Démarrage du système

Démarrage de l’ordinateur

Séquence de démarrage

La séquence de démarrage du système est variable en fonction du système mais peut d’une manière générale être découpée selon les étapes définies ci-dessous.

démarrage de l’ordinateur ou amorçage ;
exécution du chargeur de démarrage ;
démarrage du noyau ;
lancement du processus init ;
lancement des scripts de démarrage.

Amorçage matériel

Après la mise sous tension, un programme stocké en mémoire morte sur la carte mère prend le contrôle. Sur les PC, ce programme est appelé le BIOS ou UEFI pour les dernières générations de carte mère. Pour la suite du cours nous ne verrons que le BIOS.

BIOS : Basic Input Output System ;
UEFI : Unified Extensible Firmware Interface ;
POST : Power On Self Test.

Séquence d’amorçage matériel :

mise sous tension de l’ordinateur ;
lecture BIOS/UEFI stocké en mémoire morte ;
BIOS effectue un autotest : POST ;
lecture des paramètres (périphériques de boot, …) ;
lancement du chargeur de démarrage trouvé.

Le chargeur de démarrage

Le chargeur de démarrage localise le noyau du système d’exploitation sur le disque, le charge et l'exécute.

La majorité des chargeurs sont interactifs, ils permettent :

de spécifier un noyau ;
de positionner des paramètres optionnels.

Spécification d’un noyau alternatif : un noyau de sauvegarde dans le cas où la dernière version compilée ne fonctionne pas.

Types de chargeurs

On peut retrouver généralement sous Linux :

Grub : GRand Unified Bootloader (le plus répandu) ;
Lilo : LInux LOader (délaissé par les développeurs) ;
Elilo : pour UEFI.

Pour la suite du cours nous utiliserons GRUB.

Le chargeur GRUB

Le chargeur GRUB est un programme de multiboot permettant de choisir entre plusieurs systèmes d’exploitation lors du démarrage.

La technique du chain-loading lui permet de démarrer une grande variété de systèmes d’exploitation. Il peut donc aussi bien charger des systèmes compatibles avec le multiboot que des systèmes non compatibles.

La configuration du GRUB est lue au démarrage du système.

Le Chain-loading est une technique qui permet à un chargeur de lancer un autre chargeur en l’encapsulant.

GRUB reconnaît nativement divers systèmes de fichiers.

Il fournit un interpréteur de commandes permettant le chargement manuel d’un système d’exploitation et le changement de la configuration au boot.

GRUB permet d’agir en interactif sur le démarrage.

GRUB peut être utilisé avec différentes interfaces. Beaucoup de distributions GNU/Linux utilisent le support graphique de GRUB pour afficher au démarrage de l’ordinateur un menu avec une image de fond et parfois un support de la souris.

GRUB peut télécharger des images de systèmes d’exploitations depuis un réseau et supporte donc les ordinateurs sans disques. Il peut donc décompresser ces images pour les charger ensuite.

Choix du système

GRUB fournit une interface avec menu à partir de laquelle vous pouvez choisir un système d’exploitation qui sera ensuite amorcé.

Ce menu est basé sur le fichier de configuration grub.conf qui se trouve dans le répertoire /boot/grub/.

En fonction des distributions, /etc/grub.conf peut être un lien symbolique vers ce fichier.

Lors des sélections dans le GRUB, le clavier est en qwerty.

Table 1. Les touches de sélection du menu de Grub
Touche	Action
[ENTREE]	Démarre le système sélectionné.
[e]	Édite la configuration du système.
[a]	Permet de modifier les arguments.
[c]	Permet d’utiliser l’interface Shell de GRUB.

La touche [ENTREE] permet de lancer l’initialisation du serveur.

Une fois le démarrage terminé, le système affiche les messages placés dans le fichier /etc/issue et propose de saisir un login puis un mot de passe pour se connecter.

