Лекция: Этапы загрузки Linux и практическое исследование с помощью dmesg и других инструментов

Введение

Загрузка операционной системы — это сложный, но хорошо структурированный процесс. Понимание этапов загрузки Linux необходимо системным администраторам, разработчикам и специалистам по безопасности для диагностики проблем, оптимизации производительности и глубокого понимания работы системы.

В этой лекции мы:

Разберём пошагово процесс загрузки Linux.
Изучим ключевые компоненты: BIOS/UEFI, загрузчик (GRUB), ядро (kernel), initramfs, init-систему (systemd).
Научимся использовать практические инструменты: dmesg, journalctl, systemctl, lsinitramfs, grub-editenv и другие.
Проведём реальные эксперименты для анализа каждого этапа.

1. Этапы загрузки Linux: обзор

Процесс загрузки Linux можно разделить на 5 основных этапов:

BIOS/UEFI — инициализация оборудования.
Загрузчик (Bootloader) — загрузка ядра и initramfs.
Ядро (Kernel) — инициализация подсистем, монтирование корневой ФС.
initramfs — временная корневая файловая система.
Пользовательское пространство (init/systemd) — запуск сервисов и вход в систему.

Рассмотрим каждый этап подробно.

2. Этап 1: BIOS/UEFI

Теория

При включении компьютера срабатывает BIOS (на старых системах) или UEFI (на современных).
BIOS/UEFI выполняет POST (Power-On Self Test) — проверку оборудования.
Затем ищется загрузочное устройство (HDD, SSD, USB и т.д.).
Передаёт управление загрузчику, который находится в MBR (Master Boot Record) или EFI-разделе.

⚠️ UEFI заменяет BIOS, поддерживает GPT, безопасную загрузку (Secure Boot), быстрый старт.

Практика

Посмотреть информацию о режиме загрузки:

bash

# Проверить, загружена ли система в режиме UEFI
ls /sys/firmware/efi/efivars && echo "UEFI" || echo "BIOS"

# Или проще:
[ -d /sys/firmware/efi ] && echo "UEFI" || echo "Legacy BIOS"

3. Этап 2: Загрузчик (GRUB)

Теория

Наиболее распространённый загрузчик — GRUB2 (Grand Unified Bootloader).
GRUB читает конфигурацию (/boot/grub/grub.cfg) и предлагает выбор ОС/ядра.
Загружает ядро Linux (vmlinuz) и initramfs в память.
Передаёт управление ядру.

⚠️ В grub.cfg можно увидеть параметры ядра: root=, ro, quiet, splash.

Практика

Посмотреть конфигурацию GRUB:

bash

# Просмотр основного конфига (может быть зашифрован)
cat /boot/grub/grub.cfg | grep menuentry -A 10

# Просмотр активного ядра и параметров
cat /proc/cmdline

Пример вывода:

BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-5.15.0-86-generic root=UUID=1234-5678 ro quiet splash

ro — корневая ФС монтируется только для чтения на старте.
quiet splash — скрытый режим загрузки (без логов).

4. Этап 3: Ядро (Kernel) и initramfs

Теория

Ядро инициализируется: настраивает память, CPU, устройства, драйверы.
Сначала используется initramfs — временная корневая ФС в RAM.
initramfs содержит мини-окружение (busybox), драйверы, модули, скрипты.
Цель: подготовить реальную корневую ФС (например, расшифровать LUKS, смонтировать RAID, NFS).

💡 initramfs = initial ram fs — сжатый архив (обычно initrd.img-*).

Практика

1. Посмотреть текущий initramfs:

bash

# Список образов initramfs
ls /boot/initrd.img-*

# Распакуем initramfs для анализа (временная папка)
mkdir /tmp/initramfs && cd /tmp/initramfs
zcat /boot/initrd.img-$(uname -r) | cpio -iv

⚠️ Требует прав root. Можно использовать unmkinitramfs (в Ubuntu/Debian).

2. Посмотреть, что делает initramfs при загрузке:

bash

# Просмотр событий ядра (очень важный инструмент!)
dmesg | head -30

Пример:

[    0.000000] Linux version 5.15.0-86-generic (...)
[    0.000000] Command line: BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-... ro quiet splash
[    0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:
[    0.000000] ACPI: RSDP 0x00000000BFFFC000 000024 (v02 ALASKA)
...
[    1.234567] Trying to unpack rootfs image as initramfs...

