सर्वर कैसे शुरू होता है

हार्डवेयर घटक, सेटिंग्स और उपयोग किए गए सॉफ़्टवेयर के आधार पर सर्वर शुरू करना क्रियाओं का एक लंबा और जटिल अनुक्रम है। कई, यहां तक ​​कि अनुभवी और योग्य सिस्टम प्रशासक, सर्वर के शुरू होने पर वास्तव में क्या होता है, इसका एक बुरा विचार है, इसलिए हमने इस प्रक्रिया का विस्तार से विश्लेषण करने का फैसला किया।

सभी संभावित मामलों को अलग न करने के लिए, हम निम्नलिखित शर्तों के तहत लोडिंग पर विचार करेंगे:

• 64-बिट इंटेल प्रोसेसर;
• विरासत बूट मोड
• डिस्क विभाजन एमबीआर;
• बूट लोडर GRUB2।

जागो और गाओ

सर्वर पर पॉवरिंग विभिन्न तरीकों से शुरू की जाती है, जिनमें से पॉवर ऑन बटन को दबाना सबसे आम है, लेकिन केवल एक ही नहीं। एक अन्य विकल्प नेटवर्क ( वेक-ऑन-लैन ) पर या बाहरी उपकरणों ( वेक-ऑन-पीसीआई , वेक-ऑन-कीबोर्ड , वेक-ऑन-माउस ) से कमांड के माध्यम से है। कमांड को केवल तभी निष्पादित किया जाता है जब BIOS सेटअप उपयोगिता में संबंधित पैरामीटर सक्षम होते हैं, जिसके बारे में हम थोड़ी देर बाद बात करेंगे।

एक अलग उपकरण BMC मॉड्यूल है, जो उन्नत सर्वर प्रबंधन क्षमताओं को प्रदान करता है। हमारे ब्लॉग में इस तकनीक के बारे में और पढ़ें।

पिछले तरीके बुद्धिमान हैं और डेटा बसों पर विशेष रूप से गठित कमांड भेजने की आवश्यकता है। एक सरल तरीका: बिजली की आपूर्ति के लिए बिजली की आपूर्ति चालू होने पर चालू करें। BIOS सेटिंग्स में, यह पैरामीटर AC पावर लॉस कहलाता है और तीन में से एक स्थिति लेता है:

• पावर ऑफ - सर्वर बंद रहेगा।
• पावर ऑन - सर्वर चालू हो जाएगा।
• अंतिम स्थिति - सर्वर केवल तभी चालू होगा जब इसे बिजली की हानि के समय चालू किया गया था।

इन विधियों का समान रूप से उपयोग करने से प्रोसेसर को रीसेट सिग्नल और स्टार्ट प्रक्रिया की शुरुआत होती है।

पहला प्रोग्राम डाउनलोड करें

सर्वर को शुरू करने का पहला चरण बिजली की आपूर्ति चालू करना और प्रोसेसर के लिए रीसेट सिग्नल सेट करना है। यदि कोई रीसेट सिग्नल है, तो प्रोसेसर आवृत्ति जनरेटर काम नहीं करता है, और प्रोसेसर रजिस्टरों को प्रोसेसर निर्माता द्वारा निर्धारित मूल्यों पर रीसेट किया जाता है।

बिजली की आपूर्ति में शुरू करते समय, संक्रमण होता है, जिसके कारण आउटपुट वोल्टेज अनुमेय सीमा से बाहर हो सकता है, जो काम करने वाले प्रोसेसर को नकारात्मक रूप से प्रभावित करेगा। इसलिए, रीसेट सिग्नल को तब तक नहीं हटाया जाता है जब तक कि आने वाली शक्ति पूरी तरह से स्थिर न हो जाए।

वोल्टेज को स्थिर करने के बाद, बिजली की आपूर्ति पावर गुड सिग्नल सेट करती है। इस सिग्नल का मतलब है कि मदरबोर्ड सभी सर्वर घटकों को शुरू कर सकता है। इसके बाद, चिपसेट मूल इनपुट / आउटपुट सिस्टम (BIOS) कोड के साथ ROM (रीड-ओनली मेमोरी) सहित सभी कनेक्टेड डिवाइसों को संबोधित करता है। अगला, रीसेट सिग्नल हटा दिया जाता है और प्रोसेसर आवृत्ति जनरेटर शुरू होता है।

BIOS - एक प्रणाली जो उपकरण और जुड़े उपकरणों के साथ काम करने के लिए एपीआई प्रदान करती है। BIOS का एक महत्वपूर्ण लक्ष्य स्टार्टअप पर हार्डवेयर को आरंभीकृत करना और उसका परीक्षण करना है।


