유닉스 부팅의 개요

유닉스 부팅의 개요

1.1 부팅이란?

컴퓨터에서 부팅 이란 시작한다는 뜻으로 통용되는 용어이며, Bootstrapping 의 줄임말이다. Bootstrap이란 장화(부츠)를 손쉽게 신기 위해 잡아당길 수 있도록 되어 있는 손잡이가죽을 말하며, 결국 bootstrapping은 장화를 신듯이 시스템이 운영할 수 있는 준비를 하는 것을 뜻한다.
1.2. boot 과정

일반적인 UNIX의 부팅 과정에서 진행되는 일은 다음과 같다.

- Kernel의 loading 과 initialization
- Device detection 과 configuration
- System process 의 생성
- Operator intervention(single-user boot에서만 가능함)
- System 시작 스크립트 수행
- Multi-user operation

x86 계열의 부팅과정으로, 보다 구체화 시키면 다음과 같다.

- 전원이 들어오면 일단 BIOS가 시스템 하드웨어에 문제가 없는지 테스트한다.
- 첫번째 하드 디스크의 MBR(Master Boot Record)의 프로그램이 Partition Table을 검사하여 활성화(active)된 파티션의 부트 섹터를 읽어 그 코드를 실행한다. 해당 코드는 커널을 메모리로 읽어 들이는 역할을 한다.
- 커널은 자료구조를 초기화하고 필요한 커널 모듈을 읽어 들인다.
- Root file system 을 mount 한다.
- init 프로그램을 수행한다(init 프로그램이 다양한 스크립트를 수행하여 multi-user mode로 전환하게 된다).

1.3. 초기 프로세스의 생성

커널이 메모리에 올라오고 초기화 작업이 끝나는 시점에서 사용자 메모리 영역에 몇 개의 자발적(spontaneous) 프로세스(fork와 같은 방법으로 만들어지는 것이 아닌 프로세스)를 만든다. BSD계열에서는

- swapper : process 0
- init : process 1
- pagedaemon : process 2

등이며, System V 계열에서는

- sched : process 0
- init : process 1
- memory handler(각 시스템마다 차이가 있음)

등의 이름을 가지고 있다. 몇몇 초기 프로세스의 생성이 끝나면, 부팅 에 관한 커널의 임무는 여기서 끝나고 나머지 부팅 과정은 init process 가 주도한다.

1.4. 시작 스크립트

init 는 각종 스크립트를 수행하여 시스템 운영 환경을 구축한다. 스크립트의 수행구조는 BSD계열과 System V 계열이 약간 차이가 있다.
BSD계열은 /etc 하위에 rc 로 시작하는 파일들이 수행되는 스크립트이며, System V계열은 /etc/init.d 하위에 시작 스크립트들이 존재하고 이중 필요한 것들이 /etc/rc0.d, /etc/rc1.d 등의 디렉토리에 링크되어 사용된다.
어떤 시스템이든 시작 스크립트는 대략 다음과 같은 일들을 한다.

- 컴퓨터의 이름 setting
- time zone setting
- 시스템의 디스크들을 mount
- network interface를 configuration
- 각종 daemon 과 network service 를 시작

우리는 솔라리스가 따르고 있는 System V 방식의 시작 스크립트에 대해 자세히 알아보도록 하겠다.

1.5. run level

System V 계열의 init daemon 은 run level 이라는 것을 지원한다. Run level은 시스템 자원을 서로 다르게 조합하여 운영하는 것을 가능케 하는데 시작 스크립트도 이에 따라 여러 부분으로 나누어져 있다.

System V에서는 다음과 같이 8개의 run level 을 제공한다.

Run Level		Functionality
0		Power down state : 시스템과 주변장치의 power 를 내려도 안전한 레벨
1		System Administration state : 다른 log-on 한 사용자에게 영향을 주지 않고 관리 업무를 수행할 때 사용
2		Multiuser mode : NFS 외의 모든 서비스가 제공되는 상태
3		Networked Multiuser mode : 일반적인 operating mode
4		Alternative Multiuser mode : 현재 사용되지 않는 run level
5		Firmware state : maintenance activity를 위해 사용
6		Shutdown and reboot state : 보통상태에서 reboot 할 때 사용
S		Single-user mode

 

솔라리스의 부팅

2.1. 솔라리스 부팅의 개요

솔라리스는 다음과 같은 네 단계를 거쳐 부팅이 수행된다. 일단 BIOS 단계에서 시스템의 하드웨어적인 이상유무를 판단하고, MBR을 읽어 들이고, 커널을 인식시킨 후에 init 프로세서를 통해 부팅을 마무리 하게 된다. 그럼 각 과정에 대해 조금 더 깊이 들어가 보자.

