Linux-це популярна операційна система з відкритим кодом, яка використовується в різних сферах, від серверних систем до персональних комп'ютерів. Її завантаження-це складний процес, що складається з декількох етапів і процесів.
Перший етап завантаження Linux називається BIOS. Коли комп'ютер увімкнено, BIOS (інтерфейс системи вводу-виводу) перевіряє та ініціалізує всі підключені пристрої, такі як жорсткий диск та оперативна пам'ять. Він також визначає, на якому пристрої знаходиться завантажувальний сектор і передає управління на наступний етап.
Наступний етап завантаження-це завантажувач. Завантажувач-це програма, яка завантажує ядро операційної системи в пам'ять комп'ютера і передає йому управління. Найпопулярнішим завантажувачем для Linux є GRUB (GRand Unified Bootloader). Це дозволяє вибрати різні операційні системи для завантаження та налаштувати параметри завантаження Linux.
Після завантаження ядро Linux починає свою роботу. Ядро-це ядро операційної системи, яке керує ресурсами комп'ютера та забезпечує взаємодію з пристроями. Воно завантажує драйвери пристроїв, налаштовує файлову систему і запускає процес ініціалізації (init). Процес ініціалізації запускає служби та програми, необхідні для роботи операційної системи.
Завантаження Linux-це комплексний і багатоетапний процес, який включає роботу BIOS, завантажувача, ядра та ініціалізації. Кожен етап важливий для коректного завантаження системи і забезпечує її нормальне функціонування.
Завантаження Linux може бути прискорене та налаштоване на конкретні вимоги користувача. Для цього можна використовувати різні інструменти та параметри конфігурації. Наприклад, можна налаштувати GRUB для автоматичного завантаження певної операційної системи або встановити спеціальні параметри ядра для оптимізації продуктивності.
Розуміння процесу завантаження Linux корисно для системних адміністраторів та користувачів, які працюють з цією операційною системою. Це дозволяє краще зрозуміти, як працює Linux і як налаштувати його для конкретних завдань і вимог.
Як завантажується Linux
Процес завантаження Linux складається з декількох етапів, кожен з яких виконує певні завдання. Всі ці етапи служать для ініціалізації ядра Linux і запуску операційної системи.
Ось основні етапи завантаження Linux:
| BIOS | Першим етапом завантаження є активація BIOS (Basic Input/Output System) комп'ютера. BIOS виконує основну настройку апаратного забезпечення і виявляє завантажувальний пристрій. |
| Завантажувач | Після завершення роботи BIOS передається управління завантажувачу, такому як GRUB або Lilo. Завантажувач завантажує ядро Linux в оперативну пам'ять комп'ютера і передає йому управління. |
| Ядро Linux | Ядро Linux виконує ініціалізацію апаратного забезпечення та інші системні завдання. Тут відбувається виявлення обладнання, установка драйверів і установка файлових систем. |
| Ініціалізація простору користувача | Після успішної ініціалізації ядра Linux відбувається перехід на простір користувача. Тут запускаються системні служби, такі як Network Manager та X Window System, а також встановлюються змінні середовища та інші системні налаштування. |
| Вхід в систему | Нарешті, після всіх попередніх етапів користувач може увійти, використовуючи свої облікові дані. Після успішної аутентифікації завантажується робоче оточення і користувач отримує доступ до всіх функцій операційної системи Linux. |
Таким чином, завантаження Linux включає в себе ряд етапів, починаючи з BIOS і закінчуючи входом в систему. Кожен етап виконує певні завдання і гарантує успішне завантаження операційної системи.
Базове завантаження BIOS
Процес завантаження Linux починається з базового завантаження BIOS, яке виконується при включенні комп'ютера. Завдання BIOS полягає в наступному:
- Перевірка апаратних компонентів комп'ютера на наявність і функціональність;
- Завантаження основного завантажувача (bootloader) в пам'ять;
- Твір початкової настройки апаратного забезпечення, таких як ініціалізація процесора, контролерів пристроїв, а також настройка таймінгів пам'яті;
- Визначення пристроїв, які можуть бути використані для завантаження операційної системи, в тому числі жорстких дисків, USB-пристроїв, мережевих адаптерів і т. д.
Після завершення базового завантаження BIOS передача контролю передається завантажувачу операційної системи. Завантажувач, такий як GRUB (Grand Unified Bootloader), часто використовується для запуску Linux. Він завантажує ядро операційної системи в пам'ять і передає йому управління. Таким чином, базове завантаження BIOS відіграє важливу роль у ланцюжку завантаження Linux і готує систему до запуску операційної системи.
Завантаження GRUB
GRUB зберігається в MBR (Master Boot Record) або GPT (GUID Partition Table) – особливої області на диску, яка містить інформацію про розмітку диска і завантажувальних записах. MBR і GPT розташовуються на самому початку диска і виконують роль первинної області завантаження системи.