La touche [e] permet d’éditer la configuration avant de démarrer. Il est alors possible de modifier les lignes en les éditant une à une avec la touche [e].

Après avoir édité la ligne sélectionnée, procéder à la modification puis valider la ligne modifiée en utilisant la touche [ENTREE].

Pour initialiser le système en tenant compte de ces modifications, utiliser la touche [b] (comme 'boot‘).

La touche [a] / [q] permet de modifier les arguments du noyau.

La touche [c] permet d' obtenir l’interface Shell de Grub.

Fichier /boot/grub/grub.conf

La première partie est constituée de lignes de commentaires décrivant la structure du fichier.

Aucune compilation de ce fichier de configuration ne sera nécessaire.

Explications des options :

Table 2. Variables du fichier /boot/grub/grub.conf
Variable	Observation
default=0	Correspond au système d’exploitation lancé par défaut. La première rubrique title porte le numéro 0.
timeout=5	GRUB amorcera automatiquement le système par défaut au bout de 5 secondes, à moins d’être interrompu.
splashimage	Déclaration de l’image qui s’affiche avec le chargeur Grub. Il faut indiquer l’emplacement de cette image. Les systèmes de fichiers n’étant pas encore montés, indiquer le disque et la partition de /boot (hd0,0), le chemin jusqu’à l’image grub/ et enfin le nom de votre image splash.xpm.gz.
hiddenmenu	Sert à masquer le menu Grub et après le délai du timeout, le système se lancera automatiquement en fonction de l’option default.
title	Il s’agit en fait du nom qui apparaîtra dans le menu Grub (exemple “ma distrib Linux préférée”). En règle général, le nom du système est choisi : exemple Fedora, Suse, Ubuntu, Vista, Xp, Frugal, etc,… et éventuellement la version du noyau. Un seul nom par rubrique title, il faut donc déclarer autant de lignes 'title' qu’il y a d’options de démarrage ou de systèmes installés.
root	Indique le disque puis la partition (hdx,y) où se trouvent les fichiers permettant l’initialisation du système (exemple : (hd0,0), correspondant à la partition /boot) pour ce "title".
kernel	Indique le nom du noyau à charger, son emplacement et les options utiles à son démarrage pour ce "title".
initrd	initrd (INITial RamDisk) charge un ramdisk initial pour une image de démarrage au format Linux et définit les paramètres adéquats dans la zone de configuration de Linux en mémoire pour ce "title".

Sécuriser GRUB

GRUB est par défaut très permissif. Certaines opérations interactives ne nécessitent pas d’authentification. Ainsi, il est possible d’exécuter des commandes root sans s’être authentifié !

L’accès au menu interactif doit être protégé.

Définir un mot de passe

Il faut définir un mot de passe avec la directive password dans le fichier /boot/grub/grub.conf.

La directive password est ajoutée dans la partie globale avant la directive title .

Quand la directive password est saisie dans /boot/grub/grub.conf, GRUB interdit tout contrôle interactif, jusqu’à ce que la touche [p] soit pressée et qu’un mot de passe correct soit entré.

Chiffrer le mot de passe

Le mot de passe peut être chiffré.

À l’aide d’un shell traditionnel :

[root]# grub-crypt >> /boot/grub/grub.conf

Dans le fichier grub.conf l’option [--encrypted] devra être ajoutée entre la directive password et le mot de passe chiffré.

Vous pouvez chiffrer votre mot de passe avec la commande grub-crypt.

Copiez le mot de passe chiffré dans votre fichier de configuration et indiquez dans la rubrique qu’il est chiffré.

[root]#  grub-crypt
Password : mdpauser1
Retype password : mdpauser1
$6$uK6Bc/$90LR/0QW.14G4473EaENd

Le hash du mot de passe fourni par la commande grub-crypt commence par un $6$ car l’algorithme utilisé est le SHA-512.