5. Этап 4: dmesg — ключевой инструмент анализа загрузки

Что такое dmesg?

dmesg — утилита для просмотра буфера ядра (kernel ring buffer).
Содержит логи от момента включения: обнаружение оборудования, ошибки, инициализация драйверов.

Практическое использование

1. Посмотреть весь лог ядра:

bash

dmesg

2. Фильтрация по времени:

bash

# Последние 20 строк
dmesg | tail -20

# С таймстампами в удобном формате
dmesg -H

3. Поиск событий initramfs:

bash

dmesg | grep -i "initramfs\|initrd"

Пример:

[    1.234567] Trying to unpack rootfs image as initramfs...
[    1.250000] Freeing initrd memory: 48484K

4. Поиск ошибок:

bash

dmesg | grep -i error
dmesg | grep -i fail

5. Фильтр по подсистеме:

bash

dmesg | grep -i "usb\|pci\|eth0\|ext4"

6. Этап 5: Пользовательское пространство и systemd

Теория

После того как ядро смонтировало корневую ФС:

Запускается первый процесс — PID 1.
В современных системах это systemd.
systemd читает цели (targets): multi-user.target, graphical.target.
Запускает сервисы: сеть, SSH, GUI, cron и т.д.

Практика

1. Посмотреть, кто PID 1:

bash

ps aux | head -1; ps aux | grep " 1 "

Вывод:

root         1  0.0  0.2 123456  7890 ?        Ss   10:00   0:01 /sbin/init

2. Проверить, какая система инициализации используется:

bash

ls -la /sbin/init
readlink /sbin/init  # часто ссылка на /lib/systemd/systemd

3. Посмотреть время загрузки:

bash

systemd-analyze

Пример:

Startup finished in 3.234s (kernel) + 4.567s (userspace) = 7.801s

4. Разбор времени по сервисам:

bash

systemd-analyze blame

Вывод:

  2.345s NetworkManager-wait-online.service
  1.234s snapd.service
  0.876s apparmor.service

5. Графическое представление:

bash

systemd-analyze plot > boot.svg
# Открыть в браузере или просмотрщике

7. Практическая работа: диагностика медленной загрузки

Задача: система загружается 15 секунд. Найти узкое место.

Шаги:

Проверим общее время:
bash
```
systemd-analyze
```
Найдём самые долгие сервисы:
bash
```
systemd-analyze blame
```
Если видим NetworkManager-wait-online.service — это ожидание сети. Решение: отключить ожидание или настроить таймаут:
bash
```
sudo systemctl disable NetworkManager-wait-online.service
```
Проверим наличие ошибок в dmesg:
bash
```
dmesg | grep -i "error\|fail"
```
Проверим, не блокирует ли initramfs (например, запрос пароля LUKS):
bash
```
dmesg | grep -i "crypt\|luks"
```

8. Дополнительные инструменты

Инструмент	Назначение
`journalctl -b`	Логи текущей загрузки (юзерспейс)
`journalctl -k`	Только логи ядра (аналог dmesg)
`systemctl list-units --type=service --state=failed`	Упавшие сервисы
`lsinitramfs /boot/initrd.img-$(uname -r)`	Просмотр содержимого initramfs (Debian/Ubuntu)

Пример:

bash

# Логи с момента загрузки
journalctl -b -0

# Последние 20 строк лога ядра
journalctl -k -n 20

9. Самостоятельная работа / задания

Задание 1:
Определите, в каком режиме загружена система (UEFI/BIOS). Подтвердите двумя способами.
Задание 2:
Выведите параметры командной строки ядра. Найдите, где указан root=.
Задание 3:
Найдите в dmesg момент, когда ядро обнаруживает ваш жёсткий диск. Какой у него devname?
Задание 4:
Используя systemd-analyze blame, найдите три самых долгих сервиса. Предложите, как ускорить загрузку.
Задание 5 (продвинутое):
Распакуйте initramfs и найдите скрипт init. Какие действия он выполняет до монтирования корня?

