию клавиш ‹Ctrl›+‹Alt›+‹F1›. Вы вернетесь к первому экрану. По умолчанию Red Hat Linux открывает при запуске 6 параллельных сеансов работы (виртуальных терминалов), и этим иногда очень удобно пользоваться. Для переключения между виртуальными терминалами используются комбинации ‹Ctrl›+‹Alt›+‹F1› - ‹Ctrl›+‹Alt›+‹F6›. (Заметим, что при работе в текстовом режиме тот же результат можно получить, используя комбинации ‹Alt›+‹F1› - ‹Alt›+‹F6›, однако в графическом режиме без клавиши ‹Ctrl› не обойтись, так что лучше сразу привыкать к комбинациям из 3 клавиш). Кстати, если в процессе работы вы забыли, в каком терминале находитесь в данный момент, воспользуйтесь командой tty, которая выводит имя терминала в следующем формате: /dev/tty2.

Сразу же скажем, что, если вы хотите завершить сеанс работы с системой в одном из терминалов, вы можете сделать это нажатием комбинации клавиш ‹Ctrl›+‹D›. Это не приведет ни к остановке работы компьютера, ни к перезагрузке системы. Не забывайте, что Linux - многозадачная и многопользовательская система. Завершение работы одного пользователя не означает, что надо выключать компьютер. Просто завершается сеанс работы одного из пользователей, и система снова выводит в данном терминале приглашение, которое вы уже видели. Можно завершить сеанс работы и введя одну из команд logout или exit.

Зная теперь как открыть и закрыть сеанс работы в системе, выполните приведенные выше рекомендации, т. е. заведите себя как рядового пользователя (без суперпользовательских прав), завершите все сеансы работы, открытые от имени root, и снова войдите в систему под своим новым именем.

Теперь надо сказать несколько слов об оболочке. Оболочка, или просто shell (это слово часто не переводят, а оставляют в английском написании), - это программа, которая осуществляет все общение с пользователем. Именно оболочка воспринимает все команды, вводимые пользователем с клавиатуры, и организует исполнение этих команд. Поэтому оболочку можно назвать еще командным процессором (более привычный термин для пользователя DOS, не правда ли?). Строго говоря, когда выше говорилось, например, "система выводит приглашение", это неправильно, поскольку приглашение выводит именно оболочка, ожидая ввода пользователем очередной команды. Каждый раз, когда очередной пользователь входит в систему, команда login запускает для него командный процессор - оболочку. Если вы логировались со второго терминала под именем пользователя jim (или под другим выбранным вами именем), то обратите теперь внимание на различие в приглашениях у пользователей root и jim. У пользователя root приглашение оканчивается символом #, а у всех остальных пользователей - символом $.

Оболочку может запускать не только команда login. Вы можете просто ввести команду bash (именно так называется программа-оболочка в системе Red Hat Linux) и тем самым запустить новый экземпляр оболочки. Выходя из него (по команде exit или по комбинации клавиш ‹Ctrl ›+‹ D›) вы вернетесь к предыдущему экземпляру оболочки.

Оболочка bash является не только командным процессором, но и мощным языком программирования. В ней имеется целый ряд встроенных (внутренних) команд и операторов, а, кроме того, в качестве команды может использоваться любая программа, хранящаяся в виде файла на диске. Список встроенных команд можно получить по команде help. Попробуйте! Детальную информацию по конкретной встроенной команде выдает та же команда help с указанием в качестве параметра имени встроенной команды, например: help cd.

Поскольку оболочка играет очень важную роль в Linux, ей будет посвящена отдельная глава этой книги. Впрочем, аналогичный материал вы найдете в любой книге по UNIX. Стоит только отметить, что для UNIX-подобных систем разработано несколько альтернативных bash оболочек. Их можно использовать и в Linux, но по умолчанию запускается именно bash.