सिस्टम में प्रोसेसर की संख्या के बावजूद, जब सर्वर शुरू होता है, तो एक प्रोसेसर का केवल एक कोर जागता है, और शेष कोर नींद मोड में रहते हैं। जागृत कोर को बूटस्ट्रैप प्रोसेसर (बीएसपी, इसके बाद प्रोसेसर के रूप में संदर्भित) द्वारा निरूपित किया जाता है। रीसेट सिग्नल गायब होने के बाद, प्रोसेसर रजिस्टर को इस तरह से भर दिया जाता है कि प्रोसेसर एक विशेष 32-बिट मोड में काम करता है जिसे इनिशियल प्रोसेसर मोड कहा जाता है।

प्रारंभिक प्रोसेसर मोड - एक ऑपरेटिंग मोड जिसमें 64-बिट प्रोसेसर रीसेट के बाद ही मिलता है। इस मोड में, प्रोसेसर 32-बिट निर्देशों को निष्पादित करने में सक्षम है, और पता स्थान 4 GiB है।

रीसेट संकेत गायब होने के बाद, प्रोसेसर कमांड काउंटर को 0xFFFFFFF0 पते पर इंगित करता है, जिसे रीसेट वेक्टर कहा जाता है। इस पते पर पहला कमांड है जिसमें प्रोसेसर डिकोड और निष्पादित होता है।

पता स्थान के अंत में पहला निर्देश रखने का ऐतिहासिक औचित्य है। इंटेल 8086 प्रोसेसर विकसित करते समय, पता स्थान की शुरुआत में एक रुकावट वेक्टर था, उसके बाद रैम, जिसकी मात्रा किसी भी हो सकती है। रैम के साथ चौराहों से बचने के लिए, पता स्थान के अंत में पहले कमांड का पता लिया गया था।

बाद में, इंटेल 80286 के आगमन के साथ, बाधित वेक्टर को कहीं भी ले जाया जा सकता है। हालांकि, यहां तक ​​कि आधुनिक प्रोसेसर 8086 के साथ संगतता मोड में और 0x0 पर इंटरप्ट वेक्टर चलाते हैं।

0xFFFFFFF0 पते पर पहुंचते समय, प्रोसेसर को ROM से पहला कमांड प्राप्त होता है। लीगेसी मोड में, यह कमांड एक लंबी छलांग है या BIOS कोड के साथ मेमोरी सेगमेंट में सुदूर कूद है । पहली लंबी कूद पूरी करने के बाद, प्रोसेसर 16-बिट रियल मोड में प्रवेश करता है और BIOS कोड निष्पादित करने के लिए आगे बढ़ता है।

वास्तविक मोड - पुराने 16-बिट प्रोसेसर के साथ संगतता मोड। इस मोड में, केवल 16-बिट कमांड उपलब्ध हैं, और पता स्थान, जिसे "निचला मेमोरी" कहा जाता है, में केवल 1 MiB होता है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, BIOS निष्पादन योग्य कोड एक बाहरी डिवाइस पर संग्रहीत किया जाता है, जिसका संचालन बहुत तेज नहीं है, इसलिए पहली बात यह है कि BIOS रैम को इनिशियलाइज़ करता है और अपने स्वयं के कोड को रोम से कॉपी करता है। BIOS पुराने प्रोसेसर के साथ संगतता बनाए रखता है; इसलिए, यह 16-बिट मोड में सभी क्रिया करता है।

पावर ऑन सेल्फ टेस्ट

पावर ऑन सेल्फ-टेस्ट (POST) BIOS में एक महत्वपूर्ण कदम है। POST संक्षिप्त और पूर्ण है। पूर्ण POST सभी उपलब्ध नियंत्रकों की जांच करता है और सभी उपलब्ध रैम का परीक्षण करता है, जो समय लेने वाला हो सकता है।

संक्षिप्त POST बूट प्रक्रिया को गति देता है और इसमें क्रियाओं का न्यूनतम आवश्यक सेट शामिल होता है:

• चेकसम सत्यापन तंत्र का उपयोग करके ROM में BIOS कार्यक्रमों की अखंडता की जाँच करना;
• मुख्य नियंत्रकों, सिस्टम बसों और जुड़े उपकरणों का पता लगाना और उनका आरंभ करना;
• रैम का आकार निर्धारित करना और पहले खंड (64 किलोबाइट) का परीक्षण करना;
• बूटलोडर पर नियंत्रण का स्थानांतरण।

