startx启动过程分析

http://blog.csdn.net/hustwarhd/article/details/3069066

 

JiananHe

09/19/2008

 

目录

1     xinit

1.1      功能

1.2      用法

1.3      例子

1.4      分析

2     startx脚本

2.1      功能

2.2      用法

2.3      例子

2.4      分析

2.5      总结

3     startx默认启动过程

3.1      startx的几种启动方式

3.2      Xsession

4     startx启动过程小结

1       xinit

在说明startx之前，我想我们应该先了解一下xinit。因为startx就是通过调用xinit启动X的。

1.1    功能

当我们安装了Ubuntu后，默认就已经安装了xinit，它位于/usr/bin下。xinit是一个二进制文件，并非是一个脚本。它的主要功能是启动一个X服务器，同时启动一个基于X的应用程序。

1.2    用法

xinit的用法为：xinit [[client] options ] [-- [server] [display] options]。其中client用于指定一个基于X的应用程序，client后面的options是传给这个应用程序的参数，server是用于指定启动哪个X服务器，一般为/usr/bin/X或/usr/bin/Xorg，display用于指定display number，一般为0，表示第一个display，option为传给server的参数。

 

如果不指定client，xinit会查找HOME(环境变量)目录下的.xinitrc文件，如果存在这个文件，xinit直接调用execvp函数执行该文件。如果这个文件不存在，那么client及其options为： xterm -geometry +1+1 -n login -display :0 。

 

如果不指定server，xinit会查找HOME(环境变量)目录下的.xserverrc文件，如果存在这个文件，xinit直接调用execvp函数执行该文件。如果这个文件不存在，那么server及其display为： X :0。如果系统目录中不存在X命令，那么我们需要在系统目录下建立一个名为X的链接，使其指向真正的X server命令（Ubuntu下为Xorg）。

 

1.3    例子

下面是几个关于xinit应用的例子：

1)      xinit /usr/bin/xclock -- /usr/bin/X :0

该例子将启动X server， 同时将会启动xclock。请注意指定client或server时，需要用绝对路径，否则xinit将因无法区别是传给xterm或server的参数还是指定的client或server而直接当成是参数处理。

2)      在HOME下新建.xinitrc文件，并加入以下几行：

         xsetroot -solid gray &

         xclock -g 50x50-0+0 -bw 0 &

         xterm -g 80x24+0+0 &

         xterm -g 80x24+0-0 &

         twm

当xinit启动时，它会先启动X server，然后启动一个clock，两个xterm，最后启动窗口管理器twm。

请注意：

最后一个命令不能后台运行，否则所有命令都后台运行的话xinit就会返回退出，同样的，除最后一个命令外都必须后台运行，否则后面的命令将只有在该命令退出后才能运行。

 

1.4    分析

看到这里，眼尖的人或许早以看出xinit的功能完全可以由脚本来实现，例如要启动X Server 和一个xterm，就像xinit默认启动的那样，只需要在新建一个脚本或在rc.local中加入：

X&

export DISPLAY=:0.0

xterm

这个实现完全正确，然而却并没有完全实现xinit所具有的功能，xinit所有的一项功能就是当最后一个启动的client（如上面第二个例子中的twm窗口管理器）退出后，X服务器也会退出。而我们的脚本实现中当我们退出xterm后并不会退出X server。

 

2       startx脚本

用过linux的人基本上都知道linux下有个命令叫做startx，那么它到底是怎么实现的呢？

2.1    功能

当我们在终端下想启动图形界面时，我们都会通过输入startx来实现，该命令可以启动一个Xserver，而且可以启动一个漂亮的图形界面（Ubuntu下，我装的是gnome）。

2.2    用法

Startx的用法和xinit的基本一样：startx [ [ client ] options ... ] [ -- [ server ] options ... ]。为什么呢？这是因为startx其实就是一个脚本，它启动X server就是通过调用xinit命令实现的，startx的参数将全部传给xinit。因此，这些参数的意义和xinit的参数是一样的。

