Tìm hiểu quá trình khởi Động và kết thúc hệ thống linux

Về cơ bản, Linux được xây dựng trên nhân nguồn mở, khiến nó trở thành một trong những nền tang phố biến nhất cho hệ thống máy tính và thiết bị nhúng.. Tính linh hoạt của Linux được thê h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

UNIVERSITY OF

TRANSPORT TECHNOLOGY

BAO CAO BAI TAP NHOM MÔN HỌC

PHAN MEM MA NGUON MO

DE TAI 11:

TIM HIEU QUA TRINH KHOI DONG VA KET THUC HE THONG

LINUX

GIANG VIEN HUONG DAN: LA QUANG TRUNG

NHÓM SINH VIÊN SÓ 11: NGUYÊN VĂN CƯỜNG

DO HAI DANG LOP: 73DCHT21

HÀ NỘI 09-2021

Nhận xét của giáo viên

A.PHÀN MỞ ĐÀU 0 0 22222122222112222112 1221212221222 2e 6

5) Ưu điểm của hệ thống Linux 2 St SE x E1 x3 He ưyn 10 6) _ Nhược điểm của hệ thống Linux - SS SE SE E11 EHrgưyn 10

II MỤC TIÊU CỦA BÁO CÁO - 0.20222211222222 222222 rea 11 B.PHAN NOI DUNG occ ccc ccscesssessessresteressessressrersvessrissrestietiiststseretsetieseeseen 11

I TONG QUAN VE QUA TRINH KHOI DONG MAY TINH occ 11

Tl KHỞI ĐỘNG MÁY TÍNH TH 0n 11112111 1g ng 12

II KHỞI ĐỘNG HỆ ĐIỀU HÀNH - 0 2221222122222 22 re 14

1 BOOTLOADER ( GRUB — Grand Unfied Bootloader ) - cà ccee 14

IV KHỞI ĐỘNG HỆ THÓNG 0 0H H212 01212122 rag 14

4 LINUX KERNEL S2 HH T110 1 ng ng ng 14

Vv KÉT THÚC HỆ THÓNG - 0 nỰn 0011112111011 uàg 16

6 _ Kết thúc kernel và tắt máy: - 2s c2 TH HH Hường 17

LỜI NÓI ĐÀU

Là hệ điều hành phố biến toàn cầu, Linux không chỉ là hệ điều hành mà còn là biểu tượng

của sự tự do và linh hoạt trong ngành công nghệ thông tin Với sự ra đời của Linux vào năm 1991 bởi sinh viên đại học Phần Lan Linus Torvalds, Linux nhanh chóng trở thành một phần của ngành CNTT và trở thành lựa chọn hàng đầu cho các nhà phát triển, quản trị viên hệ thông và người dùng cuôi

Về cơ bản, Linux được xây dựng trên nhân nguồn mở, khiến nó trở thành một trong những nền tang phố biến nhất cho hệ thống máy tính và thiết bị nhúng Tính linh hoạt của Linux được thê hiện ở khả năng chạy trên nhiều kiến trúc phần cứng khác nhau, từ máy tính cá nhân đến máy chủ mạnh mẽ và các thiết bị nhúng có giới hạn tài nguyên.Một

trong những điểm mạnh của Linux là tính bảo mật cao Với sự hỗ trợ của cộng đồng mã nguồn mở rộng lớn, các lỗ hồng bảo mật thường được phát hiện và sửa chữa một cách nhanh chóng Điều nay lam cho Linux tro thành một lựa chọn an toàn cho các môi trường kinh doanh và công nghệ thông tin nhạy cảm Một điểm đặc biệt nữa của Linux là sự đa

dạng của các phiên bản và bản phân phối (distribution) Khả năng tương thích cao của Linux cũng là một điểm mạnh Nó hỗ trợ nhiều ứng dụng và phần cứng khác nhau, từ các

ứng dụng văn phòng đến phần mềm đồ họa và công cụ phát triển phần mềm Điều này lam cho Linux tro thành một hệ điều hành phổ biến không chỉ trong cộng đồng kỹ thuật

mà còn trong các lĩnh vực khác như giáo dục, y tế và ngân hàng

Trong quá tr¡nh thực hiện đề tài , chúng em đã tìm hiểu về Linux và các nội dung xoay quanh về Linux Cụ thể là chúng em đã tìm hiểu phần khởi động kết thúc của hệ thống Linux vì phân nội dung này luôn là phần nội dung cần thiết dé bắt đầu sử dụng Linux cho những người mới bắt đầu

