#1 리눅스 시스템 부팅의 이해 : /sbin/init 프로그램

1. 서론

ㄱ. 리눅스 시스템 부팅 중 데몬 관리용 스크립트들과 배포본별로 제공하는 런레벨 관리자를(/sbin/init, /etc/init.d, /etc/rc*.d) 사용하지 않는 systemd 방식의 기본 init 시스템을 알아보자

2. 본론

ㄱ. 커널의 로딩과정을 살펴보면

1. 커널이 로드되고 나면, 메모리, 프로세서, I/O 등 여러 하드웨어를 초기화하고 설정한다.

2. 압축된 initramfs 이미지를 메모리의 미리 정해진 위치(SD카드 eMMC 등)로부터 읽어서, /sysroot/에 직접 풀고, 모든 필요한 드라이버를 로드함.

- 이는 LVM이나 소프트웨어 RAID와 같은 파일 시스템과 관련된 가상 장치를 초기화함.

3. 그 후, initramfs 프로세스를 마무리하고, 디스크 이미지가 차지했던 메모리를 모두 해제함.

그 뒤 커널은 루트 장치를 생성하여 읽기 전용으로 루트 파티션을 마운트하고 사용되지 않는 메모리를 해제함.

 - 이 시점에서, 커널은 메모리에 로드되어 작동가능하게 되지만, 시스템에 입력을 허용하는 사용자 응용 프로그램이 존재하지 않아 이러한 시스템을 사용하여 할 수 있는 작업은 많지 않음.

 사용자 환경을 설정하기 위해, 커널은 /sbin/init 프로그램을 실행함.

ㄴ. /sbin/init 프로그램

1. /sbin/init 프로그램(init 라고도 부름)은 나머지 부트 프로세스를 주관하며 사용자를 위한 환경을 설정합니다.

2. init 명령어를 시작할 때, 이는 시스템에서 자동으로 시작하는 모든 프로세스의 부모(0번 프로세스) 또는 조부모가 됩니다.

a. 먼저 /etc/rc.d/rc.sysinit 스크립트를 실행하여 환경 경로, 스왑 시작, 파일 시스템 확인, 시스템 초기화에 필요한 다른 단계를 실행합니다.

 예를 들어, 대부분의 시스템에서는 클럭을 사용하므로, rc.sysinit은 하드웨어 클럭을 초기화하기 위해 /etc/sysconfig/clock 설정 파일을 읽습니다.

 다른 예로, 초기화되어야 하는 특정 직렬 포트 프로세스가 있을 경우, rc.sysinit은 /etc/rc.serial 파일을 싱행합니다.

3. init 명령은 그 후 /etc/event.d 디렉토리에 있는 작업을 실행합니다. 이 디렉토리는 시스템이 각각의 SysV init 런레벨에 따라 어떻게 설정될지를 지정합니다.

- 런레벨은 SysV /etc/rc.d/rc<x>.d/ (여기서 <x>은 런레벨 숫자) 디렉토리에 나열된 서비스들로 정의되는 시스템의 상태 또는 모드를 말합니다.

 SysV init 런레벨 시스템은 런레벨을 초기화할 때 init이 어떤 프로그램을 실행하거나 중단할 지를 제어하기 위한 기준 프로세스를 제공합니다. SysV init은 기존의 BSD 형식 init 프로세스보다 사용하기 수월하고 보다 유연하여 선택되었습니다.

 SysV init에 대한 설정 파일은 /etc/rc.d/ 디렉토리에 있습니다. 이 디렉토리안에는 rc, rc.local, rc.sysinit이 있고 옵션으로 rc.serial 스크립트와 다음의 디렉토리가 있습니다:

init.d/ rc0.d/ rc1.d/ rc2.d/ rc3.d/ rc4.d/ rc5.d/ rc6.d/

init.d/ 디렉토리에는 서비스를 제어할 때 /sbin/init 명령에 의해 사용되는 스크립트가 들어 있습니다. 번호 매겨진 각 디렉토리는 Red Hat Enterprise Linux에서 기본값으로 설정된 6개의 런레벨을 나타냅니다.

 - 런레벨

 SysV init 런레벨은 다른 시스템은 다른 방식으로 사용될 수 있다는 개념을 바탕으로 하고 있습니다. 예를 들어, 서버는 X 윈도우 시스템에 자원을 빼앗기지 않으면 보다 효과적으로 실행될 수 있습니다. 또한, 디스크 오류를 수정할 때와 같이 시스템 관리자가 진단 업무를 수행하기 위해 시스템을 더 낮은 런레벨에서 실행할필요가 있는 경우가 있을 것입니다.