Table 3. Liste des algorithme de hachage des mots de passe
Préfixe	Algorithme utilisé
	DES
$1$	MD5
$2$, $2a$, $2x$, $2y$	bcrypt
$3$	NTHASH
$5$	SHA-256
$6$	SHA-512

Dans le but de récupérer ce mot de passe et de l’insérer directement dans le fichier grub.conf, utilisez la commande suivante :

[root]# grub-crypt >>/boot/grub/grub.conf

Pour agir sur l’interactivité du démarrage, utiliser la touche [p] pour saisir le mot de passe et ensuite disposer des options permettant d’agir sur le lancement du noyau.

Lancement verrouillé

Le lancement d’un système peut être verrouillé avec la directive lock positionnée en dessous de la ligne title à verrouiller.

Le mot de passe sera systématiquement demandé.
Pourquoi verrouiller le lancement d’un système ? L’administrateur peut prévoir une rubrique qui lancera son système en mode single. Aucun utilisateur ne devra donc utiliser cette rubrique.
Il est possible d’affecter un mot de passe différent pour chaque menu. Pour cela il suffira de remettre une directive password avec un nouveau mot de passe dans chaque rubrique title.

Démarrage du noyau

Au démarrage du système, GRUB apparaît.

[ENTREE] active la configuration par défaut.

Une autre touche fait apparaître le menu du GRUB.

Niveaux de démarrage

Table 4. Les 6 niveaux de démarrage
s ou single	Le processus init démarre le système en mode mono-utilisateur. Par défaut l’utilisateur est connecté en tant que root sans fournir de mot de passe.
1 - 5	Le processus init démarre le système avec le niveau demandé.

Étapes du démarrage

Principales étapes du démarrage :

chargement du noyau (processus 0) ;
installation des périphériques via leur pilote ;
démarrage du gestionnaire de swap ;
montage du système de fichiers racine ;
création par le noyau du premier processus qui porte le numéro 1 ;
ce processus exécute le programme /sbin/init en lui passant les paramètres qui ne sont pas déjà gérés par le noyau.

Le processus init (généralités)

Les différents niveaux d’exécution

Table 5. Les 8 niveaux d’exécution (détaillés)
0	Arrête le système.
1	Mode mono-utilisateur (console).
2	Mode multi-utilisateurs. Les systèmes de fichiers sont montés. Le service réseau est démarré.
3	Sur-ensemble du niveau 2. Il est associé au démarrage des services de partage à distance.
4	Mode multi-utilisateurs spécifique au site informatique.
5	Sur-ensemble du niveau 3. Interface X-Window (graphique).
6	Redémarre le système.
s, S, single	Mode mono-utilisateur (single). Les systèmes de fichiers sont montés. Seuls les processus fondamentaux pour le bon fonctionnement du système sont activés. Un shell en mode root est activé sur une console. Le répertoire /etc n’est pas indispensable.

Il n’y a qu’un niveau d’exécution actif à la fois.

La commande init

La commande init permet de changer le niveau d’exécution courant .

Syntaxe de la commande init

init [-options] [0123456Ss]

Exemple :

[root]# init 5

La commande runlevel

La commande runlevel permet de connaître le niveau d’exécution courant.

Syntaxe de la commande runlevel

runlevel

Exemple :

[root]# runlevel
N 3

Dans cet exemple, le système se trouve au niveau d’exécution 3 - Multiuser.

Le N indique que le niveau d’exécution précédent était le démarrage du système. Après un init 5, le résultat de la commande serait alors :

[root]# runlevel
3 5

Il n’y a qu’un niveau d’exécution actif à la fois.

Le fichier /etc/inittab

Lors du démarrage, à la création du processus init, le niveau est celui défini dans GRUB ou sinon celui dans /etc/inittab.

Le niveau défini dans GRUB est prioritaire à celui défini dans inittab.

Aperçu du fichier /etc/inittab

# For information on how to write upstart event handlers, or how
# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).
# Default runlevel. The runlevels used 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:

Changement de niveau

Lorsqu’un changement de niveau est effectué, le processus init envoie un signal SIGTERM (15) à tous les processus non concernés par le nouveau niveau.

