Capítulo 3. A inicialização do sistema

A BIOS é o 1ª etapa do processo de arranque que é iniciado com o evento de ligar a energia. A BIOS que reside na read only memory (ROM) é executada a partir de um endereço de memória particular no qual o contador de programa da CPU é inicializado pelo evento de ligar a energia.

Esta BIOS executa a inicialização básica do hardware (POST: power on self test) e entrega o controle do sistema ao próximo passo que você disponibiliza. A BIOS é normalmente disponibilizada com o hardware.

O ecrã de arranque da BIOS geralmente indica que tecla(s) pressionar para entrar no ecrã de configuração da BIOS para configurar o comportamento da BIOS. As teclas populares são F1, F2, F10, Esc, Ins, e Del. Se o seu ecrã de arranque da BIOS está escondido por um vistoso ecrã gráfico, você pode pressionar algumas teclas como a Esc para o desactivar. Estas teclas dependem fortemente do hardware.

A localização do hardware e prioridade do código iniciado pela BIOS pode ser seleccionado no ecrã de configuração da BIOS. Tipicamente, os primeiros poucos sectores do primeiro dispositivo seleccionado encontrado (disco rígido, disquete, CD-ROM, ...) são carregados para a memória e este código inicial é executado. Este código inicial pode ser um dos seguintes:

Tipicamente, o sistema é arrancado a partir da partição especificada das partições do disco rígido principal. Os primeiros 2 sectores do disco rígido em PCs legacy contêm o master boot record (MBR). A informação de partições do disco incluindo a selecção de arranque é gravada no final deste MBR. O código do primeiro gestor de arranque executado pela BIOS ocupa o resto deste MBR.

O gestor de arranque é o 2º estágio do processo de arranque que é iniciado pela BIOS. Ele carrega a imagem de kernel do sistema e a imagem initrd para a memória e passa o controle para eles. Esta imagem initrd é a imagem do sistema de ficheiros raiz e o seu suporte depende do gestor de arranque utilizado.

O sistema Debian normalmente usa o kernel Linux como kernel predefinido do sistema. A imagem initrd para o kernel Linux 2.6/3.x actual é tecnicamente a initramfs (sistema de ficheiros de RAM inicial). A imagem básica initrd é um arquivo comprimido cpio de ficheiros no sistema de ficheiros raiz. O kernel pode actualizar micro código muito cedo durante o arranque antes de carregar esta imagem básica initrd. Isto é facilitado pela combinação da imagem initrd que é uma gota de micro código binário em formato cpio não comprimido seguido pela imagem básica initrd.

A instalação predefinida do sistema Debian coloca código da primeira etapa do gestor de arranque GRUB no MBR para a plataforma PC. Existem muitos gestores de arranque e opções de configuração disponíveis.

	Atenção
	Não brinque com os gestores de arranque sem ter discos de arranque de recuperação (caneta USB, CD ou disquete) criados a partir de imagens do pacote grub-rescue-pc. Torna-o capaz de arrancar o seu sistema mesmo sem um gestor de arranque funcional no disco rígido.

Para o GRUB Legacy, o ficheiro de configuração do menu está localizado em "/boot/grub/menu.lst". Por exemplo, tem entradas como a seguinte.

title           Debian GNU/Linux
root            (hd0,2)
kernel          /vmlinuz root=/dev/hda3 ro
initrd          /initrd.img

Para o GRUB 2, o ficheiro de configuração do menu está localizado em "/boot/grub/grub.cfg". É gerado automaticamente pelo "/usr/sbin/update-grub" utilizando modelos de "/etc/grub.d/*" e definições de "/etc/default/grub". Por exemplo, tem entradas como as que se seguem:

menuentry "Debian GNU/Linux" {
        set root=(hd0,3)
        linux /vmlinuz root=/dev/hda3
        initrd /initrd.img
}

Para estes exemplos, estes parâmetros do GRUB significam o seguinte.

	Nota
	O valor do número de partição utilizado pelo programa GRUB legacy é menos um que o normal usado pelo kernel Linux e ferramentas utilitárias. O programa GRUB 2 corrige este problema.

	Dica
	Pode ser utilizado o UUID (veja Secção 9.5.3, “Aceder a partição usando UUID”) para identificar um dispositivo especial de bloco em vez do seu nome de ficheiro como "/dev/hda3", ex. "root=UUID=81b289d5-4341-4003-9602-e254a17ac232 ro".

	Dica
	Se for usado o GRUB, o parâmetro de arranque do kernel é definido em /boot/grub/grub.cfg. No sistema Debian, não se deve editar o /boot/grub/grub.cfg directamente. Deve editar o valor de GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT em /etc/default/grub e correr update-grub(8) para actualizar o /boot/grub/grub.cfg.

	Dica
	Você pode iniciar um gestor de arranque a partir de outro gestor de arranque utilizando técnicas chamadas chain loading.

Veja "info grub" e grub-install(8).

O sistema Debian normal é o 4º estágio do processo de arranque que é iniciado pelo mini-sistema Debian. O kernel do sistema para o mini-sistema Debian continua a correr no seu ambiente. O sistema de ficheiros raiz é mudado daquele em memória para o que está no sistema de ficheiros do disco rígido real.

O programa init é executado como o primeiro programa com PID=1 para executar o processo de arranque principal de arrancar muitos programas. O caminho de ficheiro predefinido para o programa init é "/sbin/init" mas pode ser alterado pelo parâmetro de arranque do kernel como "init=/path/to/init_program".

O programa de iniciação predefinido tem sido alterado:

	Dica
	Veja Debian wiki: BootProcessSpeedup para as dicas mais recentes em como acelerar o processo de arranque.