POST पास करते समय, सर्वर परीक्षणों के पारित होने के बारे में जानकारी को प्रतिबिंबित करने के लिए कई तरीकों का उपयोग करता है। सबसे आम तरीके:

• परीक्षण पहचानकर्ता को प्रदर्शित करना, स्क्रीन पर POST कोड या मदरबोर्ड पर सात-खंड संकेतक का उपयोग करना;
• ध्वनि संकेत;
• एल ई डी के संयोजन के साथ प्रकाश अलार्म।

संभावित खराबी के बारे में जानकारी प्राप्त करने का सबसे जानकारीपूर्ण तरीका वर्तमान POST कोड प्रदर्शित करना है। परीक्षणों के सफल समापन पर, कोड जल्दी से एक-दूसरे को प्रतिस्थापित करते हैं, लेकिन खराबी के मामले में, POST बंद हो जाता है और आप असफल परीक्षण के पहचानकर्ता को देख सकते हैं। मदरबोर्ड निर्माता हमेशा एक डिकोडिंग संलग्न करते हैं, जिसका अर्थ है एक विशेष कोड।


आधुनिक मदरबोर्ड पर एक एलईडी संकेत है जो आपको एक दोषपूर्ण घटक की पहचान करने की अनुमति देता है। यदि सर्वर सफलतापूर्वक शुरू होता है, तो आप एक बीप सुन सकते हैं जो इंगित करता है कि POST सफल था। ध्वनि संकेतों की अवधि और संख्या से, एक असफल घटक का निर्धारण करना भी संभव है।


कुछ मामलों में, जब निदान के लिए अधिकतम सटीकता की आवश्यकता होती है, तो आप एक बाहरी डिवाइस का उपयोग कर सकते हैं जिसे POST कार्ड कहा जाता है। मदरबोर्ड डेटा बसों पर POST परीक्षणों के बारे में जानकारी भेजते हैं, और एक POST कार्ड इस जानकारी को संसाधित करता है और उपलब्ध संकेतकों का उपयोग करके इसे प्रदर्शित करता है।

BIOS सेटअप उपयोगिता

BIOS में एक विशेष सेटअप मेनू है जिसे BIOS सेटअप उपयोगिता कहा जाता है। POST पास करते समय आप एक विशेष कुंजी दबाकर इसे दर्ज कर सकते हैं। सबसे अधिक बार, BIOS में प्रवेश करने की कुंजी डेल और एफ 2 हैं , हालांकि, लोड करते समय, यह हमेशा संकेत दिया जाता है कि कौन सी कुंजी BIOS सेटिंग्स को खोलेगी।


BIOS सेटअप उपयोगिता कॉन्फ़िगरेशन के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करती है, जिसे संवाद करने के लिए केवल एक कीबोर्ड की आवश्यकता होती है। BIOS सेटअप उपयोगिता स्थापित हार्डवेयर के बारे में जानकारी प्रदान करती है और आपको मदरबोर्ड और जुड़े उपकरणों के ऑपरेटिंग मापदंडों को बदलने की अनुमति देती है।

इस या उस पैरामीटर के संभावित नाम और विकल्प कई कारकों पर निर्भर करते हैं, जिनमें से:

• BIOS संस्करण
• मदरबोर्ड मॉडल;
• मदरबोर्ड में स्थापित उपकरणों का मॉडल।

पैरामीटर में हम बूट प्राथमिकता में रुचि रखते हैं। बूट प्राथमिकता उस क्रम को सेट करती है जिसमें BIOS उन पर बूट क्षेत्र खोजने के लिए उपकरणों को सर्वेक्षण करता है। जैसे ही BIOS बूट क्षेत्र पाता है, नियंत्रण बूटलोडर में स्थानांतरित हो जाता है और अगला चरण शुरू होता है।

OS लोडर

POST पास करने के बाद, BIOS बूट क्षेत्र के लिए खोज करता है, निर्दिष्ट क्रम में उपकरणों को मतदान करता है। लीगेसी मोड में, डिस्क पर बूट क्षेत्र को मास्टर बूट रिकॉर्ड (एमबीआर) कहा जाता है। एमबीआर डिस्क के पहले 512 बाइट्स में स्थित एक विशेष संरचना है। इन 512 बाइट्स में निम्नलिखित डेटा होते हैं:

• बूटलोडर के पहले चरण का कोड - 0 से 445 बाइट्स तक;
• विभाजन तालिका - 446 से 509 बाइट्स तक;
• जादुई संख्या 0xAA55 है - 510 से 511 बाइट्स तक।