Un délai de 5 secondes est accordé afin que les processus se terminent correctement. Après ce délai, le processus init envoie un deuxième signal SIGKILL (9) à tous les processus non terminés.

init démarre ensuite les processus concernés par le nouveau niveau d’exécution.

Activer ou désactiver les terminaux

Pour activer ou désactiver les terminaux, il faut modifier la variable ACTIVE_CONSOLES dans le fichier /etc/sysconfig/init.

Exemples :

ACTIVE_CONSOLES="/dev/tty[1-6]" #Active les terminaux de 1 à 6

ACTIVE_CONSOLES="/dev/tty[1-6] /dev/tty8 /dev/tty9" #Active les terminaux de 1 à 6, le 8 et le 9

Ne pas oublier les “ “.

Le système doit être redémarré pour la prise en compte.

Au niveau de démarrage 5, le système ne prend pas en compte le fichier /etc/sysconfig/init.

En cas d’erreur de manipulation dans ce fichier, un moyen de redémarrer un serveur est de force le redémarrage en init 5 !

Autoriser à root l’accès aux terminaux

Par défaut, une console déclarée dans /etc/sysconfig/init n’est accessible que par les utilisateurs.

Il faut renseigner le fichier /etc/securetty en ajoutant le nom de ce nouveau terminal pour autoriser root à s’y connecter.

Exemple suivant, à la dernière ligne (tty6) le # est retiré permettant l’accès à root sur ce terminal.

console
#vc/1
#vc/2
#vc/3
#vc/4
#vc/5
#vc/6
#tty1
#tty2
#tty3
#tty4
#tty5
tty6

Le processus init (démon)

Démarrage des démons

init lance le script /etc/rc.d/rc.sysinit quelque soit le niveau.

Init exécute ensuite le script /etc/rc.d/rc en lui passant en paramètre le niveau d’exécution demandé

Script de démarrage des services

Pour chaque service, il y a un script de démarrage stocké dans /etc/rc.d/init.d.

Chaque script accepte au minimum en argument :

stop : pour arrêter le service ;
start : pour démarrer le service ;
restart : pour redémarrer le service ;
status : pour connaître l’état du service.

Répertoires d’ordonnancement

Pour chaque niveau d’exécution, il existe un répertoire correspondant : /etc/rc.d/rc[0-6].d/.

Ces répertoires contiennent les liens symboliques vers les scripts placés dans /etc/rc.d/init.d.

L’avantage du lien : il n’existe qu’un seul exemplaire du script du service.

Nom des liens

Mise en route (Start) : SXXnom

Arrêt (Kill) : KYYnom

XX et YY : nombre de 00 à 99 qui guide l’ordre d’exécution (Start ou Kill).

nom : nom exact du service à démarrer ou à arrêter tel qu’écrit dans /etc/rc.d/init.d/.

La somme des nombres est un complément à 100 : XX + YY = 100.

Cette méthode permet d’ordonnancer le démarrage et l’arrêt des services. Un service qui est démarré en premier doit être le dernier à s’arrêter. La liste étant lue dans l’ordre alphabétique.

Exemple :

Dans /etc/rc.d/rc3.d/, nous avons :

K15httpd
S10network
S26acpid

Donc, pour le niveau d’exécution 3 (rc3.d) :

le service httpd doit être arrêté (lettre K),
les services network et acpid doivent être lancés (lettre S) dans cet ordre (numéro du service network 10 plus petit que celui de acpid 26)

Le programme /etc/rc.d/rc

Ce programme est lancé par init avec le niveau d’exécution en paramètre.

Il comporte deux boucles.

Init lance le script rc avec le niveau X en paramètre.

Première boucle : lecture des scripts d’arrêt K… présents dans rcX.d.

