12.2. Le problème du démarrage

Allumer un ordinateur et démarrer le système d'exploitation pose un intéressant dilemme. Par définition, l'ordinateur ne sait rien faire jusqu'à ce que le système d'exploitation soit lancé. Ceci inclut l'exécution des programmes à partir du disque. Donc si l'ordinateur ne peut pas exécuter de programme à partir du disque sans le système d'exploitation, et que les programmes du système d'exploitation sont sur le disque, comment le système d'exploitation est-il démarré?

On peut faire le parallèle avec un événement du livre Les aventures du Baron Munchausen. Le personnage tombe dans une bouche d'égout avec une partie du corps hors de la bouche, et il s'en sort en attrapant les fixations de ses bottes (“bootstraps”), et en se soulevant ainsi. Dans les premiers jours de l'informatique le terme bootstrap fut appliqué au mécanisme utilisé pour charger le système d'exploitation, terme qui a été raccourci en “booting” (que l'on traduit par démarrage en Français).

Sur l'architecture x86 c'est le BIOS (“Basic Input/Output System”) qui est responsable du chargement du système d'exploitation. Pour effectuer cela, le BIOS recherche sur le disque dur le “Master Boot Record” - Secteur Principal de Démarrage (MBR), qui doit être placé à un endroit bien précis sur le disque. Le BIOS dispose de suffisamment de connaissances pour charger et exécuter le MBR, et suppose que le MBR peut alors effectuer le reste des tâches impliquées dans le chargement du système d'exploitation, probablement avec l'aide du BIOS.

Pour parler du code contenu dans le MBR, on fait souvent référence aux termes de gestionnaire de démarrage gestionnaire d'amorce, tout particulièrement quand il y a intéraction avec l'utilisateur. Dans ce cas le code de ce gestionnaire occupe un espace plus important sur la première piste du disque ou du système de fichier du système d'exploitation (le gestionnaire de démarrage est parfois également appelé gestionnaire de chargement ou chargeur, “boot loader”, sous FreeBSD ce terme est utilisé pour une étape ultérieur du démarrage). Parmi les gestionnaire de démarrage populaire, se trouvent boot0 (également connu sous le nom de Boot Easy, le gestionnaire de démarrage standard de FreeBSD), Grub, GAG, et LILO (seul boot0 peut tenir entièrement dans l'espace du MBR.).

Si vous n'avez qu'un seul système d'exploitation installé sur vos disques alors le MBR PC standard sera suffisant. Ce MBR recherche la première tranche (“slice”) amorçable (souvent appelée active) sur le disque, et puis exécute le code sur cette tranche pour charger le reste du système d'exploitation. Le MBR installé par fdisk(8) par défaut se comporte de cette manière. Il est basé sur /boot/mbr.

Si vous avez installé plusieurs systèmes d'exploitation sur vos disques alors vous pouvez installer un gestionnaire d'amorce différent, qui permet d'afficher une liste des différents systèmes d'exploitation, et vous permet de sélectionner celui à partir duquel démarrer. Ceci est abordé dans la sous-section suivante.

Le reste du système de démarrage de FreeBSD est divisé en trois étapes. La première étape est exécutée par le MBR, qui en sait juste assez pour mettre l'ordinateur dans un état spécifique et lancer la deuxième étape. La seconde étape peut en faire un peu plus, avant de lancer la troisième étape. La troisième étape termine la tâche de chargement du système d'exploitation. La tâche a été séparée en trois étapes parce que le standard PC impose des limites sur la taille des programmes qui peuvent être exécutés aux étapes une et deux. L'enchaînement des tâches permet à FreeBSD de fournir un chargeur plus flexible.

Le noyau est ensuite démarré et commence à sonder le système à la recherche de périphériques et les initialise. Une fois le processus de démarrage du noyau achevé, le noyau passe la main au processus init(8), qui alors vérifie que les disques sont utilisables. init(8) commence ensuite la configuration des ressources au niveau utilisateur, monte les systèmes de fichiers, initialise les cartes réseaux pour communiquer sur le réseau, et lance tous les processus qui sont habituellement exécutés au démarrage d'un système FreeBSD.