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Ubuntu系统启动过程详解
时间:2018-08-09作者:华清远见

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,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:


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