Під час запуску комп'ютера BIOS або UEFI спочатку шукає MBR або GPT на першому жорсткому диску. Коли вони знайдені, управління передається GRUB. GRUB тоді відображає меню вибору операційної системи і надає користувачеві можливість вибрати систему для завантаження.
Після вибору операційної системи, GRUB завантажує необхідний ядро Linux і ініціалізує його. Потім GRUB передає управління ядру, яке вже забезпечує завантаження всієї операційної системи і запуск необхідних служб і програм.
Завантаження GRUB є важливим етапом завантаження Linux, оскільки він надає користувачеві можливість вибору системи та забезпечує обмін даними між ядром Linux та іншими операційними системами, встановленими на комп'ютері.
Ініціалізація ядра
Після того, як виконуваний файл ядра завантажився в пам'ять, відбувається ініціалізація самого ядра операційної системи Linux. Цей процес включає в себе кілька етапів, які забезпечують коректну роботу операційної системи.
Першим етапом є завантаження заголовка ядра, де міститься інформація про ядро і його параметрах. Потім ядро ініціалізує системні пристрої, такі як процесори, пам'ять і периферійні пристрої, щоб забезпечити доступ до них і коректну роботу.
Далі відбувається настройка файлової системи і монтування кореневої файлової системи. У цьому процесі здійснюється пошук і монтування розділів з файловою системою, які вказані у файлі конфігурації ядра.
Після успішного монтування файлової системи ядро виконує ініціалізацію віртуальної файлової системи (Virtual Filesystem, VFS), яка надає інтерфейс для роботи з різними типами файлових систем.
Потім відбувається створення першого користувацького процесу, відомого як процес ініціалізації (init). Процес ініціалізації є батьківським процесом для всіх інших процесів у системі та виконує ініціалізацію та запуск різних служб, демонів та додатків.
Після закінчення ініціалізації ядра операційна система Linux готова до роботи і очікує взаємодії з користувачем або через командний рядок, або через графічний інтерфейс.
Завантаження модулів ядра
Завантаження модулів ядра відбувається в кілька етапів:
- Ініціалізація ядра. При початковому завантаженні ядра контроль передається на ядро, і відбувається його ініціалізація. У цій фазі ініціалізуються основні компоненти ядра, наприклад, пам'ять, процесор, підсистеми управління пристроями.
- Монтування файлових систем. Після ініціалізації ядра відбувається монтування кореневої файлової системи, яка містить всі інші файлові системи і драйвери необхідні для роботи системи.
- Завантаження модулів ядра. У цій фазі відбувається завантаження модулів ядра. Операційна система зазвичай містить велику кількість модулів, які можуть бути завантажені і вивантажені в міру необхідності. Коли модуль завантажується, ядро перевіряє, чи сумісний модуль з поточною версією ядра, і якщо все в порядку, то модуль буде завантажений і доданий до ядра. Завантажені модулі можна переглянути за допомогою команди "lsmod".
Завантаження модулів ядра дозволяє Linux бути гнучкою операційною системою, яка підтримує широкий спектр апаратного та програмного забезпечення. Модулі ядра можуть бути використані для підтримки різних типів пристроїв і файлових систем, а також для додавання нових функцій і можливостей.
Монтування кореневої файлової системи
Монтування кореневої файлової системи-це процес, за допомогою якого файлова система стає доступною для читання та запису. Під час монтування, файлова система підключається до певного каталогу в операційній системі, який називається точкою монтування. Точка монтування для кореневої файлової системи зазвичай є каталогом "/".
Перед монтуванням, файлова система перевіряється на цілісність і виправлення помилок за допомогою відповідних інструментів, наприклад, fsck. Якщо помилки виявлені, файлова система може бути автоматично відновлена або вимагати втручання оператора.
Після успішного монтування кореневої файлової системи, ядро Linux може почати завантаження користувальницького простору і запуск інших системних служб, які необхідні для функціонування операційної системи.
Запуск системного демона
Одним з найбільш відомих системних демонів у Linux є systemd. Він надає широкий спектр функцій, включаючи управління процесами, запуск і зупинку служб, управління мережею та багато іншого.
Запуск системного демона відбувається в певний момент під час процесу завантаження Linux. Для цього використовується файл ініціалізації, який вказує системі, які демони потрібно запустити і які параметри їм передати.
При запуску системного демона здійснюється його ініціалізація, а потім він залишається активним, поки не буде виконана команда його зупинки. Демони можуть працювати як на передньому плані, так і на задньому плані, залежно від їх призначення та вимог.
Робота системного демона важлива для нормального функціонування Linux-системи. Він відповідає за виконання системних завдань, контроль і управління процесами і службами, а також забезпечує стабільність і ефективність роботи всієї системи.
Важливо зазначити, що в процесі завантаження Linux може бути запущено кілька системних демонів, кожен з яких виконує свої завдання та функції.