Загрузка самой ОС
Преимущества, которые дает динамически собираемое в момент загрузки ядро, не так уж велики по сравнению с системами, в которых ядро собирается статически. Впрочем, ряд современных систем (Solaris, Linux, Netware) идут в этом направлении дальше и позволяют подгружать модули уже после загрузки и даже выгружать их. Такая архитектура предъявляет определенные требования к интерфейсу модуля ядра (он должен уметь не только инициализировать сам себя и, если это необходимо, управляемое им устройство, но и корректно освобождать все занятые им ресурсы при выгрузке), но дает значительные преимущества.
Во-первых, это допускает подгрузку модулей по запросу. При этом подсистемы, нужные только иногда, могут не загрузиться вообще. Даже те модули, которые нужны всегда, могут проинициализироваться, только когда станут нужны, уменьшив тем самым время от начала загрузки до старта некоторых сервисов. Второе, пожалуй даже более важное для системного администратора, преимущество состоит в возможности реконфигурировать систему без перезагрузки, что особенно полезно для систем коллективного пользования. И, наконец, возможность выгрузки модулей ядра иногда (но не всегда, а лишь если поломка не мешает драйверу корректно освободить ресурсы) позволяет корректировать работу отдельных подсистем – опять-таки без перезагрузки всей ОС и пользовательских приложений.
Оказавшись в памяти и, так или иначе, подтянув все необходимые дополнительные модули, ядро запускает их подпрограммы инициализации. При динамической подгрузке инициализация модулей часто происходит по мере их загрузки. Обычно инициализация ядра завершается тем, что оно загружает определенную программу, которая продолжает инициализацию – уже не ядра, но системы в целом.
Так, системы семейства UNIX имеют специальную инициализационную программу, которая так и называется – init. Эта программа запускает различные процессы-демоны, например cron – программу, которая умеет запускать другие заданные ей программы в заданные моменты времени, различные сетевые сервисы, программы, которые ждут ввода с терминальных устройств (getty), и т. д. Набор запускаемых программ задается в файле /etc/inittab (в разных версиях системы этот файл может иметь разные имена, /etc/inittab используется в System V). Администратор системы может редактировать этот файл и устанавливать те сервисы, которые в данный момент нужны, избавляться от тех, которые не требуются, и т. д.
Программа init остается запущенной все время работы системы. Она, как правило, следит за дальнейшей судьбой запущенных ею процессов. В зависимости от заданных в файле /etc/inittab параметров, она может либо перезапускать процесс после его завершения, либо не делать этого.
Аналогичный инициализационный сервис в той или иной форме предоставляют все современные операционные системы.
Загрузка Sun Solaris
Полный цикл загрузки Solaris (версия Unix System V Release 4, поставляющаяся фирмой Sun) на компьютерах х86 происходит в шесть этапов. Первые три этапа стандартны для всех ОС, работающих на IBM PC-совместимой технике. При включении компьютера запускается прошитый в ПЗУ BIOS. Он проводит тестирование процессора и памяти и инициализацию машины. В процессе инициализации BIOS устанавливает обработчик прерывания int 13h. Этот обработчик умеет считывать и записывать отдельные секторы жестких и гибких дисков и производить некоторые другие операции над дисковыми устройствами. Первичные загрузчики ОС обычно пользуются этим сервисом. Некоторые ОС, например MS/DR DOS, используют этот сервис не только при загрузке, но и при работе, и, благодаря этому, могут не иметь собственного модуля управления дисками.
Если загрузка происходит с жесткого диска, BIOS загружает в память и запускает нулевой сектор нулевой дорожки диска. Этот сектор обычно содержит не первичный загрузчик операционной системы, а MBR (Master Boot Record – главная загрузочная запись). Эта программа обеспечивает разбиение физического жесткого диска на несколько логических разделов (partition) и возможность попеременной загрузки различных ОС, установленных в этих разделах (рис. 3.16).
Рис. 3.16. Master Boot Record и таблица разделов