Рассмотрим теперь еще одну команду, которую вам необходимо знать, поскольку все же компьютер у вас персональный (неважно, дома ли это происходит, или на работе). А это значит, что вы и есть суперпользователь данного компьютера. Но, как уже было сказано выше, входить в систему под именем суперпользователя не рекомендуется, поскольку любое неосторожное действие суперпользователя может привести к нежелательным последствиям. Входя под именем простого пользователя, вы, по крайней мере, не можете по неосторожности удалить или испортить системные файлы. В то же время, имеется ряд действий (например, монтирование файловых систем), выполнить которые может только суперпользователь. Не перезагружать же каждый раз компьютер! Именно в таких ситуациях выручает команда su. Достаточно ввести команду su и текущая оболочка (так и хочется сказать "система") запустит для вас новый экземпляр оболочки, в который вы попадете уже с правами пользователя root. Естественно, что для этого вам придется (в ответ на соответствующий запрос) ввести пароль этого пользователя. Закончив выполнять администраторские действия, выйдите из оболочки, и вы снова станете непривилегированным пользователем с отведенными ему полномочиями.

Если вы вошли в систему под именем root, то вы можете аналогичным образом запустить новый экземпляр оболочки от имени любого пользователя, пароль которого вы знаете . Но для этого надо указать имя этого пользователя в командной строке, например:

Когда мы вводим su без указания имени, по умолчанию подставляется имя суперпользователя root.

Но в ОС Linux есть еще одна возможность временно переключаться в бюджет пользователя root для выполнения административных функций. Вспомните, что Linux - это многопользовательская система, в ней одновременно могут работать несколько пользователей. Поэтому в первом виртуальном терминале можно войти под именем root, а в любом другом терминале - под именем простого пользователя. Основную работу вы можете выполнять как простой пользователь, а когда потребуется выполнить административные функции, вы "зовете системного администратора". Для этого достаточно нажать ‹Ctrl›+‹Alt›+‹F1› - и системный администратор уже тут. По завершении операции, которую может выполнить только суперпользователь, вы немедленно должны вернуться в бюджет простого пользователя. В таком случае вы не рискуете нарушить что-либо в системе, пока еще не набрались необходимого опыта.

3.4. Редактирование командной строки. История команд

В предыдущих разделах вам было предложено выполнить несколько команд ОС Linux. Полагаю, что, если в процессе набора возникали ошибки, вы сами догадались, как их исправить. Тем не менее будет полезно привести для справки короткую сводку команд, позволяющих редактировать командную строку, а также вообще оказывать какое-то влияние на поведение оболочки с помощью клавиатуры (о мышке разговор отдельный).

Примечание . Приводимые ниже описания команд относятся к оболочке GNU bash версии 1.14.7(1). Думается, что они будут верны и для последующих версий этой оболочки.