यदि कोई जादू संख्या 0xAA55 नहीं है , तो यह माना जाता है कि इस डिस्क पर एमबीआर रिकॉर्ड नहीं मिला था और अगली डिस्क को चुनने के लिए BIOS आगे बढ़ता है।

जब BIOS एमबीआर रिकॉर्ड पाता है, तो वह इसे 0x7C00 पते पर डिस्क से रैम तक कॉपी करता है और इस पते पर कूदता है। कूदने के बाद, बूटलोडर का पहला चरण ( स्टेज 1 ) शुरू होता है। सीमित आकार के कारण, पहले चरण का उद्देश्य दूसरे चरण के कोड ( स्टेज 2 ) को मेमोरी में लोड करना और उस पर नियंत्रण स्थानांतरित करना है।

चरण 2 कोड एमबीआर संरचना के तुरंत बाद और पहले डिस्क विभाजन की शुरुआत तक संग्रहीत किया जाता है। ऐतिहासिक रूप से, इस अंतर में 31 KB मेमोरी होती है, और आधुनिक प्रणालियों में यह 1 एमबी तक पहुंच जाता है। हालांकि, संगतता बनाए रखने के लिए, दूसरे चरण का आकार 31 केबी से अधिक नहीं है।

तीसरा चरण शुरू करने के लिए दूसरा चरण पर्यावरण तैयार करता है:

• आवश्यक फाइल सिस्टम ड्राइवरों को लोड करता है
• फ़ाइल सिस्टम पर तीसरे चरण का कोड पाता है;
• RAM में कोड लोड करता है और उस पर नियंत्रण स्थानांतरित करता है।

स्टेज 3 कार्य पर्यावरण और बूटलोडर के न्यूनतम सेटअप को उबालते हैं:

• प्रोसेसर को संरक्षित मोड में स्थानांतरित करना;
• स्थापित GRUB2 एक्सटेंशन डाउनलोड करें
• फ़ाइल सिस्टम पर स्टेज 4 ढूंढें और इसे नियंत्रित करें।

संरक्षित मोड - x86 प्रोसेसर के साथ संगतता मोड। इस मोड में, प्रोसेसर 32-बिट निर्देशों को निष्पादित करने में सक्षम है, और पता स्थान 4 GiB तक फैलता है। उदाहरण के लिए, संरक्षित मोड में महत्वपूर्ण नवाचार दिखाई दिए हैं:

• पेजिंग मेमोरी;
• सुरक्षा के छल्ले ;
• आभासी स्मृति।

चौथा चरण ( स्टेज 4 ) पहले से ही 32-बिट मोड में चल रहा है, यदि आवश्यक हो, तो इसे जीयूआई विस्तार डिस्क से लोड किया गया है, grub.cfg फ़ाइल "पार्स" और परिचित ओएस चयन मेनू प्रदर्शित करता है।

ओएस कर्नेल

GRUB2 कर्नेल निष्पादन योग्य लोड करने के लिए मल्टीबूट विनिर्देश का अनुसरण करता है । बूटलोडर मैजिक नंबर 0x1BADB002 को कर्नेल की शुरुआत में चेक करता है और यह सुनिश्चित करने के लिए चेकसम को चेक करता है कि कर्नेल स्पेसिफिकेशन के अनुकूल है या नहीं। सफल सत्यापन के बाद, कर्नेल को रैम में लोड किया जा सकता है और इसे स्थानांतरित किया जा सकता है।

उसी विनिर्देशन के अनुसार, बूटलोडर कर्नेल को सिस्टम की जानकारी प्रदान करता है, जैसे:

• वर्तमान प्रोसेसर मोड;
• पता चला RAM की मात्रा;
• वीडियो आउटपुट (पाठ या पिक्सेल) का प्रकार;
• स्क्रीन रिज़ॉल्यूशन।

इस तथ्य के बावजूद कि बूटलोडर ने फ़ाइल सिस्टम ड्राइवरों का उपयोग किया है और संभवतः, ग्राफिकल इंटरफ़ेस के लिए एक्सटेंशन, बूट करने योग्य कर्नेल को इन सभी अद्भुत चीजों को प्राप्त नहीं होगा। सबसे पहले, नियंत्रण प्राप्त करने के बाद, कर्नेल सर्वर की पूरी क्षमता को "प्रकट" करता है और प्रोसेसर को लांग मोड में रखता है।

लॉन्ग मोड - 64-बिट प्रोसेसर का मुख्य मोड। इस मोड में, प्रोसेसर 64-बिट निर्देशों को निष्पादित करने और 64-बिट सामान्य-उद्देश्य रजिस्टरों का उपयोग करने में सक्षम है। पता स्थान 16 ईआईबी रखता है। लॉन्ग मोड ने 32-बिट आर्किटेक्चर में निहित खंडित स्मृति संगठन को समाप्त कर दिया।

