Arranque Del Sistema

Arranque del sistema.

El arranque del sistema suele llamarse "booting" o "booteo" en la jerga informática, propensa a castellanizaciones crueles. Durante el arranque no están disponibles las facilidades del sistema; éste debe levantarse a sí mismo iniciando todos sus servicios (bootstrapping). Cuando una máquina se enciende, ejecuta un programa de carga cuyas instrucciones se encuentran almacenadas en ROM. Este programita determina como cargar en memoria el núcleo del sistema operativo (kernel) y comenzar a ejecutarlo. El kernel examina el hardware probando todos los dispositivos conectados, e inicia un proceso llamado init, siempre con identificador de proceso PID 1. Se verifican los sistemas de archivos, se montan, se arrancan los demonios del sistema, siguiendo los dictados de una serie de scripts en lenguaje de shell llamados archivos o scripts rc (rc = run command). El contenido y estructura de los scripts rc determinan la situación final del sistema.

Arranque automático y arranque manual.

La mayoría de los sistemas operativos tienen un modo de arranque manual y otro automático. En modo automático, el sistema operativo realiza las tareas correspondientes al proceso de arranque en forma autónoma, sin necesidad de intervención del administrador, ejecutando todos los scripts de arranque e iniciando todos los procesos necesarios para brindar los servicios habituales a los usuarios. En modo manual el sistema operativo ejecuta una primera parte del proceso de arranque pero casi enseguida transfiere el control al administrador. Se ejecutaron sólo unos pocos scripts, hay pocos procesos corriendo, sólo el superusuario puede acceder al sistema: se está ejecutando en modo monousuario (single-user mode). En la operativa diaria el sistema arranca en modo automático con sólo encender el equipo. Algunas fallas pueden obligar al arranque en monousuario: una falla en una tarjeta de red o un sistema de archivos corrupto. Es preciso conocer bien el proceso de arranque para configurar el arranque automático de los servicios requeridos o intervenir en caso de falla.

Pasos del proceso de arranque.

El proceso de arranque tiene varios pasos que en general son los siguientes:

• Carga e inicialización del núcleo (kernel).

• Detección y configuración de dispositivos.

• Creación automática de procesos base.

• (Intervención del administrador - solo en modo monousuario).

• Ejecución de archivos de comandos de arranque (scripts rc).

• Operación en multi-usuario.

El administrador tiene poco control de esta secuencia, pero sí puede alterar los scripts rc, donde se arrancan los procesos capaces de brindar servicios a los usuarios.

Inicialización del núcleo (kernel).

El núcleo del UNIX es un programa, y como todo programa debe cargarse previamente en memoria para poder ejecutarse. El núcleo reside en un archivo llamado unix, vmunix, vmlinuz o similar. Al encender el equipo comienzan a ejecutarse instrucciones en ROM cuyo objeto es transferir a memoria un pequeño programa de arranque (boot program) encargado de cargar el kernel en memoria y comenzar a ejecutarlo. Esta primera parte del proceso, hasta alcanzar la ejecución del kernel, la realiza el hardware de la máquina. Una vez iniciado, el kernel verifica la cantidad de memoria, separa una parte para sí mismo e informa la cantidad de memoria total, lo reservado para sí y lo disponible para procesos de usuario.

Configuración del hardware.

Al comenzar su ejecución el núcleo intenta localizar e inicializar los dispositivos que le hayan sido asignados en su construcción. Prueba estos dispositivos uno por uno, intentando determinar parámetros de funcionamiento no especificados interrogando al propio dispositivo. Los dispositivos no hallados o que no responden son inhabilitados. Una vez completado este proceso, el agregado de un nuevo dispositivo deberá esperar el próximo arranque del sistema para ser reconocido. Los sistemas UNIX suelen venir con uno o más núcleos genéricos donde están preconfigurados los dispositivos más comunes, pero es posible reconstruir el núcleo optimizándolo estrictamente al hardware disponible. También es posible prever el agregado dinámico de módulos complementarios del kernel, cargándolos en memoria solo al detectarse la presencia del dispositivo físico o solicitarse su acceso.

Procesos del sistema.

Una vez completada la inicialización básica el núcleo crea algunos procesos espontáneos, llamados así por no haber sido creados por fork, el mecanismo habitual en UNIX. Los procesos espontáneos difieren entre sistemas; en BSD son:

swapper - Proceso 0

init - Proceso 1

pagedaemon - Proceso 2

En los descendientes de System V son:

sched - Proceso 0

init - Proceso 1

varios manejadores de memoria y procesos del núcleo

En Linux no hay un proceso visible con PID 0, sino varios procesos de manejo además de init, diferentes según la versión del kernel:

init - Proceso 1

varios manejadores de memoria y procesos del núcleo (kflushd, kupdate, kpiod, kswapd).

De todos estos proceos solo inites un proceso de usuario; los restantes son partes del núcleo enmascaradas como procesos a para agendar su ejecución (scheduling) o por razones de arquitectura. Aquí finaliza el núcleo sus tareas de arranque; los restantes procesos del sistema serán arrancados directa o indirectamente por init.

Intervención del operador (solo en arranque manual).

Si el sistema fue arrancado en modo monousuario el procesoinites invocado por el núcleo con un parámetro indicativo, pidiendo la contraseña de superusuario y arrancando un intérprete de comandos (shell); al finalizar la ejecución del intérprete initcontinúa con el proceso normal de arranque. Digitando Ctrl-D en lugar de la contraseña del supervisor continúa el arranque sin invocar el shell.

En el shell monousuario el supervisor puede trabajar como en cualquier sesión, pero solo dispondrá de comandos existentes en la partición raíz, la única montada. Esta partición puede, además, haber sido montada en solo lectura para ser verificada; si

...