2.3 Avvio del sistema

Una volta che il boot loader è stato avviato, questo carica il kernel²⁰, lo decomprime (negli elaboratori X386 questa operazione avviene in protected mode²¹), e lo avvia passandogli eventuali parametri. Il kernel si preoccupa di compiere le operazioni necessarie all’avvio dell’intero sistema operativo, ovvero dei processi fondamentali per il suo utilizzo.

L’unico processo che viene avviato dal kernel è init tramite l’esecuzione del file /sbin/init (man page init(8)), il quale poi si preoccupa di avviare gli altri.²²

Il processo init imposta le seguenti variabili di ambiente per i processi figli (tutti i processi da esso lanciati)

• PATH /usr/local/sbin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin è l’elenco delle directory nel quale vengono ricercati i file eseguibili specificati sulla riga di comando;
• INIT_VERSION indica la versione di init;
• RUNLEVEL indica il runlevel corrente;
• PREVLEVEL indica il runlevel precedente;
• CONSOLE indica il dispositivo associato alla conosle di sistema. Tale valore viene impostato dal kernel. Nel caso in cui ciò non avvenga, viene impostato a /dev/console;

La sintassi delle righe contenute nel file /etc/inittab è la seguente:

 
id:runlevel:action:file  
dove

• id è un’etichetta che identifica univocamente la riga all’interno del file. Può essere lunga al massimo 2 caratteri;
• runlevel è l’elenco dei runlevel²⁵ in corrispondenza dei quali deve essere presa in considerazione la riga;
• action è una direttiva che indica a init l’azione da intraprendere. Le possibili direttive sono:
  • respawn Il file viene lanciato ed ogni volta che il processo da esso generato termina, viene rilanciato automaticamente;
  • wait Il file viene lanciato e init attende che il processo da questo avviato sia terminato prima di procedere nell’elaborazione delle altre righe di /etc/inittab;
  • once Il file viene lanciato una sola volta;
  • boot Il file viene lanciato ignorando il runlevel corrente;
  • bootwait Il file viene lanciato ignorando il runlevel corrente e init attende la terminazione del processo avviato da file prima di procedere nell’elaborazione delle altre righe di /etc/inittab;
  • off Non esegue alcuna operazione;
  • ondemand La riga viene presa in considerazione quando lo specifico ondemand runlevel è richiesto, senza però cambiare il runlevel corrente. Gli ondemand runlevel possibili sono a, b e c;
  • initdefault Imposta il runlevel corrente del sistema all’avvio al valore di runlevel. Il campo runlevel deve contenere un solo valore che identifica il runlevel da impostare. Il file viene ignorato. Se nessuna riga specifica questa direttiva, init richiede all’utente di inserire il valore del runlevel con cui avviare il sistema;
  • sysinit Il file viene lanciato ignorando il runlevel corrente. Tale riga viene presa in considerazione prima di quelle contenenti boot, bootwait e di quelle relative a runlevel specifici;
  • powerwait Il file viene lanciato quando l’alimentazione viene a mancare. Il sistema è in grado di rilevare questo stato quando un UPS è opportunamente connesso a quest’ultimo. init attende la terminazione del processo lanciato da file prima di procedere;
  • powerfail È analogo a powerwait tranne per il fatto che init non attende la terminazione del processo lanciato da file;
  • powerokwait Il file viene lanciato quando l’alimentazione è stata ripristinata. Il sistema è in grado di rilevare questo stato quando un UPS è opportunamente connesso a quest’ultimo. init attende la terminazione del processo lanciato da file prima di procedere;
  • powerfailnow Il file viene lanciato quando la batteria dell’UPS è quasi scarica e l’alimentazione generale non c’è. Il sistema è in grado di rilevare questo stato quando un UPS è opportunamente connesso a quest’ultimo;
  • ctrlaltdel Il file viene lanciato quando init riceve il segnale SIGINT²⁶. Questo vuol dire che è stata premuta la combinazione di tasti (o dipende dal tipo di tastiera);
  • kbrequest Il file viene lanciato quando init riceve un segnale dal gestore (handler) della tastiera. Per far funzionare questa direttiva è opportuno segnalare al gestore della tastiera di notificare la pressione di una determinata combinazione di tasti a init;
• file è il file (ovvero il suo path assoluto) da eseguire, nel caso in cui la direttiva lo richieda.