Bài báo cáo này nhóm ching em muốn giới thiệu về phần nội dung ‹KHỞI ĐỘNG VÀ

KET THUC HE THONG LINUX» Nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình và tài liệu của thầy Lã

Quang Trung , chung em đã có thê dễ đàng tìm hiểu ,có một hướng đi chính xác trong

quá trình học hỏi và tìm hiểu đề tài Nhóm em xin chân thành cám ơn thầy đã dành thời

gian đề hướng dẫn và hỗ trợ chủng em hoàn thành bài báo cáo Nhóm chúng em cũng mong rằng với chút ít kiến thức từ bài báo cáo có thê giúp người đọc hiểu hơn về Linux

và cách sử dụng của Linux Chúng em cũng hi vọng sẽ nhận được những ý kiến gop y ,

nhận xét tử các thầy cô và các bạn đề chúng em có thê hoàn thiện được kĩ năng cũng như bài báo cáo một cách chuân nhật

A.PHAN MO’ DAU

I TONG QUAN VE LINUX

1) Dinh nghia vé hé théng Linux

Linux là một hệ điều hành mã nguồn mo pho biến, được phát triển bởi một cộng

đồng toàn cầu các nhà phát triển và người dùng Điều đặc biệt về Linux là tính mã nguồn

mở cho phép bất kỳ ai cũng có thê xem, sửa đổi và phân phối mã nguồn của hệ điều hành nảy

Linux được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại thiết bị, từ máy tính cá nhân cho đến máy

chủ và các thiết bị nhúng, nên thường được sử dụng cho mục đích cá nhân, doanh nghiệp

và chính phủ Linux được kết hợp với các phần mềm khác đề tạo nên các bản phân phối

hệ điều hành như: Ubuntu, Debian và CentOS

2) Lịch sử của Linux

Lịch sử của Linux bắt đầu vào những năm 1991 khi một sinh viên người Phần Lan tên là

Linus Torvalds bắt đầu phát triển một hệ điều hành dựa trên Unix Linux đã công bố dự

án của mình trên LJsenet và yêu câu sự đóng góp của cộng đông

Linux ban đầu chỉ là một kernel (phần trung tâm của hệ điều hành) và cần sự đóng góp của các nhà phát triển khác để xây đựng các phần mềm, các công cụ xung quanh Cộng đồng ngày càng phát triển và các dự án phân phối Linux như Debian, Slackware và Red

Hat bắt đầu xuất hiện Từ đó đã tạo ra một hệ sinh thái đa dạng của các bản phân phôi

Linux, môi bản có mục tiêu và triết lý riêng

Linux sau đó đã nhanh chóng trở nên phổ biến trong cộng đồng kỹ thuật và doanh

nghiệp, được sử dụng với đã dạng mục đích, từ máy chủ cho đến thiết bị nhúng Sự én định, bảo mật và hiệu suất của Linux đã thu hút sự quan tâm của nhiều tô chức lớn, bao

gồm cả Google, Amazon và Facebook, cũng như các hệ thống siêu máy tính

Vào cuối thập kỷ 1990, các dự án phân phối như Ubuntu đã giúp Linux đễ dàng hơn đối với người dùng thông thường Các giao diện đồ họa như GNOME và KDE cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc làm cho Linux trở nên thân thiện hơn với người dùng

Hệ điều hành Linux đã trở thành một biểu tượng của phong cách tự do và mã nguồn mở, cung cấp cho người sử dụng quyền kiểm soát và tùy chỉnh hoàn toàn môi trường máy tính

3) Cấu trúc của hệ thống Linux

Hệ điều hành Lmux bao gồm các thành phần chính sau:

¢ Kernel: Kernel là phần trung tâm của hệ điều hành, quản lý tài nguyên phần cứng

và điều phối các tác vụ của hệ thống Kemel Lmux được phát triển bởi Linus

Torvalds và cộng đồng người dùng

(command line) và giao điện đồ họa (Graphical User Interface - GUI) đề tương tác với hệ thống

« _ Hệ thống tệp tin: Linux sử dụng hệ thống tệp tin ext4 mặc định, nhưng hỗ trợ nhiều hệ thống tệp tin khác nhau, cho phép quản lý tệp và thư mục dễ dàng hơn

cho phép chúng tương tác và chia sẻ tài nguyên

user app

daemons

CHÍ

sequencing

Hardware

Scheduler

Memory

4) Céng dung cua Linux

Linux la mối đe dọa lớn với thị trường của Windows và Mac OS Vì sao? Linux sở hữu rất nhiều tính năng nổi trội, chẳng hạn như:

