리눅스는 플로피나 하드디스크로부터 부팅될 수 있다. 리눅스를 설치하고 부팅하는 방법에 관해서는 "Installation and Getting Started guide"를 참고하기 바란다.
일단 PC에 전원이 들어오게 되면, BIOS는 우선 시스템의 하드웨어에 문제가 없는지 다양한 테스트를 해보게 된다. [1] 그리고 문제가 없다면 부팅을 시작시킨다. BIOS는 먼저 어느 디스크 드라이브로부터 부팅을 시작할 것인지 선택하는데, 보통 첫번째 플로피 드라이브에 플로피가 들어있다면 플로피로부터 부팅하려 할 것이고, 그렇지 않다면 첫번째 하드디스크로부터 부팅을 시도할 것이다.(이 순서는 다르게 설정할 수도 있다.) 그리고 디스크의 첫번째 섹터를 읽어 들이는데, 이것이 바로 부트 섹터(boot sector)이다. 또한 하드디스크가 여러 파티션을 갖고 있는 경우에는 부트 섹터를 각각 따로 갖게되는데, 이때는 디스크의 첫번째 섹터를 마스터 부트 레코드(master boot record) 라고 부르기도 한다.
부트 섹터에는 작은 프로그램(섹터 하나에 들어갈 수 있을만큼 작은)을 넣어두는데, 이 프로그램이 운영체제를 읽어들이고 실행을 시키게 된다. 플로피 디스크로부터 리눅스를 부팅할 때는, 이 프로그램이 디스크의 첫번째 몇백 블록(물론 커널의 크기에 따라 달라진다)을 메모리의 특정장소로 읽어들인다. 리눅스 부트 플로피에는 파일시스템이 없어서, 커널은 그저 연속적인 섹터들 안에 그대로 저장된다. 이렇게 하는 이유는 부팅 과정을 좀더 간단하게 하기 위해서이다. 하지만, LILO 즉 리눅스 로더(LInux LOader)를 사용하면 파일시스템이 있는 플로피에서도 부팅을 할 수가 있다.
하드 디스크에서 부팅할 때는, 우선 마스터 부트 레코드의 프로그램이 파티션 테이블(이것도 역시 마스터 부트 레코드 안에 있는 정보이다)을 검사한다. 그리고 이 과정을 통해 어느 파티션이 활성화된 파티션(즉 부팅이 가능하다고 표지된 파티션)인지를 알아본 후에, 그 파티션의 부트 섹터를 읽어서 그 코드를 실행시킨다. 그러나 이 부트 섹터의 역할은 플로피의 경우와 좀 달라서 이것은 커널을 파티션으로부터 읽어들이고 실행시켜야 한다. 그런데, 각 파티션에는 파일시스템이 존재하므로 플로피의 경우처럼 디스크를 단순히 순차적으로 읽을 수는 없다. 이 문제를 해결하기 위한 여러 방법들이 있는데, 그 중에 가장 많이 쓰는 것이 바로 LILO이다. LILO는 커널이 어느 섹터에 위치하는 지를 미리 파악해 두었다가, 부팅때 이 정보를 가지고 커널을 읽어들이는 방법을 쓴다. 이 방식은 파일시스템이 없는 파티션을 따로 만들어서 커널을 저장하는 것보다 휠씬 효율적이다. (LILO의 동작에 관해 더욱 자세한 내용은 관련 문서를 참조하기 바란다.)
LILO로 부팅을 하게 되면, 보통 기본 설정된 커널로 부팅이 된다. 그러나 설정을 바꿔주면 몇가지 다른 커널을 사용해 부팅할 수도 있고, 심지어 아예 다른 운영체제로도 부팅이 가능하다. 그래서 부팅시에 어떤 커널이나 운영체제로 부팅을 할 것인지 사용자가 직접 고를 수 있다. 즉, 부팅시 LILO가 떴을 때, alt, shift 또는 ctrl 키를 누른 후 선택을 입력하게 할 수도 있고, 아예 언제나 입력을 요구하도록 설정할 수도 있다. 선택을 하지 않는다면, 지정된 대기 시간이 지난후 기본 설정으로 부팅이 될 것이다.
또한 LILO는 커널에 명령행 인자(kernel command line argument)를 전달하는 데도 유용하게 쓰인다.
