Ubuntu系统启动过程详解

作者：杨硕,华清远见嵌入式学院讲师。

　　一． Ubuntu的启动流程

　　ubuntu的启动流程和我们熟知的RedHat的启动方式有所区别。

　　RedHat的启动过程如下图：

　　这是我们熟知的linux启动流程，但是ubuntu的启动流程和这个有些区别，我在ubuntu的/etc/目录下面找不到inittab这个文件，一开始很纳闷ubuntu是怎么启动的？一查资料发现ubuntu并没有采用init的方法，所以在/etc/目录下面找不到inittab，这主要是因为init采用串行的方式，引导很费时，RedHat9启动时串行执行大量脚本以及启动各种需要的服务，因此从ubuntu6.10开始逐步采用upSTart来代替init，进行服务进程的管理。为了对原有的init实现向后兼容，upstart可以说是在表象上保留了大部分原来init的特性，因此目前ubuntu初始化进程名仍然叫init，而改变的核心，则是Event机制。

　　Event机制就是将进程的触发、停止都看成是Event。Ubuntu的/etc/下有一个event.d，这个目录是upstart的核心。/etc/event.d/下面存放了目前upstart需要识别的各种event。这其中主要有三种：rc-default，rcX(X = 0,1,2,3,4,5,6,S)，ttyX(X = 0,1,2,3,4,5,6,S)。

　　其中rc-default就类似与inittab文件，用来设置默认运行级别的。cat rc-default，我们可以看到：

　　# rc - runlevel compatibility

　　#

　　# This task guesses what the "default runlevel" should be and starts the

　　# appropriate script.

　　start ON stopped rcS

　　script

　　runlevel --reboot || true

　　if grep -q -w -- "-s\|single\|S" /proc/cmdline; then

　　telinit S

　　elif [ -r /etc/inittab ]; then

　　RL="$(sed -n -e "/^id:[0-9]*:initdefault:/{s/^id://;s/:.*//;p}" /etc/inittab || true)"

　　if [ -n "$RL" ]; then

　　telinit $RL

　　else

　　telinit 2

　　fi

　　else

　　telinit 2

　　fi

　　end script

　　默认的运行级别是2。

　　rcX是发生相应运行级别事件时需要运行程序的脚本，我们再cat一下rc2：

　　# rc2 - runlevel 2 compatibility

　　#

　　# This task runs the old sysv-rc runlevel 2 ("multi-user") scripts. It

　　# is usually started by the telinit compatibility wrapper.

　　start on runlevel 2

　　stop on runlevel [!2]

　　console output

　　script

　　set $(runlevel --set 2 || true)

　　if [ "$1" != "unknown" ]; then

　　PREVLEVEL=$1

　　RUNLEVEL=$2

　　export PREVLEVEL RUNLEVEL

　　fi

　　exec /etc/init.d/rc 2

　　end script

　　不去考虑细节，只要注意到前两行和倒数第二行就可以了。可以看到，rc2文件是定义在发生运行级别2的时候所要执行的东西，核心就是这句：exec /etc/init.d/rc 2。这样，我们就可以自然地过渡到下一个重要的目录，/etc/init.d/了。

　　/etc/init.d/中存放的都是服务或者任务的执行脚本。可以这么说，只要你安装了一个程序(特别是服务程序daemon)，它可以在系统启动的时候运行，那么它必定会在/etc/init.d/中有一个脚本文件。回到上面的rc2，它执行了exec /etc/init.d/rc 2，也就是给/etc/init.d/rc传递了一个参数”2”，让它执行。Rc脚本里面有这样一段：

　　# Now run the START scripts for this runlevel.

　　# Run all scripts with the same level in parallel

　　.......

　　for s in /etc/rc$runlevel.d/S*

　　.......

　　这说明，当给rc脚本传递一个数字参数"X"的时候，它在经过一系列的设置后，将会开始执行/etc/rcX.d/下S开头的脚本。这就过渡到下一个目录/etc/rcX.d/了。

　　ls一下/etc/rcX.d/，发现里面全是一堆到/etc/init.d/中的脚本符号链接，不同的是它们的开头加上了S和一个数字。熟悉原本init的人应该知道，S表示在启动时运行，数字则表示执行的先后顺序。其中有一个链接叫做S30gdm，gdm的意思是gnome display management，也就是用来启动gnome桌面的。

　　综上所述，upstart管理的ubuntu启动过程如下图所示：

　　二． x-window启动过程解析

　　从控制台进入X一般用startx命令，故启动X应该从startx这个脚本开始分析。以下是startx脚本的一部分：

　　#!/bin/sh

　　userclientrc=$HOME/.xinitrc #用户的client定义文件

　　userserverrc=$HOME/.xserverrc #用户的server定义文件

　　sysclientrc=/usr/X11R6/lib/X11/xinit/xinitrc #系统的client

　　sysserverrc=/usr/X11R6/lib/X11/xinit/xserverrc #系统的server

　　defaultclient=/usr/X11R6/bin/xterm #默认的client程序

　　defaultserver=/usr/X11R6/bin/X #默认的server程序

　　defaultclientargs="" #下面定义了client和server的参数变量

　　defaultserverargs=""

　　clientargs=""

　　serverargs=""

　　……

　　可以看到，startx主要是置X client和X server所在的位置，并处理相关参数，最后交给xinit处理。可以看出startx 设置X client的位置是先搜寻$HOME/.xinitrc，然后是/etc/X11/xinit/xinitrc；设置X server的位置是先搜寻$HOME/.xserverrc，然后是/etc/X11/xinit/xserverrc。在ubuntu8.10的$HOME下面没有.xinitrc和.xerverrc，所以startx直接去/etc/下面找x-client和x-server，完成启动x的工作。

　　总结一下x-window的启动流程图：

　　“本文由华清远见http://www.embedu.org/index.htm提供”

*****************************************************xwindow启动过程******************************************************

X window的原理就不必多讲了。现在了解一下X window启动的过程，以及用到了哪些配置文件。上网看了下，总结如下：
（一）手工启动
手工启动就是要徒手分别启动X server和X client
启动X：后台运行/usr/bin/X11/X，即 
            user@Debian:~$/usr/bin/X11/X :1 &
启动Client：如
            user@Debian:~$xeyes -display localhost:1&
      或 user@Debian:~$gnome-session
（二）通过xinit启动（也就就是通过startx启动）
     （1）startx按如下顺序搜索X server配置文件和X Client配置文件，并设置一些参数：
               X server：$HOME/.xserverrc     ------->   /etc/X11/xinit/xserverrc
               X client：$HOME/.xinitrc    ------>   /etc/X11/xinit/xinitrc
     （2）startx用取得的参数调用xinit启动X server
     （3）xinit通过startx传来的参数，启动Client程序，如term、xdm等，一般就是执行xinitrc的过程。
　　若用系统默认的配置文件的话，xinit就会依次顺序查找/usr/bin/x-session-manager ，x-window-manager，/usr/bin/x-terminal-emulator 这三个文件。如果存在则启动之，也即X client。如果三个都不存在则报错退出了。x-session-manager是一个符号连接，指向具体的session-manager，如gnome-session-manager。
　　如果用$HOME目录下的.xinitrc的话，以hiweed-debian- desktop_0.55_i386为例，里面有exec xfce4-session，用于启动桌面系统。
（三）通过Display Manager（即xdm、gdm、kdm等）启动
当Run Level为５时，会启动Display Manager，Display Manager只管启动session，而不管其他东西。
注意一点：xdm/gdm不读取$HOME/.xinitrc，改用了/etc/X11/xdm/Setup_0来设置的。