10

‹ - Quản lý và điều phối các tài nguyên của hệ thống

‹ồ - Giúp người dùng có thể nhìn thấy hầu như mọi dòng code trong Linux Hỗ trợ tốt nhất cho việc chỉnh sửa và phát triển hệ điều hành dựa trên nhu cầu riêng của khách hàng trở

- _ Miễn phí mọi tính năng và không cần mua bản quyền

- Giao diện đa dạng, tính bảo mật cao, thường xuyên được nâng cấp lên phiên bản mới

- Đặc biệt, hệ điều hành Linux tương đối nhẹ Do đó, các máy có cấu hình yếu vẫn có thể hoạt động ổn định trên hệ điều hành này

5) Ưu điểm của hệ thống Linux

không thể hoạt động trên Linux Do đó, độ bảo mật của hệ điều hành rất cao

e Tinh linh hoạt : Người dùng có thể chính sửa hệ điều hành theo nhu cầu sử dụng

của mình Đây chính cơ hội lý tưởng cho các lập trình viên cũng như các nhà phát trién

phiên ban mới, các máy tính có cầu hình yếu vẫn sẽ được nâng cấp và hỗ trợ

thường xuyên — tức chất lượng hoạt động van tron tru và ôn định

6) Nhược điểm của hệ thống Linux

Dù có nhiều ưu điểm là thế nhưng Linux vẫn còn có một vài điểm hạn chế như :

e Số lượng ứng dụng được hỗ trợ trên Linux còn hạn chế

e - Một số nhà sản xuất không phát triển driver hỗ trợ nền tảng Linux

11

Il MUC TIEU CUA BAO CÁO

Báo cáo cung cấp cái nhìn tổng quan về quá trình khởi động và kết thúc của hệ thống Linux bao gồm những phân như sau :

Khởi động phần cứng bao gồm khởi động máy tính

Khới động hệ điều hành : Khới động GRUB

Khởi động hệ thống

Kết thúc hệ thông

Cấu hình hệ thống để khởi động không có giao diện đồ họa, với 3 tty

B.PHÀN NỘI DUNG

I TONG QUAN VE QUA TRINH KHO! DONG MAY TINH

Quá trình khởi động máy tính là một chuỗi các bước cần thiết đề máy tính có thê hoạt

động và cung cấp môi trường cho các ứng dụng và người sử dụng Đối với một dịch vụ mang nhu NSDi (Network Service Daemon), quá trình này cực kỳ quan trọng đề đảm bảo

rằng NSD có thẻ thực hiện các chức năng của mình một cách hiệu quả

Các bước khởi động sẽ bao gồm như :

nguôn và các thiết bị vật lý bên trong máy tính được khởi động Điều này bao gôm việc khởi động các thành phân như bo mạch chủ, CPU, bộ nhớ và các thiết bị lưu trữ

s- Khởi động hệ điều hành: Sau khi hệ thông vật lý đã được khởi động, máy tính sẽ tiếp tục khởi động hệ điều hành Hệ điều hanh Linux sẽ được nạp từ ô cứng vào

bộ nhớ và chạy đề quản lý các tài nguyên của máy tinh

® Khởi động các dịch vụ hệ thông: Khi hệ điều hành đã khởi động, các dịch vụ hệ

thông quan trọng như dịch vụ mạng, dịch vụ lưu trữ và các dịch vụ khác sẽ được

khởi động Điều này đảm bảo rằng các dịch vụ này sẵn sàng hoạt động và sẵn sảng phục vụ các ứng dụng và người dùng

ra dé NSD co thê hoạt động Điều này bao gồm việc nạp các phần mềm và cầu hình cần thiết để NSD có thể truy cập và sử dụng các tài nguyên của máy tính một

cách an toàn và hiệu quả

12

IL

KHỞI ĐỘNG MÁY TÍNH

B OS là viết tắt của Basic nput/Output System, la mét dang firmware nhúng trong chip của bo mạch chủ máy tính B OS firmware duoc cai đặt từ trước trên bo mạch chủ B OS là một non-volatile firmware, các cài đặt trên B OS sẽ không bị mất khi hệ thống tắt đi hoặc khởi động lại Khi máy tính được khởi động, B OS kiểm tra và wakes up các thành

