Ubuntu系统启动过程详解

时间:2021-11-14 14:43:23

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:

Ubuntu系统启动过程详解

  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:

Ubuntu系统启动过程详解

  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:

Ubuntu系统启动过程详解

  “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。