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Ubuntu系統啟動過程詳解

時間：2018-08-09作者：華清遠見

一． Ubuntu的啟動流程

ubuntu的啟動流程和我們熟知的RedHat的啟動方式有所區別。

RedHat的啟動過程如下圖：

這是我們熟知的linux啟動流程，但是ubuntu的啟動流程和這個有些區別，我在ubuntu的/etc/目錄下面找不到inittab這個文件，一開始很納悶ubuntu是怎么啟動的？一查資料發現ubuntu并沒有采用init的方法，所以在/etc/目錄下面找不到inittab，這主要是因為init采用串行的方式，引導很費時，RedHat9啟動時串行執行大量腳本以及啟動各種需要的服務，因此從ubuntu6.10開始逐步采用upstart來代替init，進行服務進程的管理。為了對原有的init實現向后兼容，upstart可以說是在表象上保留了大部分原來init的特性，因此目前ubuntu初始化進程名仍然叫init，而改變的核心，則是Event機制。

Event機制就是將進程的觸發、停止都看成是Event。Ubuntu的/etc/下有一個event.d，這個目錄是upstart的核心。/etc/event.d/下面存放了目前upstart需要識別的各種event。這其中主要有三種：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就類似與inittab文件，用來設置默認運行級別的。cat rc-default，我們可以看到：

# 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
        默認的運行級別是2。

rcX是發生相應運行級別事件時需要運行程序的腳本，我們再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

不去考慮細節，只要注意到前兩行和倒數第二行就可以了。可以看到，rc2文件是定義在發生運行級別2的時候所要執行的東西，核心就是這句：exec /etc/init.d/rc 2。這樣，我們就可以自然地過渡到下一個重要的目錄，/etc/init.d/了。

/etc/init.d/中存放的都是服務或者任務的執行腳本。可以這么說，只要你安裝了一個程序(特別是服務程序daemon)，它可以在系統啟動的時候運行，那么它必定會在/etc/init.d/中有一個腳本文件。回到上面的rc2，它執行了exec /etc/init.d/rc 2，也就是給/etc/init.d/rc傳遞了一個參數”2”，讓它執行。Rc腳本里面有這樣一段：

# 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*
        .......

這說明，當給rc腳本傳遞一個數字參數"X"的時候，它在經過一系列的設置后，將會開始執行/etc/rcX.d/下S開頭的腳本。這就過渡到下一個目錄/etc/rcX.d/了。

ls一下/etc/rcX.d/，發現里面全是一堆到/etc/init.d/中的腳本符號鏈接，不同的是它們的開頭加上了S和一個數字。熟悉原本init的人應該知道，S表示在啟動時運行，數字則表示執行的先后順序。其中有一個鏈接叫做S30gdm，gdm的意思是gnome display management，也就是用來啟動gnome桌面的。

綜上所述，upstart管理的ubuntu啟動過程如下圖所示：

二． x-window啟動過程解析

從控制臺進入X一般用startx命令，故啟動X應該從startx這個腳本開始分析。以下是startx腳本的一部分：

#!/bin/sh
        userclientrc=$HOME/.xinitrc #用戶的client定義文件
        userserverrc=$HOME/.xserverrc #用戶的server定義文件
        sysclientrc=/usr/X11R6/lib/X11/xinit/xinitrc #系統的client
        sysserverrc=/usr/X11R6/lib/X11/xinit/xserverrc #系統的server
        defaultclient=/usr/X11R6/bin/xterm #默認的client程序
        defaultserver=/usr/X11R6/bin/X #默認的server程序
        defaultclientargs="" #下面定義了client和server的參數變量
        defaultserverargs=""
        clientargs=""
        serverargs=""
        ……

可以看到，startx主要是置X client和X server所在的位置，并處理相關參數，后交給xinit處理。可以看出startx 設置X client的位置是先搜尋$HOME/.xinitrc，然后是/etc/X11/xinit/xinitrc；設置X server的位置是先搜尋$HOME/.xserverrc，然后是/etc/X11/xinit/xserverrc。在ubuntu8.10的$HOME下面沒有.xinitrc和.xerverrc，所以startx直接去/etc/下面找x-client和x-server，完成啟動x的工作。

總結一下x-window的啟動流程圖：