2.3    例子

下面是两个关于startx命令的简单例子：

1）  startx -- -depth 16

该例子主要是以16位色启动X 服务器。

2）  startx -- -dpi 100

该例子主要是以100的dpi启动X 服务器。

2.4    分析

下面我们来分析一下startx脚本。startx脚本位于/usr/bin下，直接用vim打开我们可以看到它的具体实现如下：

 

#!/bin/bash #注意：该脚本用的是bash shell解析的

 

# $Xorg: startx.cpp,v 1.3 2000/08/17 19:54:29 cpqbld Exp $

#

# This is just a sample implementation of a slightly less primitive

# interface than xinit. It looks for user .xinitrc and .xserverrc

# files, then system xinitrc and xserverrc files, else lets xinit choose

# its default. The system xinitrc should probably do things like check

# for .Xresources files and merge them in, startup up a window manager,

# and pop a clock and serveral xterms.

#

# Site administrators are STRONGLY urged to write nicer versions.

#

# $XFree86: xc/programs/xinit/startx.cpp,v 3.16tsi Exp $

 

#下面主要是对一些变量进行赋值。

userclientrc=$HOME/.xinitrc

sysclientrc=/etc/X11/xinit/xinitrc

 

 

userserverrc=$HOME/.xserverrc

sysserverrc=/etc/X11/xinit/xserverrc

defaultclient=xterm

defaultserver=/usr/bin/X

defaultclientargs=""

defaultserverargs=""

clientargs=""

serverargs=""

 

#下面的语句主要是说：如果$HOME/.xinitrc文件存在，并且不是一个目录，那么就将defaultclientargs赋值为$HOME/.xinitrc，否则，如果/etc/X11/xinit/xinitrc存在并且不是一个目录，就将defaultclientargs赋值为/etc/X11/xinit/xinitrc。

 

if [ -f $userclientrc ]; then

    defaultclientargs=$userclientrc

elif [ -f $sysclientrc ]; then

    defaultclientargs=$sysclientrc

 

 

 

 

 

 

fi

 

#下面的语句主要是说：如果$HOME/.xserverrc文件存在，并且不是一个目录，那么就将defaultclientargs赋值为$HOME/.xserverrc，否则，如果/etc/X11/xinit/xserverrc存在并且不是一个目录，就将defaultclientargs赋值为/etc/X11/xinit/xserverrc。

 

if [ -f $userserverrc ]; then

    defaultserverargs=$userserverrc

elif [ -f $sysserverrc ]; then

    defaultserverargs=$sysserverrc

fi

#将whoseargs变量赋值为字符串“client”，表示当前解析的指定client的参数。

whoseargs="client"

#当startx的一个参数不为空时就进入while循环。

while [ x"$1" != x ]; do

    case "$1" in

    # '' required to prevent cpp from treating "/*" as a C comment.

    /''*|/./''*)

 if [ "$whoseargs" = "client" ]; then

     if [ x"$clientargs" = x ]; then

  client="$1" #解析出了用户指定的Client程序

     else

  clientargs="$clientargs $1"  #解析出了Client的参数

     fi

 else

     if [ x"$serverargs" = x ]; then

  server="$1"  #解析出了用户指定的X Server程序

     else

  serverargs="$serverargs $1" #解析出了X Server的参数

     fi

 fi

 ;;

    --)    #遇到“- -”就解析server

 whoseargs="server"

 ;;

    *)

 if [ "$whoseargs" = "client" ]; then

     clientargs="$clientargs $1"

 else

     # display must be the FIRST server argument

     if [ x"$serverargs" = x ] && /

   expr "$1" : ':[0-9][0-9]*$' > /dev/null 2>&1; then

  display="$1" #解析出display

     else

  serverargs="$serverargs $1"

     fi

 fi

 ;;

    esac     #case语句结束

shift  #将参数列表左移一位，即解析下个参数.