플로피로부터의 부팅이든 하드 디스크로부터의 부팅이든 각자 장단점이 있지만, 번거로운 플로피 부팅보다는 하드 디스크 부팅이 보통 더 빠르고 산뜻한 방법이다. 다만, 시스템을 설치한 후 바로 하드 디스크로 부팅을 시도하는 것은 문제를 발생시킬 소지가 많으므로, 보통은 일단 플로피로 부팅을 해보고 시스템에 문제가 없는 것을 확인한 후, LILO를 설치하고 하드 디스크 부팅을 하게 되는 일이 많다.
일단 리눅스 커널이 메모리 속으로 읽혀지고나면, 진짜 부팅 과정이 시작된 것이라 볼 수 있다. 이제부터는 대략 다음과 같은 일이 일어나게 된다.
리눅스 커널은 압축된 형태로 설치되어 있다. 따라서 우선 압축을 풀어야 한다. 그래서 압축된 커널 이미지의 첫부분은 압축을 풀기 위한 작은 프로그램으로 되어 있다.
만약 특별한 텍스트 모드를 지원하는 super-VGA 카드가 설치되어 있다면, 리눅스가 어떤 모드를 사용해야 하는지 물어 볼 수 있다. 그러나 보통 커널 컴파일시에 미리 설정되므로, 그 이상 묻지는 않는다. 텍스트 모드의 선택은 LILO나 rdev를 통해서도 할 수 있다.
이런 과정이 끝나면, 커널은 어떤 하드웨어들이 장착되어 있는지 체크하고(하드 디스크, 플로피, 네트워크 어댑터 등), 적절한 장치드라이버를 설정한다. 이 동안에 어떤 장치가 인식되었는지를 보여주는 메시지가 출력된다. 예를 들면 다음과 같다.
LILO boot: Loading linux. Console: colour EGA+ 80x25, 8 virtual consoles Serial driver version 3.94 with no serial options enabled tty00 at 0x03f8 (irq = 4) is a 16450 tty01 at 0x02f8 (irq = 3) is a 16450 lp_init: lp1 exists (0), using polling driver Memory: 7332k/8192k available (300k kernel code, 384k reserved, 176k data) Floppy drive(s): fd0 is 1.44M, fd1 is 1.2M Loopback device init Warning WD8013 board not found at i/o = 280. Math coprocessor using irq13 error reporting. Partition check: hda: hda1 hda2 hda3 VFS: Mounted root (ext filesystem). Linux version 0.99.pl9-1 (root@haven) 05/01/93 14:12:20 |
이제 커널은 루트 파일시스템(root filesystem)을 마운트하려 할 것이다. 이 위치는 컴파일시에 지정될 수도 있고, rdev나 LILO를 통해 정해줄 수도 있다. 또한 파일시스템 타입은 자동적으로 감지된다. 만일, 적합한 파일시스템 드라이버를 커널에 포함시키지 않았다든지 하는 이유로, 파일시스템을 마운트하는 데 실패한다면 커널은 공황상태(panic)에 빠져들고 시스템은 그저 꺼지는 수 밖에 없다.(루트 파일시스템이 마운트되지 않으면 아무것도 할 수가 없다.)
루트 파일시스템은 흔히 읽기 전용으로만 마운트된다.(역시 위와 같은 방법으로 설정할 수 있다) 이렇게 하면 마운트한 상태에서도 파일시스템을 안전하게 점검할 수 있게 된다. 읽고 쓰기 가능하도록 마운트를 하고서 파일시스템을 점검하다가는 파일시스템이 손상을 입을 수도 있다.
그리고 나서, 커널은 init 프로그램을 백그라운드로 실행시킨다(/sbin/init). init는 가장 먼저 실행되는 프로세스이므로, 그 프로세스 번호는 1이 된다. init는 시스템 시작을 위한 다양한 작업을 수행하는데, 최소한 몇가지 필수적인 백그라운드 데몬을 실행하도록 되어 있다. init가 정확히 어떤 일을 하느냐는 설정에 따라 달라진다. init에 대한 더 자세한 정보는 Chapter 7에 설명하였다.
그 다음, init는 다중사용자 모드로 전환되며, getty를 가상 콘솔과 시리얼 라인 터미널들에 띄운다. getty는 사용자들이 가상 콘솔이나 시리얼 라인 터미널을 통해 로그인 할 수 있도록 해주는 프로그램이다. 또한 init가 어떻게 설정되느냐에 따라, 여기서 몇가지 다른 프로그램들을 실행하기도 한다.
이렇게 해서, 부팅은 완료되었다. 이제 시스템은 정상적으로 가동된다.
| [1] | 이것을 POST(power on self test)라고 부른다. |