Таблица 3.2. Клавиши редактирования командной строки

Клавиша Описание реакции системы
‹Стрелка вправо› или ‹Ctrl›+‹F› Перемещение вправо по командной строке в пределах уже набранной цепочки символов плюс один символ справа (место для ввода следующего символа)
‹Стрелка влево› или ‹Ctrl›+‹B› Перемещение на один символ влево
‹Esc›+‹F› Перемещение на одно слово вправо
‹Esc›+‹B› Перемещение на одно слово влево
‹Home› или ‹Ctrl›+‹A› Перемещение в начало набранной цепочки символов
‹End› или ‹Ctrl›+‹E› Перемещение в начало/конец набранной цепочки символов
‹Del› или ‹Ctrl›+‹D› Удаление символа, на который показывает курсор
‹Backspase› Удаление символа в позиции, предшествующей курсору
‹Ctrl›+‹K› Удалить правую часть строки, начиная с символа, на который указывает курсор
‹Ctrl›+‹U› Удалить левую часть строки, включая символ, который находится слева от курсора
‹Enter› или ‹Ctrl›+‹M› Запуск на выполнение команды, определяемой набранной цепочкой символов
‹Ctrl›+‹L› Очистить экран и поместить текущую команду в верхней строке экрана
‹Ctrl›+‹T› Поменять местами два символа: символ, на который показывает курсор, и символ слева от курсора, затем, курсор переместить на один символ вправо
‹Esc›+‹T› Поменять местами два слова: слово, на которое указывает курсор и слово слева от первого
‹Ctrl›+‹K› Вырезать часть строки от текущей позиции курсора до конца строки (вырезанная часть строки сохраняется в буфере, ее можно вставить в другое место строки)
‹Esc›+‹D› Вырезать часть строки от текущей позиции курсора до конца текущего слова (если курсор указывает на пробел между словами, то вырезается все слово справа от курсора)
‹Esc›+‹Del› Вырезать часть строки от текущей позиции курсора до начала текущего слова (если курсор указывает на пробел между словами, то вырезается все слово слева от курсора)
‹Ctrl›+‹W› Вырезать часть строки от текущей позиции курсора до предыдущего пробела
‹Ctrl›+‹Y› Вставить последний вырезанный текст в позицию курсора
‹Esc›+‹C› Символ, на который указывает курсор, заменить на тот же, но заглавный, а курсор переместить на первый пробел справа от текущего слова
‹Esc›+‹U› Сделать символы данного слова заглавными, начиная с символа, на который указывает курсор, а курсор установить на пробел справа от слова
‹Esc›+‹L› Превратить символы, начиная с символа, на который указывает курсор, до конца данного слова в прописные (маленькие) буквы, а курсор установить на пробел справа от слова
‹Shift›+‹PgUp› ‹Shift›+‹PgDown› Эти команды позволяют просмотреть несколько страниц экранного вывода (количество зависит от размера видеопамяти); полезны в тех случаях, когда та или иная команда выводит на экран очень много информации, быстро пробегающей по экрану и как бы исчезающей для пользователя; как видите, эта информация не пропадает
‹Ctrl›+‹C› Прервать выполнение запущенной команды
‹Ctrl›+‹D› Выход из оболочки bash

Примечание . Если вы работаете не просто в оболочке bash, а запустили программу Midnight Commander, то такие клавиши как ‹Стрелка вправо›, ‹Стрелка влево›, ‹Home›, ‹End›, ‹Del› не могут использоваться так, как указано в приведенной таблице, поскольку они используются для перемещения подсветки в текущей панели . Но указанные выше в скобках комбинации символьных клавиш с клавишами ‹Ctrl› и ‹Esc› по-прежнему действуют для редактирования командной строки.

Список возможных команд не ограничивается только приведенными в табл. 3.2, но из-за ограниченности объема книги невозможно привести здесь полный перечень клавиатурных команд. Для получения дополнительной информации воспользуйтесь командой info bash.

Заметим, что оболочка bash имеет встроенную подпрограмму, предназначенную для облегчения ввода команд в командной строке. Эта подпрограмма вызывается при двукратном нажатии клавиши ‹Tab› после того, как вы уже ввели некоторое число символов. Если эти символы являются началом названия одной из стандартных команд, которые известны оболочке, то возможны два варианта реакции оболочки на двукратное нажатие клавиши ‹Tab›. Если по введенным символам команда определяется однозначно, оболочка просто добавляет окончание команды в командную строку. Если однозначно восстановить имя команды по введенным символам невозможно, то выдается список возможных вариантов продолжения для того, чтобы пользователь мог ввести еще несколько символов, позволяющих однозначно завершить ввод команды нажатием клавиши ‹Tab›.

Если вы попробуете дважды ввести символ табуляции в пустой командной строке, то после первого ввода вы получите только звуковой сигнал, а после второго - примерно следующее сообщение: "There are 1217 possibilities. Do you really wish to see them all? (y or n)" ("Возможны 1217 вариантов завершения. Вы действительно хотите увидеть их все?").