done

 

# process client arguments

if [ x"$client" = x ]; then #如果client变量为空，即用户没有指定client。

    # if no client arguments either, use rc file instead

    if [ x"$clientargs" = x ]; then #如果用户没有指定client参数 就将client设为前面设定的默认的rc文件（为$HOME/.xinitrc，或/etc/X11/xinit/xinitrc）

 client="$defaultclientargs"

    else

 client=$defaultclient #如果用户指定了client参数，就将client设定为xterm

    fi

fi

 

# process server arguments

if [ x"$server" = x ]; then #如果server变量为空，即用户没有指定server。

    # if no server arguments or display either, use rc file instead

    if [ x"$serverargs" = x -a x"$display" = x ]; then #如果serverargs为空，并且display为空，就将server设为前面设定的默认的rc文件（为$HOME/. xserverrc，或/etc/X11/xinit/ xserverrc）

 server="$defaultserverargs"

    else

 server=$defaultserver #如果用户指定了serverargs或display，就将server设定为/usr/bin/X

    fi

fi

 

if [ x"$XAUTHORITY" = x ]; then #如果环境变量XAUTHORITY为空，就设定为$HOME/.Xauthority

    XAUTHORITY=$HOME/.Xauthority

    export XAUTHORITY

fi

 

removelist=

 

# set up default Xauth info for this machine

 

# check for GNU hostname

if hostname --version > /dev/null 2>&1; then #如果hostname命令存在

       if [ -z "`hostname --version 2>&1 | grep GNU`" ]; then #如果hostname –version中不包含GNU就将hostname变量设定为命令hostname –f返回的字符串。

  hostname=`hostname -f`

       fi

fi

 

if [ -z "$hostname" ]; then #如果hostname长度为0,就将hostname变量设定为命令hostname返回的字符串。

hostname=`hostname`

fi

 

authdisplay=${display:-:0}

 

mcookie=`/usr/bin/mcookie`

 

 

 

 

 

 

 

dummy=0

 

# create a file with auth information for the server. ':0' is a dummy.

xserverauthfile=`mktemp -p /tmp serverauth.XXXXXXXXXX`

trap "rm -f $xserverauthfile" HUP INT QUIT ILL TRAP KILL BUS TERM

xauth -q -f $xserverauthfile << EOF

add :$dummy . $mcookie

EOF

serverargs=${serverargs}" -auth "${xserverauthfile}

 

# now add the same credentials to the client authority file

# if '$displayname' already exists do not overwrite it as another

# server man need it. Add them to the '$xserverauthfile' instead.

for displayname in $authdisplay $hostname$authdisplay; do

     authcookie=`xauth list "$displayname" /

       | sed -n "s/.*$displayname[[:space:]*].*[[:space:]*]//p"` 2>/dev/null;

    if [ "z${authcookie}" = "z" ] ; then

        xauth -q << EOF

add $displayname . $mcookie

EOF

 removelist="$displayname $removelist"

    else

        dummy=$(($dummy+1));

        xauth -q -f $xserverauthfile << EOF

add :$dummy . $authcookie

EOF

    fi

done

echo "client=$client,clientargs=$clientargs,server= $server, display= $display, serverargs=$serverargs"

 

#下面的语句通过xinit启动X server和Clients。

xinit $client $clientargs -- $server $display $serverargs

 

 

if [ x"$removelist" != x ]; then

    xauth remove $removelist

fi

if [ x"$xserverauthfile" != x ]; then

    rm -f $xserverauthfile

fi

 

 

 

 

 

if command -v deallocvt > /dev/null 2>&1; then

    deallocvt  #释放所有未使用的虚拟终端的核心内存和数据结构

fi

 

 