2.2. BIOS 단계

시스템의 전원을 켰을 때 BIOS 는 시스템에 H/W와 메모리를 검사하기 위해 Self-test를 실시한다. 에러가 발견되지 않았을 경우, BIOS는 첫번째 부트 섹터(MBR)에 저장된 mboot를 메모리에 적재하고 수행한다.

2.3. boot program 단계

mboot는 활성화(active)된 파티션을 찾아서, pboot를 메모리에 적재하고 수행시킨다. 그리고 pboot는 디스크 안에 있는 secondary boot program을 메모리에 적재하기 위한 primary boot proram인 bootblk을 메모리에 적재한다. 기본적으로 파란 화면에서 10초간 기다리도록 설정되어 있는데, 부팅 가능한 파티션이 여러 개라면 이 화면에서 선택하여 부팅을 할 수 있다. Bootblk는 secondary boot program 인 boot.bin 이나 ufsboot 를 찾아 수행하는데, boot.bin 이나 ufsboot는 /etc/bootrc 스크립트를 수행하기 위해 command interpreter를 시작한다.

2.4. 커널 인식 단계

core kernel 이 메모리에 올라온 이후 자신의 데이터 구조를 초기화하고, 모듈들을 메모리에 적재한다. 필요한 모듈을 불러온 이후에 커널은 /sbin/init 프로그램을 수행한다.

2.5. init 단계

커널에서 init 를 호출한 이후부터는 init 프로세스가 /etc/inittab 파일의 내용을 바탕으로 마지막 부팅 작업을 하기 시작한다.
각 run level 별로 수행되는 디렉토리와 파일을 알아보고, 특히 우리가 일반적으로 사용하는 run level 3 이 수행되는 경우에 대해서 심층있게 알아보도록 하자.
/etc/ 디렉토리 아래에는 다음과 같은 파일들이 존재하는데 그림으로 알아보도록 하자.

run level 들이 명시되어 있는 파일인 /etc/inittab 파일을 조금만 살펴 보도록 하자.

sS:s:wait:/sbin/rcS                  >/dev/msglog 2<>/dev/msglog s0:0:wait:/sbin/rc0                   >/dev/msglog 2<>/dev/msglog s1:1:respawn:/sbin/rc1            >/dev/msglog 2<>/dev/msglog s2:23:wait:/sbin/rc2                 >/dev/msglog 2<>/dev/msglog s3:3:wait:/sbin/rc3                   >/dev/msglog 2<>/dev/msglog s5:5:wait:/sbin/rc5                   >/dev/msglog 2<>/dev/msglog s6:6:wait:/sbin/rc6                   >/dev/msglog 2<>/dev/msglog

위의 내용은 /etc/inittab 파일의 중간 부분을 발췌한 것이다. 눈치가 빠른 사람은 금방 알아챘겠지만, s3로 시작하는 부분이 run level 3일 경우에 관련된 부분이다. 따라서 run level 3일 경우에 /sbin/rc3를 실행하게 된다.
물론 inittab 파일 안에 보면 전후에 실행되는 default 필드들이 있으나 여기서는 생략하도록 하겠다.

그럼 /sbin/rc3 파일을 살펴보도록 하자.

if [ -d /etc/rc3.d ]; then         for f in /etc/rc3.d/K*;         do              if [ -s $f ];              then                    case $f in                            *.sh)    .                $f ;;                            *)         /sbin/sh    $f stop ;;                     esac              fi          done          for f in /etc/rc3.d/S*;          do                if [ -s $f ];                then                      case $f in                              *.sh)     .                 $f ;;                              *)          /sbin/sh     $f start ;;                      esac                fi           done fi

위의 파일 역시 중간 부분을 발췌하였다. 이 부분은 /etc/rc3.d 디렉토리의 여러 데몬들을 구동시키는 스크립트인데, 보는 바와 같이 /etc/rc3.d 디렉토리의 파일들 중에 S로 시작하는 파일에는 start 인수를 넘겨서 시작하도록 하고, K로 시작하는 파일들은 stop 인수를 넘긴다. 한번 자신의 /etc/rc3.d 디렉토리를 살펴보고 파일명을 살펴보도록 하자.

2.6. run level 바꾸기

run level 을 바꾸는 방법에는 여러가지가 있다. 그 중에 유용하게 쓰이는 init 명령을 살펴보도록 하자.
지금 우리가 디스크에 문제가 생겨서, single-user mode 로 부팅을 했다고 가정하자. 문제를 해결하고 원래대로 부팅을 하고 싶은데 우리는 reboot 작업을 거쳐야 할까? 물론 아니다. 다음과 같이 명령을 내리면 된다.

# init 3

위의 명령으로 run level 3로 들어가게 할 수 있다.
숫자 부분에 올 수 있는 인수로는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, s 가 있다.