Заключение

Понимание этапов загрузки Linux — основа для диагностики, оптимизации и восстановления системы. Ключевые инструменты:

dmesg — для анализа ядра и оборудования.
systemd-analyze — для оценки времени загрузки.
journalctl — для логов пользовательского пространства.
Работа с initramfs — для глубокой отладки проблем с корневой ФС.

💡 Совет: Всегда смотрите dmesg при проблемах с загрузкой — 80% ответов там.

Дополнительные материалы

man dmesg, man systemd-analyze, man journalctl
Документация kernel.org: https://www.kernel.org/doc/html/latest/
Статья: "How Linux Boots" от Julia Evans (в картинках)

Если у вас есть доступ к реальной или виртуальной машине — попробуйте выполнить все команды из лекции. Практика — лучший способ запомнить!

Подробный разбор процесса загрузки Linux: этапы, графики и практическая диагностика

Введение

Процесс загрузки Linux — это сложная последовательность этапов, где каждый компонент взаимодействует с предыдущим и следующим. Для глубокого понимания важно не только знать теорию, но и видеть процесс визуально. В этой лекции мы:

Разберём загрузку пошагово с ASCII-графиками и схемами.
Научимся генерировать реальные графики загрузки.
Проведём диагностику с помощью dmesg, systemd-analyze, и других инструментов.

1. Общая схема загрузки: визуальное представление

ASCII-арт: полная последовательность

plaintext

┌─────────────┐     ┌─────────────┐     ┌───────────────────┐     ┌───────────────────┐     ┌───────────────────┐
│             │     │             │     │                   │     │                   │     │                   │
│   BIOS/     │     │   Boot-     │     │   Kernel +        │     │   systemd +       │     │   User Space      │
│   UEFI      │────▶│   loader    │────▶│   initramfs       │────▶│   init system     │────▶│   (GUI, services) │
│             │     │   (GRUB)    │     │                   │     │                   │     │                   │
└─────────────┘     └─────────────┘     └───────────────────┘     └───────────────────┘     └───────────────────┘
      │                   │                   │  ▲  │                   │  ▲  │                   │
      │                   │                   │  │  │                   │  │  │                   │
      ▼                   ▼                   ▼  │  ▼                   ▼  │  ▼                   ▼
  POST (Power-On   Загрузка ядра     Инициализация      Смена корневой   Запуск сервисов   Пользовательский
  Self Test)       и initramfs      оборудования и      ФС (pivot_root)  (network, sshd)   интерфейс
                                      драйверов

Ключевые особенности:

Стрелки показывают передачу управления.
Вертикальные линии обозначают критические точки (например, pivot_root).
Цвета в реальных графиках (см. раздел 5) помогают выделить этапы.

2. Этап 1: BIOS/UEFI — инициализация оборудования

Теория с деталями

POST (Power-On Self Test):
- Проверка RAM, CPU, периферии.
- Если ошибка — звуковые сигналы или коды на экране.
Поиск загрузочного устройства:
- BIOS: проверяет MBR (первые 512 байт диска).
- UEFI: ищет EFI-загрузчик в разделе FAT32 (обычно /boot/efi/EFI/).
Передача управления загрузчику.

ASCII-схема UEFI vs BIOS

plaintext

┌───────────────────────────────┐
│           UEFI                │
├───────────────────────────────┤
│ 1. Запуск UEFI-среды          │
│ 2. Проверка Secure Boot       │
│ 3. Загрузка EFI-приложения   │
│    (например, grubx64.efi)    │
└───────────────────────────────┘

┌───────────────────────────────┐
│            BIOS               │
├───────────────────────────────┤
│ 1. Проверка MBR               │
│ 2. Выполнение кода загрузчика │
│    (первые 446 байт MBR)      │
└───────────────────────────────┘

Практика: проверка режима загрузки

bash

# Генерация отчёта о загрузке (пример вывода)
$ sudo dmidecode -t bios | grep "UEFI"
        BIOS Revision: 5.17
        Firmware Revision: 2.70
        UEFI is supported

# Визуализация через systemd-boot (если используется)
$ bootctl status

Пример вывода:

plaintext

EFI variables:
  LoaderInfo: systemd-boot 252.9-1
  LoaderConfig: /boot/loader/loader.conf
  LoaderEntries: 3 entries
  BootOrder: 0000,0001,0002
  BootNext: 0000
  BootCurrent: 0000

3. Этап 2: Загрузчик (GRUB) — выбор ядра

Как работает GRUB?