Deuxième boucle : lecture des scripts de démarrage S… présents dans rcX.d.

Architecture de démarrage

Figure 1. Synthèse de l’arborescence système liée au démarrage

La gestion des services

Comme il n’existe qu’un seul exemplaire du fichier script par service sous /etc/rc.d/init.d, leur gestion est facilitée. La gestion des liens s’effectue soit :

manuellement avec la commande ln ;
avec la commande de gestion des services chkconfig.

La commande ln

Créer un lien symbolique manuellement.

Syntaxe de la commande ln

ln -s source destination

Exemple :

[root]# cd /etc/rc.d/rc2.d
[root]# ln –s ../init.d/numlock S85numlock

Il faut alors créer tous les liens (K ou S) pour chaque niveau de démarrage.

La commande chkconfig

La commande chkconfig permet de gérer un service.

Il faut les deux lignes suivantes au début de chaque script.

# chkconfig: [niveau_exécution] [num_start] [num_kill]
# description: [descriptif du script]

Exemple 1 :

# chkconfig: 2345 10 90
# description: Commentaires libres

Exemple 2 :

# chkconfig: -
# description: Commentaires libres

Le - après chkconfig: signifie que le service ne doit jamais être démarré.

Gérer et visualiser l’état d’un service

Syntaxe de la commande chkconfig

chkconfig [--options] [service]
chkconfig --level service on|off|reset

Exemple :

[root]# chkconfig --list network
network 0:arrêt 1:arrêt 2:arrêt 3:arrêt 4:arrêt 5:arrêt 6:arrêt

Table 6. Options de la commande chkconfig
Option longue	Description
--list	Visualise l’état des services (--list seul liste tous les services créés).
--add	Crée des liens symboliques.
--del	Supprime des liens symboliques.
--level	Modifie les liens symboliques.

La commande chkconfig --list lit les niveaux définis dans l’en-tête du service et affiche la configuration de démarrage du service.

Cette commande ne donne pas un état actuel du service.

Arrêt ne signifie pas que le service est arrêté, mais qu’il ne sera pas démarré au niveau spécifié.

Un autre moyen de visualiser les liens symboliques en une seule commande :

[root]# ls -l /etc/rc.d/rc*.d/*

Créer les liens symboliques

chkconfig --add service

Exemple :

[root]# chkconfig --add network
[root]# chkconfig --list network
network 0:arrêt 1:arrêt 2:marche 3:marche 4:marche 5:marche 6:arrêt

chkconfig --add lit les niveaux définis dans l’en-tête du service et crée les liens correspondants.

Exemple :

Fichier /etc/rc.d/init.d/nomduservice

# chkconfig: 235 90 10

chkconfig crée les liens S90… dans les répertoires définis /etc/rc.d/rc2.d, rc3.d et rc5.d et les liens K10… dans les répertoires restants /etc/rc.d/rc0.d, rc1.d, rc4.d et rc6.d

Afin d’éviter les incohérences, faire un chkconfig --del nomduservice avant le chkconfig --add.

Supprimer des liens symboliques

chkconfig --del nomduservice

Exemple :

[root]# chkconfig --del network
[root]# chkconfig --list network
network 0:arrêt 1:arrêt 2:arrêt 3:arrêt 4:arrêt 5:arrêt 6:arrêt

Modifier des liens symboliques

Syntaxe de la commande chkconfig

chkconfig [--level niveaux] service <on | off>

Exemple :

[root]# chkconfig –-level 235 atd on
[root]# chkconfig –-level 0146 atd off

--level

Spécification du niveau auquel est créé le lien symbolique.

Le lien permettant de lancer le service est créé (Sxx…).

off

Le lien permettant d’arrêter le service est créé (Kxx…).