 주어진 런레벨의 특성은 init을 사용하여 중지시켜야 할 서비스와 시작해야 할 서비스를 결정합니다 예를 들어, 런레벨 1 (단독 사용자 모드)에서는 모든 네트워크 서비스가 중지되는 반면, 런레벨 3에서는 이러한 서비스를 시작합니다. 주어진 런레벨에서 중지하거나 시작할 서비스를 지정함으로서 init은 사용자가 일일히 서비스를 중지하거나 시작하지 않고 컴퓨터의 모드를 빠르게 변경할 수 있습니다.

 다음은 Red Hat Enterprise Linux에서 기본값으로 지정된 런레벨 예시입니다:

0 - 정지  1 - 단독 사용자 텍스트 모드  2 - 사용되지 않음 (사용자 정의 가능)  3 - 완전 다중 - 사용자 텍스트 모드  4 - 사용되지 않음 (사용자 정의 가능)  5 - (X-기반 로그인 화면을 사용한) 완전 다중 - 사용자 그래픽 모드  6 - 재부팅

 일반적으로, 사용자는 런레벨 3이나 5에서 리눅스를 실행함 - 둘 다 완전한 다중 사용자 모드이기 때문.

 런레벨 2와 5를 특별한 필요에 따라 사용자 정의하기도 함 - 이 둘은 사용되지 않기 때문에.

 시스템에 대한 디폴트 런레벨은 /etc/inittab에 열거되어 있다. 시스템에 해당하는 디폴트 런레벨을 찾으려면, /etc/inittab의 하단 부분에서 다음과 유사한 행을 찾아보면 된다.

id:5:inidefault:

 이 예시에서 열거된 리폴트 런레벨은 5로 첫번째 콜론 이후에 있는 숫자이다. 이를 변경하려면 루트로 /etc/initab을 수정합니다.

※ /etc/inittab을 편집할 때 잘못할 경우 시스템이 부팅되지 않을 수 있다.

4. 다음으로, init 명령은 시스템에 대한 소스 기능 라이브러리 /etc/rc.d/init.d/functions를 설정하여, 프로그램의 시작, 종료, PID 결정 방법을 설정합니다. 

 init 프로그램은 /etc/inittab에서 기본값으로 지정된 런레벨에 대한 올바른 rc 디렉토리에 따라 모든 백그라운드 프로세스를 시작합니다. rc 디렉토리는 제시된 런레벨에 상응하는 숫자로 번호가 매겨집니다. 예를 들어, /etc/rc.d/rc5.d/는 런레벨 5에 대한 디렉토리입니다.

 런레벨 5로 부팅할 때, init 프로그램은 /etc/rc.d/rc5.d/ 디렉토리를 보고 시작 및 중지할 프로세스를 결정합니다.

다음은 /etc/rc.d/rc5.d/ 디렉토리의 예시 목록입니다.

 