Stage 1: Код из MBR (446 байт) загружает Stage 1.5.
Stage 1.5: Драйверы для доступа к /boot (например, ext2.mod).
Stage 2: Полноценный загрузчик с меню выбора ОС.

ASCII-график загрузки GRUB

plaintext

MBR (Stage 1)
      │
      ▼
/boot/grub/i386-pc/boot.img (Stage 1.5)
      │
      ▼
/boot/grub/grub.cfg (Stage 2)
      │
      ▼
Загрузка ядра (vmlinuz) и initramfs

Практика: анализ конфигурации GRUB

bash

# Просмотр активных параметров ядра
$ cat /proc/cmdline
BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-6.2.0-39-generic root=UUID=1234-5678 ro quiet splash

# Генерация графика зависимостей модулей GRUB (пример)
$ grub-editenv list | grep modules
kernel_cmdline=root=UUID=1234-5678 ro quiet splash

Как это выглядит визуально?
Если представить зависимости модулей GRUB как граф:

plaintext

core.img
├── ext2.mod (для /boot)
├── part_gpt.mod (GPT-диски)
├── normal.mod (меню)
└── linux.mod (загрузка ядра)

4. Этап 3: Ядро и initramfs — "сердце" загрузки

Последовательность действий ядра

plaintext

┌───────────────────────────────────────┐
│ 1. Распаковка ядра (vmlinuz)          │
├───────────────────────────────────────┤
│ 2. Инициализация памяти (buddy, slab) │
├───────────────────────────────────────┤
│ 3. Загрузка initramfs                 │
├───────────────────────────────────────┤
│ 4. Запуск /init из initramfs          │
├───────────────────────────────────────┤
│ 5. Подготовка реальной корневой ФС    │
└───────────────────────────────────────┘

Что происходит в initramfs?

Обнаружение дисков (через udev).
Активация LVM/RAID/LUKS (если требуется).
Поиск корневой ФС по root= из /proc/cmdline.
Смена корня (pivot_root).

ASCII-график initramfs

plaintext

initramfs
      │
      ├── Обнаружение дисков (blkid)
      │
      ├── Расшифровка LUKS (если root=UUID=... зашифрован)
      │
      ├── Монтирование /dev/mapper/root_crypt
      │
      └── pivot_root → переход на реальную корневую ФС

Практика: анализ initramfs через dmesg

bash

# Фильтрация событий initramfs
$ dmesg | grep -i "initramfs\|crypt\|pivot"

[    1.234] Trying to unpack rootfs image as initramfs...
[    1.345] Freeing initrd memory: 48484K
[    2.100] device-mapper: uevent: version 1.03.0
[    2.200] Loading /lib/modules/6.2.0-39-generic/kernel/drivers/md/raid456.ko
[    3.500] Run /scripts/local-top
[    3.600] cryptsetup: luksOpen /dev/sda2 cryptroot
[    4.100] pivot_root: new_root=/sysroot put_old=/sysroot/old

Как это интерпретировать?

1.234s: Распаковка initramfs.
2.200s: Загрузка модуля RAID.
3.600s: Расшифровка LUKS (требует ввода пароля).
4.100s: Успешный pivot_root.

5. Этап 4: systemd — управление сервисами

Временная диаграмма загрузки (systemd-analyze plot)

Как это выглядит на реальном графике?

Пример systemd-analyze plot
(Условное изображение. В реальности генерируется SVG)

Расшифровка графика:

Ось X: Время (секунды).
Цвета:
- Синий: Ядро (kernel).
- Зелёный: Пользовательское пространство (userspace).
- Красный: Блокирующие сервисы (например, NetworkManager-wait-online).
Стрелки: Зависимости между сервисами.