2.5    总结

由以上对startx脚本的分析，我们可以知道：startx将会先解析用户的参数，如果该用户指定了该参数（即解析结果不为空），那么startx就会以该参数来启动xinit，否则就会解析（与其说是解析，还不如说是执行）$HOME目录下的rc文件，如果该文件不存在，就会解析系统目录下（/etc/X11/xinit/）的rc文件，如果这个文件也不存在，那startx就将以默认的client（xterm）和server（/usr/bin/X）为参数来启动xinit。

 

3       startx默认启动过程

通过以上对startx脚本的分析，我们知道了startx的基本的启动流程，但是到目前为止，我们还不知道仅仅在终端输入startx是怎么样启动gnome那漂亮的桌面的，下面我们来看一下其启动过程。

3.1    startx的几种启动方式

由对startx脚本的分析，我们可以知道startx主要有三种启动方式：

a)、一种是自己指定要启动的client和server， 例如：startx /usr/bin/xclock -- /usr/bin/X :0；

b）、一种是通过在$HOME下新建.xinitrc文件来指定要启动的多个client和.xserverrc来指定要启动的server（注意：这两个文件本来是不存在的）；

c）、还有一种是直接输入startx而不指定参数，这也就是我们启动gnome桌面的方法。这里

 

我们主要介绍最后一种启动方法。

 

在c这种启动方法中，我们可以知道，startx脚本会先去看系统目录（/etc/X11/xinit/）下的rc文件是否存在，如果不存在就会用默认的xterm和/usr/bin/X来启动xinit。显然，startx启动的不是xterm，而是gnome桌面，因此gnome的启动是通过系统文件/etc/X11/xinit/xinitrc来指定的。

 

而/etc/X11/xinit/xinitrc文件的内容如下所示：

 

#!/bin/bash  #注意：该脚本用的是bash shell解析的

 

# $Xorg: xinitrc.cpp,v 1.3 2000/08/17 19:54:30 cpqbld Exp $

 

# /etc/X11/xinit/xinitrc

#

# global xinitrc file, used by all X sessions started by xinit (startx)

 

# invoke global X session script

. /etc/X11/Xsession  #在当前这个shell环境中执行Xsession脚本

 

 

因此，gnome的启动应该在Xsession里。

 

而X Server的启动则是通过系统文件/etc/X11/xinit/xserverrc来指定的，这个文件的内容为：

 

#!/bin/sh #注意：该脚本用的是Bourne shell解析的

 

# $Id: xserverrc 189 2005-06-11 00:04:27Z branden $

 

exec /usr/bin/X11/X -nolisten tcp

 

3.2      Xsession

下面是Xsession脚本的内容:

#!/bin/sh #注意：该脚本用的是Bourne shell解析的

#

# /etc/X11/Xsession

#

# global Xsession file -- used by display managers and xinit (startx)

 

# $Id: Xsession 967 2005-12-27 07:20:55Z dnusinow $

 

set –e #打开errexit选项，该选项表示：如果下面有命令返回的状态非0，则退出程序。

 

PROGNAME=Xsession

 

#下面四个是信息输出函数，可以不管

message () {

  # pretty-print messages of arbitrary length; use xmessage if it

  # is available and $DISPLAY is set

  MESSAGE="$PROGNAME: $*"

  echo "$MESSAGE" | fold -s -w ${COLUMNS:-80} >&2

  if [ -n "$DISPLAY" ] && which xmessage > /dev/null 2>&1; then

    echo "$MESSAGE" | fold -s -w ${COLUMNS:-80} | xmessage -center -file -

  fi

}

 

message_nonl () {

  # pretty-print messages of arbitrary length (no trailing newline); use

  # xmessage if it is available and $DISPLAY is set

  MESSAGE="$PROGNAME: $*"

  echo -n "$MESSAGE" | fold -s -w ${COLUMNS:-80} >&2;

  if [ -n "$DISPLAY" ] && which xmessage > /dev/null 2>&1; then

    echo -n "$MESSAGE" | fold -s -w ${COLUMNS:-80} | xmessage -center -file -

  fi

}

 

errormsg () {

  # exit script with error

  message "$*"

  exit 1

}

 

internal_errormsg () {

  # exit script with error; essentially a "THIS SHOULD NEVER HAPPEN" message

# One big call to message() for the sake of xmessage; if we had two then

  # the user would have dismissed the error we want reported before seeing the

  # request to report it.

  errormsg "$*" /

           "Please report the installed version of the /"x11-common/"" /

           "package and the complete text of this error message to" /

           "<debian-x@lists.debian.org>."