phần hardware trên máy tính, và kiểm tra tính khả dụng của chúng

Sau đó là bootloader để thực hiện load OS lên bộ nhớ

13

>» Standard CMOS Features

EscC

F18

: Save & Exit Setup

firmware interface cla may tính, hỗ trợ kết nối firmware máy tính với

hệ điều hành (Operating system) - Được sử dụng để khởi tạo thành

phần cứng (hardware) và khởi động hệ điều hành được lưu trữ trên đĩa

cứng khi máy tính khởi động UEF hỗ trợ nhiều tính năng và phần mở

rộng mà B OS chưa hỗ trợ, UEF được thiết kế để thay thế hoàn toàn

B OS trong tương lai UEF tạo riêng 1 phân vùng đĩa gọi là EF System Partition (ESP) cho mục đích lưu trữ thông tin bootloader và thông tin

quá trình kiểm tra và startup thiết bị Nhờ vậy UEF có thể bôt trực tiếp

vào OS và tiết kiệm được thời gian B OS self-test, giúp tăng tốc quá

trình boot vào hệ thống

POST là quá trình tự kiêm tra và tự đánh giá của các thành phần phần cứng cơ bản

của máy tính, chăng hạn như CPU, bộ nhớ, bộ điều khiển bàn phím, bộ điều khiển

đĩa cứng, và các thiết bị ngoại vi khác Mục đích của POST là đảm bảo rằng các

thành phần này hoạt động đúng cách trước khi hệ điều hành được khởi động Khởi động theo chế độ mặc định hoặc tìm thiết bị lưu trữ đề tải hệ điều hành: Nếu không có lôi phát hiện trong quá trình POST, hệ thông sẽ tiếp tục khởi động theo

14

chế độ mặc định hoặc tìm một thiết bị lưu trữ đề tải hệ điều hành Các thiết bị lưu

trữ có thê bao gôm như ô cứng, ô di động, ô mạng hoặc ô mềm

I KHỞI ĐỘNG HỆ ĐIỀU HÀNH

Đề khởi động hệ điều hành, các hệ thông phải thường sử dụng các sector đầu tiên dựa trên các thiết bị lưu trữ MBR(Master Boot Record) Trong MBR có chứa chương trình con sẽ tải nhân của hệ điều hành Mặc định là chương trình con này sẽ tìm | phan ving tích cực của ô đĩa và khời động chương trình con nằm trên sector đầu tiên của phân vùng này Nhưng do kích thước hạn chế của Boot Programing trong MBR quá nhỏ ( 512 byte ) nên rất khó đề tải Thực tế người ta sẽ sử đụng phương pháp khởi động 2 bước Bước thứ

các phân : mềm để tải hệ điều hành từ bộ nhớ và đĩa cứng và sau khi kết thúc sẽ chuyên quyên kiểm soát cho hệ điều hành đề tiếp tục quá trình khởi động Hiện nay chương trình

Boot Loader duge Linux cung cap chinh la GRUB :

1 BOOTLOADER ( GRUB - Grand Unfied Bootloader )

GRUB là một chương trình BootLoader được thiết kế để khởi động hệ điều hành sau khi

máy tính được bật nguồn GRUB cho phép người dung chọn hệ điều hành hoặc các tùy

chọn khởi động từ một menu trước khi hệ điều hành thực sự được khởi động GRUB

thường được cài đặt trong MBR hoặc trong phân vùng khởi động của ô đĩa Chương trình này còn sử dụng một tệp cầu hình chính đưuọc gọi là grub.cfø để định nghĩa các tùy chọn khởi động và cầu hình Ngoài ra, GRUB còn cung cấp khả năng bảo vệ quá trình khởi động bằng cách bô sung mật khâu cho menu khởi động Người dung bắt buộc phải nhập mật khẩu đúng để truy cập và chọn các tùy chọn khởi động từ menu GRUB

Iv _ KHỞI ĐỘNG HỆ THÓNG

4 LINUX KERNEL

Kemnel là trái tim của hệ thông Linux, là phần mềm chạy trực tiếp trên phần cửng máy tinh va quan ly tài nguyên phân cứng và phần mềm của hệ thống Sau khi GRUB hoặc

LILO được thực thi thì Kernel sẽ được bắt đầu vì GRUB hoặc LILO là người quản lí việc

khởi động của Kemel Khi máy tính được bật thì các chương trình BootLoader sẽ hiển thị cho phép người đùng chọn Kernel mà họ muốn khởi động Sau khi chọn xong thì Kernel

sẽ được thực hiện tại vị trí được chỉ định

a) Chức năng chính của Kernel

Như đã nói ở trên, Kemel là trái tim của hệ thông Linux nên Kemel chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên phan cứng của máy tính như bộ nhớ, CPU, các thiết bị ngoại vi, và giao tiếp với chúng đề chạy các ứng dụng và tiên trình trên hệ thống Ngoải ra , Kernel

cung câp các dịch vụ cơ bản như quản lí bộ nhớ