Как создать такой график?

bash

# Генерация SVG-файла
$ systemd-analyze plot > boot.svg

# Для анализа в браузере
$ xdg-open boot.svg

Пример вывода systemd-analyze blame

plaintext

          3.2s NetworkManager-wait-online.service
          1.8s plymouth-quit-wait.service
          1.2s snapd.service
          0.9s udisks2.service

6. Инструменты для визуализации: от теории к практике

1. systemd-analyze — ваш лучший друг

bash

# Общее время загрузки
$ systemd-analyze
Startup finished in 2.1s (kernel) + 5.3s (userspace) = 7.4s

# График зависимостей сервисов
$ systemd-analyze critical-chain
graphical.target @5.300s
└─multi-user.target @5.300s
  └─getty.target @5.300s
    └─getty@tty1.service @5.300s
      └─system-getty.slice @5.300s
        └─system.slice @1.200s
          └─-.slice @1.200s

2. bootchart — графический анализ (устаревший, но полезный)

Установка:

bash

# Ubuntu/Debian
sudo apt install linux-tools-common bootchart

# Добавление параметра в GRUB
sudo nano /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="... init=/sbin/bootchartd"

# Обновление GRUB
sudo update-grub

После перезагрузки график сохранится в /var/log/bootchart/.

3. dmesg с цветовой подсветкой

bash

# Цветной вывод с фильтрацией
$ dmesg --color=always | grep -i "error\|fail" --color=always

Пример вывода:
Цветной dmesg

7. Практическая диагностика: кейс "система не загружается"

Сценарий

Система зависает после Loading initial ramdisk.

Шаги диагностики

1. Анализ dmesg

bash

# Сохраняем логи (если система не загружается — через live-USB)
$ dmesg > dmesg.log

# Ищем ключевые ошибки
$ grep -i "fail\|error" dmesg.log
[    3.500] device-mapper: ioctl: error adding target to table
[    3.600] cryptsetup: ERROR: Device /dev/sda2 is not a valid LUKS volume

2. Визуальный анализ через systemd-analyze (если частично загружается)

bash

# Проверяем, до какого этапа дошла система
$ systemd-analyze time
Kernel: 2.1s
Initrd: 3.5s
Userspace: 0.0s (не дошли до systemd)

3. Решение проблемы

Ошибка: LUKS-том повреждён.

bash

# Попытка восстановить заголовок LUKS
sudo cryptsetup luksHeaderBackup /dev/sda2 --header-backup-file luks.header.bak

# Пересоздание initramfs с правильными модулями
sudo update-initramfs -u -k all

8. Продвинутые техники: как "видеть" каждый этап

1. Добавление verbose в GRUB

Чтобы видеть все логи ядра:

Откройте /etc/default/grub.
Уберите quiet splash из GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT.
Обновите GRUB: sudo update-grub.

Результат:
Вместо чёрного экрана вы увидите поток логов ядра (аналог dmesg -w).

2. Трассировка загрузки через ftrace

bash

# Включение трассировки в GRUB
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="... trace_event=timer:start,enable"

# Анализ после загрузки
$ sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace

3. График потребления ресурсов (bootchart)

Пример bootchart

Зелёная зона: CPU-активность.
Синяя зона: Дисковые операции.
Красная линия: Потребление памяти.

9. Самостоятельная работа: создайте свой график загрузки

Задание 1: сгенерируйте SVG через systemd-analyze

Выполните: systemd-analyze plot > my_boot.svg.
Откройте файл в браузере.
Найдите:
- Самый долгий сервис.
- Момент перехода от ядра к userspace.

Задание 2: проанализируйте initramfs

Распакуйте initramfs:

bash

mkdir /tmp/initramfs && cd /tmp/initramfs
zcat /boot/initrd.img-$(uname -r) | cpio -idv

Найдите файл /init.
Откройте его в редакторе и найдите:
- Где происходит pivot_root.
- Какие модули загружаются первыми.

Задание 3: имитация ошибки загрузки

Добавьте в GRUB параметр rd.break (остановка на этапе initramfs).
Перезагрузитесь.

