Sistemas Operacionais Prof. André Y. Kusumoto

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1 Sistemas Operacionais Prof. André Y. Kusumoto Laboratório - Linux

2 Linux Linux é ao mesmo tempo um kernel (ou núcleo) e o sistema operacional que roda sobre ele, dependendo do contexto em que você encontrar a referência. O kernel Linux foi criado em 1991 por Linus Torvalds, então um estudante finlandês, e hoje é mantido por uma comunidade mundial de desenvolvedores (programadores individuais e empresas como a IBM, a HP e a Hitachi), coordenada pelo mesmo Linus. O Linux adota a GPL, uma licença de software livre o que significa, entre outras coisas, que todos os interessados podem usá-lo e redistribuí-lo, nos termos da licença. 2/21

3 Linux Aliado a diversos outros softwares livres, como o KDE, o GNOME, o Apache, o Firefox, os softwares do sistema GNU e o OpenOffice.org, o Linux pode formar um ambiente moderno, seguro e estável para desktops, servidores e sistemas embarcados. Hoje em dia, um sistema operacional Linux completo (ou uma distribuição de Linux ) é uma coleção de softwares (livres ou não) criados por indivíduos, grupos e organizações ao redor do mundo, tendo o Linux como seu núcleo. Companhias como a Red Hat, a Novell/SUSE, a Mandriva, bem como projetos de comunidades como o Debian, o Ubuntu e o Slackware, compilam o software e fornecem um sistema completo, pronto para instalação e uso. 3/21

4 Bootstrapping Inicialização do Linux Termo equivalente a "inicializar o computador". Os recursos normais fornecidos pelo sistema operacional não se encontram disponíveis durante o processo de inicialização de modo que o computador tem de "se virar sozinho". Durante o bootstrapping, o kernel é carregado na memória e começa a ser executado. É executada uma série de tarefas e o sistema é tornado então disponivel aos usuários. Quando o computador é ligado, ele executa o código de boot que se encontra armazenado em ROM. Esse código tenta descobrir como carregar e iniciar o seu kernel. O kernel sonda o hardware do sistema e depois gera o processo init do sistema que sempre é PID 1. Várias coisas têm de acontecer antes de um prompt de login poder aparecer na tela. Os sistemas de arquivos têm de ser verificados e montados e dos daemons de sistema inicializados. Esses procedimentos são gerenciados por uma série de scripts shell que são executados em sequencia por init. 4/21

5 Booting automático e manual Inicialização do Linux Os sistemas Linux podem ser inicializados tanto no modo automático quanto manual. No modo automático, o sistema executa o procedimento de inicialização completo por sua conta, sem qualquer ajuda externa. No modo manual, o sistema segue o procedimento automático até um determinado ponto para então passar o controle a um operador antes da maioria dos scripts de inicialização ter sido executada. Neste ponto, o computador se encontra em "modo monousuário". Normalmente, você terá de fazer um boot manual quando algum problema interferir no boot automático, por exemplo, no caso de um sistema de arquivos corrompido ou de uma interface de rede configurada de forma inadequada. 5/21

6 Etapas do processo de incialização Inicialização do Linux Um processo de bootstrapping típico consiste em seis etapas distintas: Carga e inicialização do kernel Detecção e configuração de dispositivos Criação de processos de sistemas Intervenção do operador (somente no boot manual) Execução dos scripts de inicialização do sistema Operação multiusuário Os administradores têm pouco controle sobre a maioria das etapas. A maior parte da configuração de bootstrap se realiza na edição dos scripts de inicialização do sistema. 6/21

7 Inicialização do kernel Inicialização do Linux O kernel Linux é por si só é um programa, e a primeira tarefa de bootstrapping é obter este programa na memória de forma que ele possa ser executado. O nome do caminho do kernel usualmente é /vmlinuz ou /boot/vmlinuz. O Linux implementa um processo de carga em dois estágios. Durante o primeiro estágio, a ROM do sistema carrega na memória um pequeno programa de boot proveniente do disco. Esse programa organiza para que o kernel seja carregado. O kernel efetua testes de memória para descobrir quanta memória RAM está disponível. O kernel imprime na console uma mensagem informando a quantidade total de memória física. 7/21

8 Configuração de hardware Inicialização do Linux Uma das primeiras tarefas do kernel é verificar o ambiente da máquina para ver que o hardware está presente. Ao construir um kernel para seu sistema, você o informa sobre que dispositivos de hardware ele deve esperar encontrar e quando o kernel começa a executar, ele tenta localizar e inicializar cada dispositivo sobre os quais você informou. 8/21

9 Processos de sistema Inicialização do Linux Assim que tiver terminado a inicialização básica, o kernel cria vários processos "espontâneos" no espaço do usuário. O número e a natureza dos processos espontâneos variam de sistema para sistema. De todos os processos, somente o init é realmente um processo de usuário totalmente preparado. Assim que os processos espontâneos tiverem sido criados, o papel do kernel no bootstrapping estará completado. 9/21

10 Execução de scripts de inicialização Inicialização do Linux No momento em que o sistema estiver pronto para executar seus scripts de inicialização, ele é reconhecidamente Linux. Muito embora ele ainda não pareça com um sistema totalmente inicializado, não há mais nenhuma etapa "mágica" no processo de inicialização. Os scripts de inicialização são simplesmente scritps shell comuns e são selecionados e executados por init de acordo com um algoritmo que, embora algumas vezes tortuoso, é relativamente compreensível. Operação multiusuário Depois dos scripts de inicialização terem sido executados, o sistema estará totalmente operacional, exceto pelo fato de que ninguém estará apto a fazer o login. Para os logins serem aceitos num determinado terminal, um processo getty tem de estar executando, o init gera diretamente estes processos getty, completando o processo de inicialização; 10/21