K05innd -> ../init.d/innd K05saslauthd -> ../init.d/saslauthd K10dc_server -> ../init.d/dc_server K10psacct -> ../init.d/psacct K10radiusd -> ../init.d/radiusd K12dc_client -> ../init.d/dc_client K12FreeWnn -> ../init.d/FreeWnn K12mailman -> ../init.d/mailman K12mysqld -> ../init.d/mysqld K15httpd -> ../init.d/httpd K20netdump-server -> ../init.d/netdump-server K20rstatd -> ../init.d/rstatd K20rusersd -> ../init.d/rusersd K20rwhod -> ../init.d/rwhod K24irda -> ../init.d/irda K25squid -> ../init.d/squid K28amd -> ../init.d/amd K30spamassassin -> ../init.d/spamassassin K34dhcrelay -> ../init.d/dhcrelay K34yppasswdd -> ../init.d/yppasswdd K35dhcpd -> ../init.d/dhcpd K35smb -> ../init.d/smb K35vncserver -> ../init.d/vncserver K36lisa -> ../init.d/lisa K45arpwatch -> ../init.d/arpwatch K45named -> ../init.d/named K46radvd -> ../init.d/radvd K50netdump -> ../init.d/netdump K50snmpd -> ../init.d/snmpd K50snmptrapd -> ../init.d/snmptrapd K50tux -> ../init.d/tux K50vsftpd -> ../init.d/vsftpd K54dovecot -> ../init.d/dovecot K61ldap -> ../init.d/ldap K65kadmin -> ../init.d/kadmin K65kprop -> ../init.d/kprop K65krb524 -> ../init.d/krb524 K65krb5kdc -> ../init.d/krb5kdc K70aep1000 -> ../init.d/aep1000 K70bcm5820 -> ../init.d/bcm5820 K74ypserv -> ../init.d/ypserv K74ypxfrd -> ../init.d/ypxfrd K85mdmpd -> ../init.d/mdmpd K89netplugd -> ../init.d/netplugd K99microcode_ctl -> ../init.d/microcode_ctl S04readahead_early -> ../init.d/readahead_early S05kudzu -> ../init.d/kudzu S06cpuspeed -> ../init.d/cpuspeed S08ip6tables -> ../init.d/ip6tables S08iptables -> ../init.d/iptables S09isdn -> ../init.d/isdn S10network -> ../init.d/network S12syslog -> ../init.d/syslog S13irqbalance -> ../init.d/irqbalance S13portmap -> ../init.d/portmap S15mdmonitor -> ../init.d/mdmonitor S15zebra -> ../init.d/zebra S16bgpd -> ../init.d/bgpd S16ospf6d -> ../init.d/ospf6d S16ospfd -> ../init.d/ospfd S16ripd -> ../init.d/ripd S16ripngd -> ../init.d/ripngd S20random -> ../init.d/random S24pcmcia -> ../init.d/pcmcia S25netfs -> ../init.d/netfs S26apmd -> ../init.d/apmd S27ypbind -> ../init.d/ypbind S28autofs -> ../init.d/autofs S40smartd -> ../init.d/smartd S44acpid -> ../init.d/acpid S54hpoj -> ../init.d/hpoj S55cups -> ../init.d/cups S55sshd -> ../init.d/sshd S56rawdevices -> ../init.d/rawdevices S56xinetd -> ../init.d/xinetd S58ntpd -> ../init.d/ntpd S75postgresql -> ../init.d/postgresql S80sendmail -> ../init.d/sendmail S85gpm -> ../init.d/gpm S87iiim -> ../init.d/iiim S90canna -> ../init.d/canna S90crond -> ../init.d/crond S90xfs -> ../init.d/xfs S95atd -> ../init.d/atd S96readahead -> ../init.d/readahead S97messagebus -> ../init.d/messagebus S97rhnsd -> ../init.d/rhnsd S99local -> ../rc.local

 위 목록처럼, 실제 서비스를 시작하고 중지하는 어떤 스크립트도 /etc/rc.d/rc5.d/ 디렉토리에 위치하고 있지 않습니다. 대신, /etc/rc.d/rc5.d/에 있는 모든 파일은 /etc/rc.d/init.d/ 디렌토리에 위치한 스크립트에 대한 심볼릭 링크합니다. 심볼릭 링크는 각각의 rc 디렉토리에 사용되며, 원래의 스크립트에는 영향을 미치지 않고 심볼릭 링크를 생성, 수정, 삭제하는 것으로 런레벨을 재설정할 수 있습니다.

여기서 각 심볼릭 링크 앞에는 S나 K가 붙게 되는데 K는 런레벨에서 종료시켜야 할 프로세스, S는 런레벨에서 시작되는 프로세스 입니다.

 init 명령은 디렉토리에 있는 모든 K 심볼릭 링크를 /etc/rc.d/init.d/<comment> stop 명령을 내려서 중단합니다. 여기서 <command>는 중단될 프로세스를 말합니다. 그 후, 모든 S 심볼릭 링크를 /etc/rc.d/init.d/<command> start 명령을 내려서 시작합니다.

각 심볼릭 링크에는 시작순서 지정을 위한 번호가 매겨집니다. 서비스의 시작 또는 중지의 순서는 이러한 번호를 바꾸어 변경될 수 있습니다. 낮은 번호가 우선으로 시작되며 같은 번호의 링크는 알파벳 순으로 시작됩니다.

init 명령이 런레벨에 따라 적절한 rc 디렉토리를 처리한 후, Upstart는 /sbin/mingetty 프로세스를 /etc/event.d 디렉토리의 작업 정의에 따라 런레벨에 할당된 각각의 가상 콘솔(로그인 프롬프트)에 대해 실행합니다. 런레벨 2부터 5까지는 모두 6개의 가상 콘솔을 가지며, 런레벨 1(단일 사용자 모드)은 하나만을 가지며, 런 레벨 0과 6은 가상 콘솔이 없습니다. /sbin/migetty 프로세스는 tty 장치에 대한 통신 경로를 열고, 그 장치의 모드를 설정, 로그인 프롬프트를 표시한 후, 사용자의 사용자명과 암호를 입력받아 로그인 과정을 진행합니다.

 

 런레벨 5에서 Upstart는 /etc/X11/prefdm라는 스크립트를 실행합니다. prefdm 스크립트는 지정된 X 디스플레이 관리자 - 이는  /etc/sysconfig/desktop의 내용에 따라 dfm, kdm, xdm 등이 될 수 있습니다.

 실행이 완료되면, 시스템은 런레벨 5에서 작동하고 로그인 화면이 나타나게 됩니다.