Démarrage d’un service

Manuellement :

Avec un script de lancement :

/chemin/script  [status|start|stop|restart]

Exemple :

[root]#/etc/rc.d/init.d/crond start
Démarrage de crond :		[ OK ]
[root]#/etc/rc.d/init.d/crond status
crond (pid 4731) en cours d'exécution

Avec la commande service :

Syntaxe de la commande service

service script  [status|start|stop|restart]

Exemple :

[root]# service  crond  start
Démarrage de crond :		[ OK ]
[root]# service  crond  status
crond (pid 4731) en cours d'exécution

La commande service prend en compte tous les scripts placés dans /etc/rc.d/init.d.

La commande service n’existe que dans le monde des distributions RHEL !

Arrêt du système

Les opérations de maintenance, diagnostics, modifications de logiciels, ajouts et retraits de matériel, taches administratives, coupures électriques, … nécessitent parfois l’arrêt du système.

Cet arrêt peut être planifié, périodique ou impromptu et demander une réactivité immédiate.

Tous les systèmes Unix, y compris ceux fonctionnant sur PC doivent être mis hors service en utilisant les commandes décrites dans cette section.

Ceci garantit l’intégrité du disque et la terminaison propre des différents services du système.

Arrêt programmé du système :

utilisateurs prévenus de l’arrêt ;
applications arrêtées proprement ;
intégrité des systèmes de fichiers assurée ;
sessions utilisateurs stoppées.

En fonction des options, le système :

passe en mode mono-utilisateur ;
est arrêté ;
est redémarré.

Commandes de mise hors service :

init ;
shutdown ;
halt ;
reboot.

Commande shutdown

La commande shutdown éteint le système.

Syntaxe de la commande shutdown

shutdown [-t sec] [options] heure [message-avertissement]

Exemples :

[root]# shutdown –r +2 "arrêt puis reboot dans 2 minutes"
[root]# shutdown –r 10:30 "arrêt puis reboot à 10h30"
[root]# shutdown –h now "arrêt électrique"

Table 7. Options de la commande shutdown
Options	Commentaires
-t sec	Attendre sec entre le message d’avertissement et le signal de fin aux processus
-r	Redémarrer la machine après l’arrêt du système
-h	Arrêter la machine après l’arrêt du système
-P	Éteindre l’alimentation
-f	Ne pas effectuer de fsck en cas de redémarrage
-F	Forcer l’utilisation de fsck en cas de redémarrage
-c	Annuler un redémarrage en cours

heure : Quand effectuer le shutdown (soit une heure fixe hh:mm, soit un délai d’attente en minute +mm).

message-avertissement : Message à envoyer à tous les utilisateurs.

Commande halt

La commande halt provoque un arrêt immédiat du système.

[root]# halt

Cette commande appelle le processus init

halt ⇒ init 0

Commande reboot

La commande reboot provoque un redémarrage immédiat du système.

[root]# reboot

Cette commande appelle le processus init

reboot ⇒ init 6

Démarrage du système

Démarrage de l’ordinateur

Séquence de démarrage

Amorçage matériel

Le chargeur de démarrage

Types de chargeurs

Le chargeur GRUB

Choix du système

Fichier /boot/grub/grub.conf

Sécuriser GRUB

Définir un mot de passe

Chiffrer le mot de passe

Menu interactif verrouillé

Lancement verrouillé

Démarrage du noyau

Niveaux de démarrage

Étapes du démarrage

Le processus init (généralités)

Les différents niveaux d’exécution

La commande init

La commande runlevel

Le fichier /etc/inittab

Changement de niveau

Activer ou désactiver les terminaux

Autoriser à root l’accès aux terminaux

Le processus init (démon)

Démarrage des démons

Script de démarrage des services

Répertoires d’ordonnancement

Nom des liens

Le programme /etc/rc.d/rc

Architecture de démarrage

La gestion des services

La commande ln

La commande chkconfig

Gérer et visualiser l’état d’un service

Créer les liens symboliques

Supprimer des liens symboliques

Modifier des liens symboliques

Démarrage d’un service

Arrêt du système

Commande shutdown

Commande halt

Commande reboot