11 Boot Loaders O que seria da vida sem opções? Nos dias de hoje podemos optar por um de dois boot loaders: LILO e GRUB. LILO: o boot loader tradicional do Linux O LILO vem com quase todas as distribuições do Linux, entre as quais Red Hat, SuSE e Debian. O LILO é o boot loader mais tradicional do Linux, ele é muito estável e bem documentado. 11/21

12 GRUB: o loader GRand Unified Boot Boot Loaders O GRUB é o novo rico recém-chegado; ele é mais flexível e também mais complexo. GRUB é um substituto completo do LILO. É uma opção do mercado de reposição que poder ser acrescentada a qualquer sistema Linux.; ele também recebe apoio oficial do Red Hat. O GRUB é particularmente popular entre os usuários que rodam uma variedade de sistemas operacionais (como Windows, OpenBSD, etc) na mesma máquina. 12/21

13 Boot múltiplo Boot Loaders Já que vários sistemas operacionais rodam em PCs, é relativamente comum configurarse uma máquina capaz de inicializar através de vários sistemas diferentes. Para que isso funcione, precisamos configurar um boot loader para reconhecer todos os sistemas operacionais distintos presentes nos discos. LILO e GRUB são as melhores opções para um sistema que tenha uma partição Linux. O GRUB não é superior ao LILO. Qual o melhor? Pode valer a pena instalar o GRUB na esperança de minimizar dores de cabeça relativas a ambientes de boot múltiplo (compatibilidade), entretanto, não há uma resposta definitiva sobre qual o melhor. 13/21

14 Reinicializando e Desligando As máquinas UNIX e Linux eram muito frágeis em relação ao seu desligamento. Os sistemas modernos se tornaram menos sensíveis mas nem sempre é uma boa idéia desligar a máquina de maneira correta sempre que possível. O desligamento inadequado pode resultar desde problemas sutis a uma grande catástrofe. Em sistemas operacionais voltados ao mercado de consumo, reinicializar o sistema operacional é um primeiro tratamento apropriado para quase todos os problemas. Num sistema Linux, é melhor pensar duas vezes antes de reiniciar o sistema. Os sistemas Linux também levam um longo tempo para inicializar e vários usuários poderão ser incomodados. 14/21

15 Reinicializando e Desligando Diferentemente do bootstrapping, que pode ser feito basicamente de apenas um modo, há uma série de maneiras de se desligar ou reinicializar o sistema. São elas: Desligar a força elétrica Utilizar o comando shutdown Utilizar os comandos halt e reboot Utilizar telinit para modificar o nível de execução de init Utilizar o comando poweroff para informar o sistema para desligar a força elétrica. 15/21

16 Desligar a força elétrica Reinicializando e Desligando Até mesmo num pequeno sistema Linux, desligar a força elétrica não é uma boa maneira de efetuar o processo de desligamento do sistema. Há o risco de perdermos dados e deixarmos os arquivos de sistema num estado inconsistente. Isto posto, não significa porém que desligar a força elétrica seja o fim do mundo. No caso de uma inundação ou incêndio, é aceitável desligar a força elétrica caso não tenha tmpo suficiente para fazer toda a sequencia de desligamento. 16/21

17 Reinicializando e Desligando Shutdown: a maneira gentil de desligar um sistema shutdown é a maneira mais completa, segura e ponderada de iniciar o processo de parada ou de reinicialização ou de retornar ao modo monosuario. Você poderá solicitar ao comando shutdown para aguardar um pouco antes de desligar o sistema. Durante o período de espera, shutdown envia mensagens para usuários logados em intervalos progressivamente menores, alertando-os do downtime. Por padrão, os alertas simplesmente dizem que o sistema está sendo desligado e dá o tempo restante em que ele ainda ficará no ar. Também podemos fornecer uma pequena mensagem de nossa própria autoria. Por exemplo, é possível especificarmos um tempo de desligamento relativo. shutdown -h +15 "Desativando o sistema para reparo de disco emergencial. shutdown -r now 17/21

18 Reinicializando e Desligando halt: uma maneira mais simples de desligar um sistema O comando halt realiza as tarefas essenciais necessárias para desligar o sistema. reboot: reinicialização rápida e suja reboot é praticamente idêntico ao comando halt, porém ele faz com que a máquina seja reinicializada em vez de parar. reboot é chamado por shutdown -r. 18/21

19 Reinicializando e Desligando poweroff: solicita o Linux para desligar o sistema O comando poweroff é idêntico ao comando halt, exceto pelo fato que de após o Linux ter sido desativado, poweroff envia uma solicitação ao sistema de gerenciamento de energia para desligar a alimentação principal do sistema. Este recurso facilita o desligamento de máquinas remotas. 19/21

20 Referências Sistemas Operacionais. Conceitos e Aplicações. Silberschatz A., Galvin P. E Gagne G. Editora Campus CAMPOS, Augusto. O que é Linux. BR-Linux. Florianópolis, março de Disponível em <http://br-linux.org/faq-linux>. Consultado em 20/02/ /21

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