Dopo che init ha lanciato tutti i processi indicati in /etc/inittab, attende che si verifichi una delle seguenti condizioni:

• • uno dei processi lanciati da init termina;
• • init riceve un segnale di mancata alimentazione SIGPWR;
• • init riceve la richiesta di cambiamento di runlevel (da telinit);

Quando si verifica una delle condizioni sopra elencate init riesamina il file /etc/inittab. Si può anche forzare init a riesaminare il file /etc/inittab con il comando

 
# telinit q  
Se il sistema non è in single-user mode e init riceve il segnale SIGPWR, quest’ultimo tenta di leggere il contenuto del file /etc/powerstatus che riporta i dettagli relativi al segnale in questione

• F (Fail) l’alimentazione è mancata e l’UPS sta erogando energia. In tal caso init esegue le direttive powerwait e powerfail presenti nel file /etc/inittab;
• O (Ok) l’alimentazione è stata ripristinata. In tal caso init esegue la direttiva powerokwait presente nel file /etc/inittab;
• L (Low) l’alimentazione è mancata e l’UPS sta esaurendo la sua energia. In tal caso init esegue la direttiva powerfailnow presente nel file /etc/inittab;

La gestione del segnale SIGPWR è comunque obsoleta ed è consigliabile interagire con init per mezzo del dispositivo /dev/initctl.

Quando init riceve la richiesta di cambiamento di runlevel, invia il segnale SIGTERM a tutti i processi (che appartengono allo stesso process group che init aveva creato inizialmente - gli altri processi devono essere terminati manualmente) che non sono definiti nel nuovo runlevel. Quindi attende 5 secondi prima di inviare ad essi il segnale SIGKILL che ne forza la terminazione immediata.

Il segnale SIGTERM richiede ad un processo quella che viene definita graceful termination, cioè la sua terminazione “dolce”. Questo significa che il processo stesso deve gestire la propria terminazione quando riceve tale segnale, poiché soltanto esso sa se deve compiere delle operazioni in corso, prima di terminare effettivamente (es. chiudere i file aperti, ...). Il segnale SIGKILL invece indica al kernel stesso di terminare un processo all’istante (immediate termination). Questo segnale è da considerarsi l’ultima spiaggia per la terminazione di un processo poiché non ha nessun controllo sulle operazioni ancora non concluse da parte del processo che deve essere terminato (si può rischiare di perdere dei dati).

#
# inittab     This file describes how the INIT process should set up
# the system in a certain run-level.
#
# Author:       Miquel van Smoorenburg, <miquels@drinkel.nl.mugnet.org>
#               Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes
#
# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#
id:5:initdefault:
# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
                                                                        
                                                                        
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
# Things to run in every runlevel.
ud::once:/sbin/update
# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
# When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes
# of power left.  Schedule a shutdown for 2 minutes from now.
# This does, of course, assume you have powerd installed and your
# UPS connected and working correctly.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"
# If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"
# Run gettys in standard runlevels
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
# Run xdm in runlevel 5
# xdm is now a separate service
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

In genere, il primo file lanciato in esecuzione da init è /etc/rc.d/rc.sysinit (v. riga che si riferisce alla direttiva sysinit nel file /etc/inittab) che si occupa di eseguire le seguenti operazioni:

• • montare il filesystem /proc;
• • impostare l’ora dell’orologio del sistema (clock) a quella dell’orologio del BIOS;
• • impostare il layout della tastiera (keymap) ed i caratteri del sistema (font);²⁷
• • attivare il funzionamento dell’interfaccia di rete;
• • inizializzare il controller USB (Universal Serial Bus);
• • eseguire un controllo di integrità sul filesystem nel caso si accorga che il precedente spegnimento del sistema sia avvenuto in modo non corretto.
• • inizializzare la gestione dei quota relativi alla partizione montata come root directory;²⁸
• • inizializzare i dispositivi ISA PNP (Plug’N’Play);
• • ri-montare la partizione relativa alla root directory (/) in lettura/scrittura;
• • inizializzare il LVM (Logical Volume Management);²⁹
• • attivare lo swap;³⁰
• • avviare i dispositivi RAID;³¹
• • inizializzare il LVM per i dispositivi RAID;
• • montare le altre partizioni;
• • riconfigurare la macchina se non è configurata;
• • inizializzare le porte seriali;
• • caricare il modulo per la gestione dei nastri SCSI (se rilevati);
• • inizializzare il controller Firewire (se rilevato);
• • attivare le ottimizzazioni per l’accesso ai dischi.

Alla fine dell’elaborazione di /etc/inittab, init lancia in esecuzione il file /etc/ rc.d/rc.local (se esiste) che può essere quindi creato o modificato dall’amministratore del sistema per personalizzare la procedura di avvio.