Capitolo 3. Inizializzazione del sistema

La Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) definisce un gestore di avvio come parte della specifica UEFI. Quando un computer viene acceso, il gestore dell'avvio è il primo stadio del processo di avvio che controlla la configurazione di avvio e, in base alle sue impostazioni, esegue poi il boot loader del sistema operativo specificato o il kernel del sistema operativo (solitamente il boot loader). La configurazione di avvio è definita dalle variabili memorizzate nella NVRAM, incluse variabili che indicano i percorsi del file system dei caricatori dei SO o dei kernel dei SO.

Una partizione di sistema EFI (ESP, EFI System Partition) è una partizione di dispositivo per archiviazione di dati che è utilizzata nei computer che sono conformi alla specifica UEFI. Il firmware UEFI accede ad essa quando un computer viene acceso, essa memorizza le applicazioni UEFI e i file che tali applicazioni devono eseguire, inclusi i boot loader dei sistemi operativi. (Nei sistemi PC vecchi può essere invece utilizzato il BIOS memorizzato nella MBR.)

Il bootloader è il secondo stadio del processo di avvio che è iniziato dall'UEFI. Carica l'immagine kernel del sistema e l'immagine initrd in memoria e passa il controllo ad esse. L'immagine initrd è l'immagine del file system radice ed il suo supporto dipende dal bootloader usato.

Il sistema Debian normalmente usa il kernel Linux xome kernel di sistema predefinito. L'immagine initrd per l'attuale kernel Linux 5.x è tecnicamente l'immagine initramfs (Initial RAM filesystem, file system RAM iniziale).

Sono disponibili molti bootloader e opzioni di configurazione.

	Avvertimento
	Non mettere mano ai bootloader senza aver creato supporti avviabili di ripristino (chiavette USB, CD o floppy) create da immagini nel pacchetto grub-rescue-pc. Questo permette di avviare il sistema anche senza un bootloader funzionante sul disco fisso.

Per i sistemi UEFI, GRUB2 prima legge la partizione ESP e usa l'UUID specificato per search.fs_uuid in "/boot/efi/EFI/debian/grub.cfg" per determinare la partizione del file di configurazione del menu di GRUB2 "/boot/grub/grub.cfg".

La parte della chiave del file di configurazione del menu di GRUB2 è simile a:

menuentry 'Debian GNU/Linux' ... {
        load_video
        insmod gzio
        insmod part_gpt
        insmod ext2
        search --no-floppy --fs-uuid --set=root fe3e1db5-6454-46d6-a14c-071208ebe4b1
        echo    'Loading Linux 5.10.0-6-amd64 ...'
        linux   /boot/vmlinuz-5.10.0-6-amd64 root=UUID=fe3e1db5-6454-46d6-a14c-071208ebe4b1 ro quiet
        echo    'Loading initial ramdisk ...'
        initrd  /boot/initrd.img-5.10.0-6-amd64
}

Per questa porzione di /boot/grub/grub.cfg, questa voce di menu significa quanto segue.

	Suggerimento
	si può abilitare la visualizzazione dei messaggi del log di avvio del kernel rimuovendo quiet in "/boot/grub/grub.cfg". Per fare la modifica in modo persistente, modificare la riga "GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet"" in "/etc/default/grub".

	Suggerimento
	Si può personalizzare la schermata grafica di GRUB impostando la variabile GRUB_BACKGROUND in "/etc/default/grub" in modo che punti al file dell'immagine o mettendo l'immagine stessa in "/boot/grub/".

Vedere "info grub" e grub-install(8).

Il sistema Debian normale è il quarto stadio del processo di avvio che viene iniziato dal mini-sistema Debian. Il kernel di sistema del mini-sistema Debian continua ad essere in esecuzione anche in questo ambiente. Il filesystem root viene cambiato da quello in memoria all'effettivo filesystem sul disco fisso.

Il programma init viene eseguito come primo programma con PID=1 per effettuare il processo principale di avvio di far partire molti programmi. Il percorso di file predefinito per il programma init è «/usr/sbin/init», ma può essere cambiato con un parametro di avvio del kernel come in «init=/percorso/del/programma_init».

"/usr/sbin/init" è un collegamento simbolico a "/lib/systemd/systemd" a partire da Debian 8 Jessie (rilasciata nel 2015).

	Suggerimento
	Vedere la pagina del Wiki Debian sulla velocizzazione del processo di avvio per i più recenti suggerimenti su come velocizzare il processo di avvio.

Quando il sistema si avvia, /usr/sbin/init che è un collegamento simbolico a /usr/lib/systemd viene avviato come processo init del sistema (PID=1) con proprietario root (UID=0). Vedere systemd(1).

Il processo di init systemd lancia processi in parallelo sulla base dei file di configurazione delle unità (vedere systemd.unit(5)) che sono scritti in stile dichiarativo invece che in stile procedurale come per SysV.

I processi avviati sono messi in singoli gruppi di controllo (control group) Linux che prendono il nome dall'unità a cui appartengono nella gerarchia privata di systemd (vedere cgroups e Sezione 4.7.5, «Funzionalità di sicurezza di Linux»).