भौतिक स्मृति को संबोधित करने के लिए विशाल पता स्थान के बावजूद, संभावित 64 में से केवल 48 बिट्स का उपयोग किया जाता है, जो रैम की अधिकतम मात्रा को 256 TiB तक कम कर देता है, जो पता स्थान से 65,536 गुना कम है। निकट भविष्य में, यह भौतिक पता को 57 बिट तक विस्तारित करने की योजना है ।

लॉन्ग मोड में जाने के बाद, कर्नेल ऑपरेशन के लिए आवश्यक क्रियाओं का न्यूनतम सेट करता है:

• पेजिंग मेमोरी को कॉन्फ़िगर करता है
• ड्राइवरों को लोड करता है और उपयोग किए गए उपकरणों को इनिशियलाइज़ करता है;
• मेमोरी और प्रोसेस शेड्यूलर्स को कॉन्फ़िगर करता है
• पाता है और init शुरू करता है।

यह महत्वपूर्ण है कि प्रक्रिया अनुसूचक को कॉन्फ़िगर करने से पहले, सर्वर ने एक ही कोर पर काम किया, जिसे बीएसपी कहा जाता था। अनुसूचक को कॉन्फ़िगर करना कर्नेल के शेष भाग को अनुप्रयोग प्रोसेसर (एपी) कहा जाता है। गुठली का एक दूसरे के बीच सीधा संबंध नहीं होता है, और उनका संचार स्थानीय रुकावट संचालकों के माध्यम से किया जाता है जिसे स्थानीय उन्नत प्रोग्रामेबल इंटरप्रेन्योर कंट्रोलर (LAPIC) कहा जाता है।

ऑपरेटिंग सिस्टम का कर्नेल बीएसपी पर लॉन्च किया गया है, जिसने आरंभीकरण के दौरान एसीपी टेबल का उपयोग करके सिस्टम में उपलब्ध प्रोसेसर के बारे में जानकारी प्राप्त की। बीएसपी, अपने स्वयं के LAPIC का उपयोग करते हुए, सभी APs को जगाने के लिए " Init - StartUp - StartUp " रुकावट का क्रम भेजता है। शुरू करने के बाद, एप्लिकेशन प्रोसेसर को भी आरंभिक और लांग मोड में स्थानांतरित करना होगा, लेकिन अब यह प्रक्रिया तेज है, क्योंकि यह कार्य मुख्य प्रोसेसर द्वारा पहले ही किया जा चुका है।

सभी APs को प्रारंभ करने के बाद, प्रक्रिया अनुसूचक " निष्क्रियता " या निष्क्रिय नामक एक सेवा प्रक्रिया शुरू करता है। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, यह प्रक्रिया कुछ भी नहीं करती है और कोई अन्य प्रक्रिया नहीं होने पर प्रोसेसर को ऊपर ले जाती है।

जब सब कुछ कॉन्फ़िगर किया गया और काम करने के लिए तैयार है, तो ऑपरेटिंग सिस्टम का कर्नेल उपयोगकर्ता अंतरिक्ष में पहली प्रक्रिया शुरू करता है - Init । बदले में, उपयोगकर्ता अंतरिक्ष में बाकी प्रक्रियाओं को शुरू करता है। Init प्रक्रिया शुरू होने के बाद, कर्नेल स्टैंडबाय मोड में चला जाता है और तब तक निष्क्रिय रहता है जब तक कि कर्नेल स्पेस में कार्य दिखाई नहीं देता।

सभी प्रक्रियाओं को शुरू करने के बाद, सर्वर नेटवर्क पर उपलब्ध हो जाता है, और कंसोल पर आप स्क्रीन पर लॉगऑन प्रॉम्प्ट देख सकते हैं।

निष्कर्ष

पहली नज़र में, एक सरल और त्वरित सर्वर स्टार्टअप और ऑपरेटिंग सिस्टम को लोड करना वास्तव में कई बारीकियों के साथ एक जटिल और भ्रामक प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया का पारित होना एक छोटा विकास है जो प्रोसेसर की प्रसंस्करण शक्ति को पुराने 16-बिट प्रोसेसर से आधुनिक 64-बिट "मॉन्स्टर्स" तक विकसित करता है।

और आपको क्या लगता है, जब 128-बिट प्रोसेसर दिखाई देते हैं, तो क्या उनमें 16-बिट वाले संगतता मोड होंगे?