Если дважды нажать клавишу табуляции после того, как введена одна из команд и пробел, оболочка предполагает, что вы ищете имя файла, который должен вводиться как параметр команды, и выдает в качестве подсказки список файлов текущего каталога. Если же достаточная часть имени файла введена, то заканчивается ввод этого имени в командную строку. Аналогичным образом можно пытаться угадывать окончания переменных окружения, если вместо клавиши ‹Tab› воспользоваться комбинацией ‹Esc›+‹$›.

Для практической работы с оболочкой также полезно знать, что оболочка запоминает некоторое число введенных команд (по умолчанию 1000, это значение задается в переменной HISTSIZE; см. гл. 5) и позволяет вызывать их путем выбора из списка - так называемой истории команд. Историю команд можно просмотреть, введя в командной строке history (здесь вы сможете воспользоваться комбинациями клавиш ‹Shift›+‹PgUp› и ‹Shift›+‹PgDown›, чтобы просмотреть то, что выдаст эта команда). История команд сохраняется в файле, определяемом переменной HISTFILE (обычно $HOME/.bash_history). Для работы с историей команд в оболочке bash используются следующие комбинации клавиш.

Таблица 3.3. Клавиши для управления историей команд.

Клавиша Описание реакции системы
‹Стрелка вверх› или ‹Ctrl›+‹P› Переход к предыдущей команде в списке (движение назад по списку)
‹Стрелка вниз› или ‹Ctrl›+‹N› Переход к следующей команде в списке (движение вперед по списку)
‹PgUp› Переход к (вызов в командную строку) самой первой команде, сохраненной в истории команд
‹!›, ‹N› Выполняется (без нажатия клавиши ‹Enter›) n-ная команда из списка истории команд
‹!›, ‹-›, ‹N› Выполняется n-ая от конца списка команда
‹!›, строка символов Выполняется команда, имя которой начинается на строку символов (поиск нужной команды осуществляется движением в обратном порядке от конца файла истории и выполняется первая попавшаяся команда, которая начинается на строку символов)
‹Ctrl›+‹O› То же что нажатие клавиши ‹Enter›, затем отображается очередная команда из файла истории

3.5. Завершение работы системы Linux

Хотя компьютер, работающий под управлением ОС Linux, при выполнении некоторых условий можно оставлять работающим круглосуточно, большинство пользователей персональных компьютеров привыкли выключать их после завершения работы. Если вы работаете с ОС Linux, нельзя выключать компьютер простым отключением питания, как это было под MS-DOS. Дело в том, что в любой момент времени в системе запущено несколько процессов, вы могли видеть это, когда выполняли команду

(и можете посмотреть еще раз, повторив запуск этой команды). Но более важная причина состоит в том, что некоторые из этих процессов могут работать с файлами, причем система не записывает все изменения файлов на диск сразу после внесения этих изменений пользователем или процессом, а сохраняет их временно в оперативной памяти (кэширует). Если просто выключить питание, эти изменения не будут сохранены и пропадут, что иногда может привести даже к невозможности последующей загрузки системы. Так что надо уметь правильно завершить работу системы перед выключением компьютера. Это делается командой shutdown.

Команда shutdown может быть выполнена только пользователем root , так что вы либо должны были войти в систему под этим именем, либо должны предварительно выполнить команду su, чтобы приобрести соответствующие права.

Команда shutdown имеет следующий синтаксис:

# shutdown ‹options› ‹time› ‹warning-massage›

Замечание

Существует некоторая вероятность того, что запустив команду, вы получите ответ "command not found". Это значит, что оболочка не знает, где находится файл программы. В таком случае вам необходимо ввести команду с указанием полного пути, в данном случае в виде /sbin/shutdown -h, поскольку для команды shutdown файл программы лежит в каталоге /sbin.

Из опций программы shutdown наиболее часто используются две:

H - полная остановка системы (компьютер будет выключен);

R - перезагрузить систему.