}

 

# initialize variables for use by all session scripts

 

OPTIONFILE=/etc/X11/Xsession.options

 

SYSRESOURCES=/etc/X11/Xresources

USRRESOURCES=$HOME/.Xresources

 

SYSSESSIONDIR=/etc/X11/Xsession.d

USERXSESSION=$HOME/.xsession

USERXSESSIONRC=$HOME/.xsessionrc

ALTUSERXSESSION=$HOME/.Xsession

ERRFILE=$HOME/.xsession-errors

 

# attempt to create an error file; abort if we cannot

if (umask 077 && touch "$ERRFILE") 2> /dev/null && [ -w "$ERRFILE" ] &&

  [ ! -L "$ERRFILE" ]; then

  chmod 600 "$ERRFILE"

elif ERRFILE=$(tempfile 2> /dev/null); then

  if ! ln -sf "$ERRFILE" "${TMPDIR:=/tmp}/xsession-$USER"; then

    message "warning: unable to symlink /"$TMPDIR/xsession-$USER/" to" /

             "/"$ERRFILE/"; look for session log/errors in" /

             "/"$TMPDIR/xsession-$USER/"."

  fi

else

  errormsg "unable to create X session log/error file; aborting."

fi

# truncate ERRFILE if it is too big to avoid disk usage DoS

if [ "`stat -c%s /"$ERRFILE/"`" -gt 500000 ]; then

  T=`mktemp -p "$HOME"`

  tail -c 500000 "$ERRFILE" > "$T" && mv -f "$T" "$ERRFILE" || rm -f "$T"

fi

 

exec >>"$ERRFILE" 2>&1

echo "$PROGNAME: X session started for $LOGNAME at $(date)"

 

# sanity check; is our session script directory present?

 

#如果/etc/X11/Xsession.d不存在或不是一个目录则打印错误信息并退出。

if [ ! -d "$SYSSESSIONDIR" ]; then

  errormsg "no /"$SYSSESSIONDIR/" directory found; aborting."

fi

# Attempt to create a file of non-zero length in /tmp; a full filesystem can

# cause mysterious X session failures.  We do not use touch, :, or test -w

# because they won't actually create a file with contents.  We also let standard

# error from tempfile and echo go to the error file to aid the user in

# determining what went wrong.

WRITE_TEST=$(tempfile)

if ! echo "*" >>"$WRITE_TEST"; then

  message "warning: unable to write to ${WRITE_TEST%/*}; X session may exit" /

          "with an error"

fi

rm -f "$WRITE_TEST"

# use run-parts to source every file in the session directory; we source

# instead of executing so that the variables and functions defined above

# are available to the scripts, and so that they can pass variables to each

# other

 

#将/etc/X11/Xsession.d目录中的所有文件都读出，并存入SESSIONFILES变量中。

SESSIONFILES=$(run-parts --list $SYSSESSIONDIR)

#如果SESSIONFILES变量中的字符串不为空，即/etc/X11/Xsession.d中有文件存在

if [ -n "$SESSIONFILES" ]; then

  set +e #关闭errexit选项

  for SESSIONFILE in $SESSIONFILES; do

    . $SESSIONFILE #在当前shell环境下执行该文件

  done

  set –e #打卡errexit选项

fi

exit 0

 

从以上的对Xsession脚本文件的分析，可以看出，Xsession脚本仅仅是执行了/etc/X11/Xsession.d目录下的所有文件，在该目录下，文件包括：