Le unità per le modalità di sistema sono caricate dal "System Unit Search Path" come descritto in systemd.unit(5). Quelle principali sono, in ordine di importanza, le seguenti:

Le loro inter-dipendenze sono specificate dalle direttive "Wants=", "Requires=", "Before=", "After=", … (vedere "MAPPING OF UNIT PROPERTIES TO THEIR INVERSES" in systemd.unit(5)). Sono definiti anche i controlli delle risorse (vedere systemd.resource-control(5)).

Il suffisso dei file di configurazione delle unità codifica il loro tipo in questo modo:

All'avvio del sistema (cioè init) il processo systemd cerca di avviare "/lib/systemd/system/default.target" (normalmente un collegamento simbolico a "graphical.target"). Come prima cosa alcune speciali unità target (vedere systemd.special(7)) come "local-fs.target", "swap.target" e "cryptsetup.target" sono richiamate per montare i file system. Poi altre unità target vengono anch'esse richiamate dalle dipendenze delle unità target. Per i dettagli leggere bootup(7).

systemd offre funzionalità di compatibilità all'indietro. Gli script di avvio in stile SysV in "/etc/init.d/rc[0123456S].d/[KS]name" sono comunque analizzati e telinit(8) viene tradotto in richieste di attivazione di unità systemd.

Quando un utente fa il login nel sistema Debian con gdm3(8), sshd(8), ecc., /lib/systemd/system --user viene avviato come processo di gestione dei servizi utente con proprietario l'utente corrispondente. Vedere systemd(1).

Il processo di di gestione dei servizi utente di systemd lancia processi in parallelo sulla base dei file di configurazione delle unità dichiarate (vedere systemd.unit(5) e user@.service(5)).

Le unità per la modalità utente sono caricate dal "User Unit Search Path" come descritto in systemd.unit(5). Quelle principali, in ordine di priorità, sono le seguenti:

• "~/.config/systemd/user/*": unità utente di configurazione

• "/etc/systemd/user/*": unità utente create dall'amministratore

• "/run/systemd/user/*": unità runtime

• "/lib/systemd/system": unità utente installate dal gestore dei pacchetti della distribuzione

Sono gestite nello stesso modo di Sezione 3.2.1, «Init systemd».

Le opzioni usate per montare i file system normali dei dischi e di rete sono impostate in "/etc/fstab". Vedere fstab(5) e Sezione 9.6.7, «Ottimizzare il file system con opzioni di mount».

La configurazione dei file system cifrati è impostata in "/etc/crypttab". Vedere crypttab(5)

La configuraziione del software RAID con mdadm(8) è configurata in "/etc/mdadm/mdadm.conf". Vedere mdadm.conf(5).

Le interfacce di rete sono tipicamente inizializzate in "networking.service" per l'interfaccia lo e "NetworkManager.service" per le altre interfacce nei moderni sistemi desktop Debian che usano systemd.

Vedere Capitolo 5, Impostazione della rete per come configurarle.

L'istanza del sistema cloud può essere lanciata come clone di "immagini cloud ufficiali Debian" o immagini simili. Per tali istanze di sistema, entità come nome host, file system, rete, localizzazione, chiavi SSH, utenti e gruppi, possono essere configurate usando funzionalità fornite dai pacchetti cloud-init e netplan.io con diverse fonti di dati, come i file posizionati nell'immagine del sistema originale e dati esterni forniti durante il suo avvio. Questi pacchetti permettono la configurazione dichiarativa del sistema usando dati YAML.

Vedere ulteriori informazioni in "Cloud Computing with Debian and its descendants", "Documentazione di Cloud-init" e Sezione 5.4, «La configurazione moderna della rete per il cloud».

Con l'installazione predefinita molti servizi di rete (vedere Capitolo 6, Applicazioni per la rete) vengono avviati come processi demone dopo network.target al momento dell'avvio di sistema da systemd. "sshd non fa eccezione. Come esempio di personalizzazione cambiamo questo comportamento nell'avvio on-demand di "sshd".

Come prima cosa disabilitare l'unità di servizio installata dal sistema.

 $ sudo systemctl stop sshd.service
 $ sudo systemctl mask sshd.service

Il sistema di attivazione on-demand dei socket dei servizi classici Unix avveniva attraverso il superserver inetd (o xinetd). Con systemd il comportamento equivalente può essere abilitato aggiungendo file di configurazione di unità *.socket e *.service.

sshd.socket per specificare un socket su cui restare in ascolto

[Unit]
Description=SSH Socket for Per-Connection Servers

[Socket]
ListenStream=22
Accept=yes

[Install]
WantedBy=sockets.target

sshd@.service come file di servizio corrispondente di sshd.socket

[Unit]
Description=SSH Per-Connection Server

[Service]
ExecStart=-/usr/sbin/sshd -i
StandardInput=socket

Poi ricaricare.

 $ sudo systemctl daemon-reload