Un ordinateur sans programme qui s'exécute est juste un tas inerte d'électronique. La première chose que doit faire un ordinateur lorsqu'il est allumé est de démarrer un programme spécial appelé système d'exploitation. Le travail du système d'exploitation est d'aider les autres programmes de l'ordinateur à travailler, en traitant les détails méprisables du contrôle du matériel de l'ordinateur.
Le processus de démarrage du système d'exploitation est appelé booting (originalement c'était bootstrapping (laçage des chaussures), allusion à la difficulté d'enfiler soi même ses chaussures `par les lacets'. Votre ordinateur sait comment booter car les instructions de boot sont stockées dans un de ses composants, le composant BIOS (ou Basic Input/Output System).
Le composant BIOS dit où aller chercher, à une place fixe sur le disque dur de plus basse adresse (le disque de boot), un programme spécial appelé chargeur de boot (boot loader) (sous Linux le chargeur de boot est appelé LILO). Le chargeur de boot est chargé en mémoire puis lancé. Le travail du chargeur de boot est de démarrer le système d'exploitation réel.
Le chargeur fait cela en allant chercher un noyau, en le chargeant en mémoire et en le démarrant. Lorsque vous bootez Linux et voyez "LILO" sur l'écran suivi par une succession de points, c'est qu'il charge le noyau. (Chaque point signifie qu'il vient de charger un autre bloc du disque du code du noyau.)
(Vous pouvez vous demander pourquoi le BIOS ne charge pas le noyau directement -- pourquoi ces deux étapes du processus avec le chargeur de boot ? C'est que le BIOS n'est pas vraiment intelligent. En fait il est carrément stupide, et Linux ne l'utilise jamais après avoir booté. A l'origine, j'ai programmé sur des PC 8-bits primitifs avec de petits disques : littéralement ils ne pouvaient accéder à suffisamment de disque pour charger le noyau directement. L'étape du chargeur de boot vous permet de démarrer plusieurs systèmes d'exploitation à partir de différents emplacements de votre disque, dans le cas où Unix n'est pas assez bon pour vous.)
Une fois que le noyau démarre, il doit chercher autour de lui, trouver le reste du matériel et être prêt pour exécuter des programmes. Il fait cela non pas en fouillant à des adresses mémoire ordinaires, mais à des ports d'Entrée/Sortie -- des adresses spéciales du bus, sensées avoir une carte contrôleur de périphériques en attente de commandes à cet endroit. Le noyau ne fouille pas au hasard ; il a un ensemble de connaissances qui lui permet de savoir ce qu'il est sensé trouver ici, et comment les contrôleurs répondraient s'ils étaient présents. Ce processus est appelé Exploration automatique.
La plupart des messages que vous voyez au moment du boot sont l'exploration de votre matériel par le noyau à travers les ports d'Entrée/Sortie, le chiffrage de ce qui est disponible et l'adaptation à votre machine. Le noyau Linux est extrêmement bon pour cela, meilleur que la plupart des autres Unix et tellement meilleur que DOS ou Windows. En fait, beaucoup de vieux adeptes de Linux pensent que l'ingéniosité des explorations de Linux lors du boot (qui lui permettent de s'installer relativement simplement) ont été une raison de s'épanouir dans le monde des expériences des Unix libres pour attirer une masse critique d'utilisateurs.
Mais rendre le noyau complètement chargé et s'exécutant n'est pas la fin du processus de boot ; c'est juste la première étape (quelquefois appelée niveau d'exécution 1 (run level 1)).
L'étape suivante du noyau est de s'assurer que vos disques sont OK. Les systèmes de fichiers sur disques sont des choses fragiles ; s'ils ont été endommagés par une panne matérielle ou par une coupure soudaine d'alimentation électrique, il y a de bonnes raisons de rétablir l'intégrité avant que votre Unix ne puisse aller plus loin. Nous parlerons plus tard de ce que l'on dit à propos de comment les systèmes de fichiers peuvent devenir mauvais.
L'étape suivante du noyau est de lancer plusieurs démons. Un démon est un programme comme un spouleur d'imprimante, un serveur de mail ou un serveur WWW qui se cache en arrière-plan en attendant d'avoir des choses à faire. Ces programmes spéciaux doivent coordonner plusieurs requêtes qui peuvent entrer en conflit. Il y a des démons car il est souvent plus facile d'écrire un programme qui s'exécute constamment et qui sait tout des requêtes, plutôt que d'essayer de s'assurer qu'un troupeau de copies (chacune traitant une requête et toutes s'exécutant en même temps) ne se gêneraient pas mutuellement. La collection particulière de démons que le système démarre peut varier, mais inclura presque toujours un spouleur d'imprimante (un démon garde-barrière de votre imprimante).
Une fois que tous les démons ont démarré, nous sommes dans le niveau
d'exécution 2 (run level 2). L'étape suivante est la préparation
pour les utilisateurs. Le noyau démarre une copie d'un programme
appelé getty pour surveiller votre console (et peut être
d'autres copies pour surveiller des ports-série entrants) Ce
programme est celui duquel jaillit le prompt login sur votre
console. Nous sommes maintenant dans le niveau d'exécution 3 (run
level 3) et prêts pour votre connexion et l'exécution de vos
programmes.
Quand vous vous connectez (en donnant un nom et un mot de passe), vous vous
identifiez auprès de getty et de l'ordinateur. Il exécute
maintenant un programme appelé (assez naturellement) login,
qui réalise des tâches ancillaires et démarre un interpréteur de
commandes, le shell. (Oui getty et login
pourraient être un seul et même programme. Ils sont séparés pour des
raisons historiques que nous n'expliciterons pas ici.)
Dans la section suivante, nous parlerons de ce qui se passe lorsque vous exécutez des programmes à partir du shell.