В консоли initramfs выполните:

bash

mount | grep root  # Проверьте, смонтирована ли корневая ФС
ls /dev/mapper     # Посмотрите доступные LUKS-тома

Заключение

Понимание загрузки Linux — это навык, который строится на трёх китах:

Теория: знание этапов и их взаимодействия.
Практика: умение читать dmesg, journalctl, генерировать графики.
Визуализация: интерпретация данных через systemd-analyze plot, bootchart.

💡 Главный совет:

"Если система не загружается — сначала посмотрите dmesg | tail -50. 90% проблем там."

Полезные ресурсы с графиками

Проверьте себя:

Можете ли вы нарисовать схему загрузки Linux за 2 минуты?
Как объяснить коллеге, почему NetworkManager-wait-online замедляет загрузку?
Какой командой проверить, что initramfs содержит драйвер для вашего RAID-массива?

Если ответы есть — вы готовы к диагностике любой проблемы с загрузкой! 🐧

Практическая работа: Процесс загрузки Linux

Цель работы:
Изучить этапы загрузки Linux, познакомиться с ключевыми компонентами (BIOS/UEFI, загрузчик GRUB, ядро, initramfs, systemd), научиться анализировать и настраивать параметры загрузки.

Блок теории

Краткий обзор процесса загрузки Linux:

BIOS/UEFI
- Инициализация оборудования, проверка POST (Power-On Self-Test).
- Поиск загрузочного устройства (MBR/GPT).
- Передача управления загрузчику (например, GRUB).
Загрузчик (GRUB 2)
- Отображает меню выбора ОС.
- Загружает ядро (vmlinuz) и образ initramfs в память.
- Передает параметры ядра (например, quiet splash).
Ядро Linux
- Инициализирует подсистемы (память, процессы, драйверы).
- Монтирует initramfs — временную файловую систему для подготовки реальной корневой ФС.
Initramfs
- Содержит минимальные инструменты и драйверы для доступа к корневой ФС (например, LVM, шифрование).
- Подготавливает оборудование, монтирует корневую ФС.
Системный менеджер (systemd)
- Запускает процессы в пользовательском пространстве (сервисы, демоны).
- Управляет зависимостями через юниты (.service, .target).
- Передает управление сеансу пользователя (login, графическая оболочка).

Оборудование и ПО

ОС: Ubuntu 22.04 LTS (или любой дистрибутив с GRUB 2 и systemd).
Требования:
- Доступ к терминалу с правами sudo.
- Виртуальная машина (рекомендуется для безопасности).

Практические задания

Внимание! Все команды выполняются в терминале. Преподаватель демонстрирует шаги, студенты повторяют.

Задание 1. Анализ конфигурации GRUB

Откройте терминал и посмотрите основной конфигурационный файл GRUB:
bash
```
cat /etc/default/grub
```
Что ищем:
- GRUB_TIMEOUT — время отображения меню загрузки.
- GRUB_CMDLINE_LINUX — параметры ядра (например, quiet splash).
Посмотрите сгенерированный файл загрузочного меню:
bash
```
sudo cat /boot/grub/grub.cfg | grep -A 10 "menuentry 'Ubuntu'"
```
Обратите внимание:
- Строки linux и initrd — пути к ядру и initramfs.
- Параметры ядра (например, ro quiet splash).

Задание 2. Временное изменение параметров загрузки

Перезагрузите систему:
bash
```
sudo reboot
```
Во время старта, когда появится меню GRUB:
- Нажмите Esc (для UEFI) или Shift (для BIOS), чтобы открыть меню.
- Выберите строку с ядром и нажмите e для редактирования.
Найдите строку, начинающуюся с linux, и добавьте в конец параметр:
text
```
systemd.unit=rescue.target
```
(Это загрузит систему в режим восстановления без графического интерфейса.)
Нажмите Ctrl+X для загрузки с новыми параметрами.
После входа в систему проверьте текущий target:
bash
```
systemctl get-default
```
Ожидаемый результат: rescue.target.

Задание 3. Анализ логов загрузки

Вернитесь в обычный режим (перезагрузите систему).
Просмотрите логи ядра:
bash
```
dmesg | grep -i "boot"
```
Что ищем:
- Сообщения об инициализации оборудования (например, ACPI, CPU).