As opções de montagem de sistemas de ficheiros de discos normais e de rede são definidas em "/etc/fstab". Veja fstab(5) e Secção 9.5.7, “Optimização do sistema de ficheiros por opções de montagem”.

A configuração do sistema de ficheiros encriptado é definida em "/etc/crypttab". Veja crypttab(5)

A configuração do software RAID com mdadm(8) é definida em "/etc/mdadm/mdadm.conf". Veja mdadm.conf(5).

As interfaces de rede são tipicamente iniciadas em "networking.service" para a interface lo e "NetworkManager.service" para as outras interfaces em sistemas Debian modernos sob systemd.

Veja Capítulo 5, Configuração de rede para saber como os configurar.

As mensagens de erros do kernel mostradas na consola podem ser configuradas ao definir o seu nível de limiar.

# dmesg -n3

Sob systemd, ambas mensagens de kernel e sistema são registadas pelo serviço journal systemd-journald.service (também conhecido por journald) seja em dados binários persistentes em "/var/log/journal" ou em dados binários voláteis em "/run/log/journal/". Estes dados de relatório binários são acedidos pelo comando journalctl(1).

Sob systemd, o utilitário de relatórios do sistema rsyslogd(8) muda o seu comportamento para ler os dados de relatório binários voláteis (em vez do predefinido pre-systemd "/dev/log") e para criar dados de relatório do sistema em ASCII tradicional permanente.

A mensagem do sistema pode ser personalizada em "/etc/default/rsyslog" e "/etc/rsyslog.conf" quer para o ficheiro de registo quer para as mensagens no ecrã. Veja rsyslogd(8) e rsyslog.conf(5). Veja também Secção 9.2.2, “Analisador de relatório (Log)”.

O systemd oferece não apenas um sistema de arranque mas também funcionalidades genéricas de gestão de sistema tais como relatórios de journal, gestão de login, gestão de horas, gestão de rede, etc...

O systemd(1) é gerido por vários comandos:

• o comando systemctl(1) controla o sistema systemd e o gestor de serviço (CLI),

• o comandosystemsdm(1) controla o sistema systemd e o gestor de serviço (GUI),

• O comando journalctl(1) consulta o journal do systemd,

• o comando loginctl(1) controla o gestor de login do systemd e

• o systemd-analyze(1) analisa a performance do arranque do sistema.

Aqui está uma lista dos comandos típicos do systemd. Para os significados exactos, por favor leia os manuais relevantes.

Aqui, "$unit" nos exemplos em cima pode ser um único nome de unidade (sufixos como .service e .target são opcionais) ou, em muitos casos, especificações de múltiplas unidades (a simbologia da shell "*", "?", "[]" utilizando fnmatch(3) serão correspondidos aos nomes primários de todas as unidades presentemente em memória).

Os comandos de alteração do estado do sistema nos exemplos em cima são tipicamente precedidos por "sudo" para obter os privilégios administrativos necessários.

Os resultados de "systemctl status $unit|$PID|$dispositivo" usam cores no ponto ("●") para sumarizar rapidamente o estado da unidade.

• Ponto "●" branco indica estado "inactivo" ou "desactivado".

• Ponto "●" vermelho indica um estado de "falha" ou "erro".

• Ponto "●" verde indica um estado "activo", "a reiniciar" ou "a activar".

Com uma instalação predefinida, muitos serviços de rede (veja Capítulo 6, Aplicações de rede) são arrancados como processos daemon após network.target durante o arranque do sistema pelo systemd. O "sshd" não é excepção. Vamos mudar isto para arranque a-pedido do "sshd" como um exemplo de personalização.

Primeiro, desactivar a unidade de serviço instalada no sistema

 $ sudo systemctl stop sshd.service
 $ sudo systemctl mask sshd.service

O sistema de activação de socket a-pedido dos serviços clássicos de Unix acontecia através do super-servidor indetd. Sob o systemd, pode ser activado o equivalente ao adicionar ficheiros de configuração de unidade *.socket e *.service.

sshd.socket para especificar um socket onde escutar

[Unit]
Description=SSH Socket for Per-Connection Servers

[Socket]
ListenStream=22
Accept=yes

[Install]
WantedBy=sockets.target

sshd@.service como o ficheiro de serviço correspondente do sshd.socket

[Unit]
Description=SSH Per-Connection Server

[Service]
ExecStart=-/usr/sbin/sshd -i
StandardInput=socket

Depois reinicie.

 $ sudo systemctl daemon-reload

O programa modprobe(8) permite-nos configurar o kernel Linux em execução a partir do processo de utilizador ao adicionar e remover módulos do kernel. O sistema udev (veja Secção 3.3, “O sistema udev”) automatiza a sua invocação para ajudar na inicialização dos módulos de kernel.

Existem módulos de não-hardware e módulos driver de hardware especial como os seguintes que precisam de ser pré-carregados ao listá-los no ficheiro "/etc/modules" (veja modules(5)).

Os ficheiros de configuração para o programa modprobe(8) estão localizados sob o directório "/etc/modprobes.d/" como explicado em modprobe.conf(5). (Se você deseja evitar que alguns módulos do kernel sejam carregados automaticamente, considere metê-los em lista negra no ficheiro "/etc/modprobes.d/blacklist".)

O ficheiro "/lib/modules/<version>/modules.dep" gerado pelo programa depmod(8) descreve as dependências dos módulos usados pelo programa modprobe(8).

O programa modinfo(8) mostra informação sobre um módulo do kernel Linux.

O programa lsmod(8) formata lindamente o conteúdo de "/proc/modules", e mostra que módulos do kernel que estão actualmente carregados.