Параметр time указывает время, когда должна быть выполнена команда (не обязательно выполнять ее немедленно). Время можно указать в форме задержки от текущего момента. Например, если вы хотите, чтобы система остановилась через 5 минут, вводите команду

что будет означать "остановить систему через 5 минут и перезагрузиться после того, как работа будет корректно завершена"". Для вас пока наиболее актуальной формой этой команды будет, скорее всего,

когда вы захотите просто выключить компьютер. Эквивалентом команды

является команда halt. При нажатии известной комбинации клавиш ‹Ctrl›+‹Alt›+‹Del› в Red Hat Linux выполняются действия, аналогичные команде

так что таким образом тоже можно выключить компьютер, только надо в момент перезагрузки отключить питание.

3.6. Помощь по работе с Linux

Вы завершили первый сеанс работы с операционной системой Linux, и, надеюсь, понимаете, что вам еще не раз потребуется подсказка в разных ситуациях. Надеюсь также, что настоящая книга сможет служить вам такой подсказкой на первых порах, но она наверняка не решит всех ваших проблем. Поэтому постараюсь сразу указать другие источники информации. При этом я несколько забегаю вперед, рассказывая о получении подсказки в графическом режиме работы, о котором еще ничего не было сказано. Но это оправдано, поскольку о способах выхода из затруднительных ситуаций лучше знать заранее.

Если вы окажетесь в ситуации, когда не знаете, что предпринять или сделать для достижения желаемой цели, лучше всего начать искать подсказку в самой системе. Дистрибутив Red Hat Linux содержит тысячи страниц документации, представленной в электронном виде, так что ответы на все возникающие вопросы у вас, что называется, "на кончиках пальцев". Существует несколько независимых источников, которые содержат информацию почти по любому аспекту работы в системе Linux:

Страницы интерактивного руководства man;

Гипертекстовое руководство info;

Документация, прилагаемая к пакетам ПО;

Текстовые файлы HOWTO и FAQ проекта Linux Documentation Project;

Команда locate.

Необходимо сразу сказать, что большую часть информации из этих источников вы будете получать на английском языке. Только для русифицированных дистрибутивов часть страниц интерактивного руководства man выдается на русском языке. Можно дополнительно скачать из Интернета имеющиеся там страницы руководства man, переведенные на русский язык [П5.1], и разместить их в соответствующих каталогах. Но все равно, на русский переведено далеко не все. Учитывая это замечание, рассмотрим каждый из перечисленных выше источников информации подробнее.

3.6.2. Страницы интерактивного руководства man

Выше уже было вкратце рассказано о команде man, с помощью которой пользователь всегда может в затруднительной ситуации получить подсказку почти по любой команде системы, форматах файлов и системных вызовах. Это основной способ получения подсказки во всех UNIX-системах. Страницы руководства man в Linux делятся на следующие секции:

Таблица 3.4. Основные секции интерактивного руководства man

Секция Содержание
1 Команды пользователя
8 Системные команды
2 Системные вызовы
3 Библиотечные вызовы (подпрограммы)
4 Устройства
5 Форматы файлов
6 Игры
7 Разное
9 Ядро (kernel internals)
n Tcl/Tk commands

Порядок перечисления секций в этой таблице не случаен. Дело в том, что файлы с информацией расположены в подкаталогах каталога /usr/man и команда man ищет нужную информацию, просматривая эти подкаталоги именно в том порядке, который приведен табл. 3.4. Если вы, например, дадите команду

то получите справку о команде swapon из секции 8. Поэтому если вы хотите получить справку по системному вызову swapon, надо дать команду

указывая номер секции, в которой надо искать информацию.

Страницы man просматриваются с помощью команды less (что дает возможность просматривать информацию поэкранно и перемещаться по этим экранам вперед и назад), так что для управления процессом вывода информации можно использовать клавиши, используемые в программе less. Наиболее употребительные:

Таблица 3.5. Клавиатурные команды, используемые при просмотре man-страниц

Клавиша Назначение
‹Q› Выход из программы
‹Enter› Просмотр строка за строкой
‹Space› Вывод следующего экрана информации
‹B›