Проверьте время загрузки:

bash

systemd-analyze

Пример вывода:

text

Startup finished in 8.235s (firmware) + 2.123s (loader) + 4.567s (kernel) + 10.123s (userspace) = 25.048s

Узнайте, какие юниты systemd замедляют загрузку:
bash
```
systemd-analyze blame
```

Задание 4. Настройка времени отображения меню GRUB

Откройте конфигурационный файл GRUB:
bash
```
sudo nano /etc/default/grub
```
Измените параметр:
text
```
GRUB_TIMEOUT=10
```
(Теперь меню будет отображаться 10 секунд вместо стандартных 5.)
Примените изменения:
bash
```
sudo update-grub
```
Перезагрузите систему и убедитесь, что таймаут изменился.

Вопросы для самоконтроля

Какой компонент отвечает за монтирование корневой файловой системы?
Для чего используется initramfs?
Как проверить текущий режим работы systemd (multi-user, graphical)?
Что произойдет, если удалить параметр ro из строки загрузки ядра?
Как временно отключить графический интерфейс при загрузке?

Отчет по работе

Студент должен предоставить:

Скриншоты вывода команд из Задания 1 и Задания 3.
Ответы на 3 вопроса из блока самоконтроля.
Описание изменений, внесенных в GRUB (таймаут, параметры ядра).

Методические рекомендации

Для преподавателя:
- Перед работой убедитесь, что все студенты используют виртуальные машины (рекомендуется VirtualBox/Vagrant).
- В случае ошибок при настройке GRUB: объясните, как восстановить систему через режим восстановления.
Для студентов:
- Не изменяйте параметры ядра без понимания их назначения (риск неработоспособности системы).
- Используйте команду man для изучения справки (например, man update-grub).

Важно! Эта работа помогает понять, как взаимодействуют подсистемы Linux при загрузке, и закрепляет знания, полученные на теоретическом занятии об архитектуре GNU/Linux.

Лекция: Этапы загрузки Linux и практическое исследование с помощью dmesg и других инструментов ​

Введение ​

1. Этапы загрузки Linux: обзор ​

2. Этап 1: BIOS/UEFI ​

Теория ​

Практика ​

3. Этап 2: Загрузчик (GRUB) ​

Теория ​

Практика ​

4. Этап 3: Ядро (Kernel) и initramfs ​

Теория ​

Практика ​

1. Посмотреть текущий initramfs: ​

2. Посмотреть, что делает initramfs при загрузке: ​

5. Этап 4: dmesg — ключевой инструмент анализа загрузки ​

Что такое dmesg? ​

Практическое использование ​

1. Посмотреть весь лог ядра: ​

2. Фильтрация по времени: ​

3. Поиск событий initramfs: ​

4. Поиск ошибок: ​

5. Фильтр по подсистеме: ​

6. Этап 5: Пользовательское пространство и systemd ​

Теория ​

Практика ​

1. Посмотреть, кто PID 1: ​

2. Проверить, какая система инициализации используется: ​

3. Посмотреть время загрузки: ​

4. Разбор времени по сервисам: ​

5. Графическое представление: ​

7. Практическая работа: диагностика медленной загрузки ​

Задача: система загружается 15 секунд. Найти узкое место. ​

Шаги: ​

8. Дополнительные инструменты ​

9. Самостоятельная работа / задания ​

Заключение ​

Дополнительные материалы ​

Подробный разбор процесса загрузки Linux: этапы, графики и практическая диагностика ​

Введение ​

1. Общая схема загрузки: визуальное представление ​

ASCII-арт: полная последовательность ​

Ключевые особенности: ​

2. Этап 1: BIOS/UEFI — инициализация оборудования ​

Теория с деталями ​

ASCII-схема UEFI vs BIOS ​

Практика: проверка режима загрузки ​

3. Этап 2: Загрузчик (GRUB) — выбор ядра ​

Как работает GRUB? ​

ASCII-график загрузки GRUB ​

Практика: анализ конфигурации GRUB ​

4. Этап 3: Ядро и initramfs — "сердце" загрузки ​

Последовательность действий ядра ​

Что происходит в initramfs? ​

ASCII-график initramfs ​

Практика: анализ initramfs через dmesg ​

5. Этап 4: systemd — управление сервисами ​

Временная диаграмма загрузки (systemd-analyze plot) ​

Как это выглядит на реальном графике? ​

Расшифровка графика: ​

Как создать такой график? ​

Пример вывода systemd-analyze blame ​

6. Инструменты для визуализации: от теории к практике ​

1. systemd-analyze — ваш лучший друг ​

2. bootchart — графический анализ (устаревший, но полезный) ​

3. dmesg с цветовой подсветкой ​

7. Практическая диагностика: кейс "система не загружается" ​

Сценарий ​

Шаги диагностики ​

1. Анализ dmesg ​

2. Визуальный анализ через systemd-analyze (если частично загружается) ​

3. Решение проблемы ​

8. Продвинутые техники: как "видеть" каждый этап ​

1. Добавление verbose в GRUB ​

2. Трассировка загрузки через ftrace ​

3. График потребления ресурсов (bootchart) ​

9. Самостоятельная работа: создайте свой график загрузки ​

Задание 1: сгенерируйте SVG через systemd-analyze ​

Задание 2: проанализируйте initramfs ​

Задание 3: имитация ошибки загрузки ​

Заключение ​

Лекция: Этапы загрузки Linux и практическое исследование с помощью dmesg и других инструментов

Введение

1. Этапы загрузки Linux: обзор

2. Этап 1: BIOS/UEFI

Теория

Практика

3. Этап 2: Загрузчик (GRUB)

Теория

Практика

4. Этап 3: Ядро (Kernel) и initramfs

Теория

Практика

1. Посмотреть текущий initramfs:

2. Посмотреть, что делает initramfs при загрузке:

5. Этап 4: dmesg — ключевой инструмент анализа загрузки

Что такое dmesg?

Практическое использование

1. Посмотреть весь лог ядра:

2. Фильтрация по времени:

3. Поиск событий initramfs:

4. Поиск ошибок:

5. Фильтр по подсистеме:

6. Этап 5: Пользовательское пространство и systemd

Теория

Практика

1. Посмотреть, кто PID 1:

2. Проверить, какая система инициализации используется:

3. Посмотреть время загрузки:

4. Разбор времени по сервисам:

5. Графическое представление:

7. Практическая работа: диагностика медленной загрузки

Задача: система загружается 15 секунд. Найти узкое место.

Шаги:

8. Дополнительные инструменты

9. Самостоятельная работа / задания

Заключение

Дополнительные материалы

Подробный разбор процесса загрузки Linux: этапы, графики и практическая диагностика

Введение

1. Общая схема загрузки: визуальное представление

ASCII-арт: полная последовательность

Ключевые особенности:

2. Этап 1: BIOS/UEFI — инициализация оборудования

Теория с деталями

ASCII-схема UEFI vs BIOS

Практика: проверка режима загрузки

3. Этап 2: Загрузчик (GRUB) — выбор ядра

Как работает GRUB?

ASCII-график загрузки GRUB

Практика: анализ конфигурации GRUB

4. Этап 3: Ядро и initramfs — "сердце" загрузки

Последовательность действий ядра

Что происходит в initramfs?

ASCII-график initramfs

Практика: анализ initramfs через dmesg

5. Этап 4: systemd — управление сервисами

Временная диаграмма загрузки (systemd-analyze plot)

Как это выглядит на реальном графике?

Расшифровка графика:

Как создать такой график?

Пример вывода systemd-analyze blame

6. Инструменты для визуализации: от теории к практике

1. systemd-analyze — ваш лучший друг

2. bootchart — графический анализ (устаревший, но полезный)

3. dmesg с цветовой подсветкой

7. Практическая диагностика: кейс "система не загружается"

Сценарий

Шаги диагностики

1. Анализ dmesg

2. Визуальный анализ через systemd-analyze (если частично загружается)

3. Решение проблемы

8. Продвинутые техники: как "видеть" каждый этап

1. Добавление verbose в GRUB

2. Трассировка загрузки через ftrace

3. График потребления ресурсов (bootchart)

9. Самостоятельная работа: создайте свой график загрузки

Задание 1: сгенерируйте SVG через systemd-analyze

Задание 2: проанализируйте initramfs

Задание 3: имитация ошибки загрузки

Заключение