20x11-common_process-args

30x11-common_xresources

40x11-common_xsessionrc

50x11-common_determine-startup

55gnome-session_gnomerc

60seahorse

60xdg-user-dirs-update

80im-switch

90-console-kit

90x11-common_ssh-agent

99x11-common_start

 

每个文件名都以数字开头，这主要是为了确保这些脚本的执行顺序，run-parts会将数字小的排在前面，这样就能确保以上文件能按数字由小到大的顺序执行。

 

1、20x11-common_process-args

    这个文件主要是处理传给/etc/X11/xinit/ xinitrc脚本文件的参数的。该参数个数只能为0或一个，否则将不进行任何处理。如果该参数是failsafe，则该脚本将执行x-terminal-emulator，否则就执行该参数。需要说明的是，x-terminal-emulator是一个符号链接，指向/etc/alternatives/x-terminal-emulator，同时，/etc/alternatives/x-terminal-emulator也是一个符号链接，它指向/usr/bin/gnome-terminal.wrapper，而gnome-terminal.wrapper则是一个perl脚本，它最终是调用了gnome-terminal。

 

2、30x11-common_xresources

    该文件主要是调用xrdb来将/etc/X11/Xresources目录下及$HOME/.Xresources目录下的文件的内容来设置根窗口的屏幕 0 上的RESOURCE_MANAGER属性的内容。

 

3、40x11-common_xsessionrc

    该文件主要是判断$HOME/.xsessionrc文件是否存在，如果存在则执行该脚本文件。

 

4、50x11-common_determine-startup

    该文件主要先查看配置文件/etc/X11/Xsession.options中是否允许使用用户的xsession，如果/etc/X11/Xsession.options中存在allow-user-xsession字段，则查看$HOME/.xsession是否存在并有执行权限，如果是，则将STARTUP变量设置为该文件，如果没有执行权限就将STARTUP变量设置为“sh 该xsession文件”。如果此时STARTUP变量仍然为空，则将其设置为x-session-manager，x-window-manager或x-terminal-emulator。注意：这个STARTUP将会在后面的脚本中被启动。

 

5、55gnome-session_gnomerc

   该文件会先得到STARTUP的basename，如：STARTUP=/usr/bin/x-session-manager，则其basename为x-session-manager。再判断该basename 是否为gnome-session，或者为x-session-manager并且x-session-manager是个符号链接，它指向/usr/bin/gnome-session，如果是则执行$HOME/.gnomerc（如果该文件存在并且可读）。

 

6、60seahorse

   将STARTUP重新赋值为“/usr/bin/seahorse-agent $STARTUP”，这个可能只是为安全考虑才这么做的，具体的我也不是很清楚，只是看了一下seahorse-agent的帮助，知道seahorse是一个GNOME的应用程序，它用于为用户的输入进行暂时的安全存储，而seahorse-agent则是seahorse的一个代理而已。

 

7、60xdg-user-dirs-update

   用xdg-user-dirs-update自动生成$HOME下的文件夹，该命令主要是根据/etc/xdg/user-dirs.defaults文件的内容来为用户创建文件夹的。

 

8、80im-switch

   该文件主要用于设置输入法。具体的请自己参考文件内容。

 

9、90-console-kit

   如果环境变量$XDG_SESSION_COOKIE为空，并且/usr/bin/ck-launch-session可执行，则将STARTUP重新赋值为” /usr/bin/ck-launch-session $STARTUP”。至于ck-launch-session的功能，我也不是很清楚，估计是和session有关。

 

10、90x11-common_ssh-agent

   该文件主要先查看配置文件/etc/X11/Xsession.options中是否使用ssh agent，如果/etc/X11/Xsession.options中存在use-ssh-agent字段，则判断/usr/bin/ssh-agent是否可执行，并且环境变量$SSH_AUTH_SOCK和$SSH2_AUTH_SOCK是否都为空，如果是，这将STARTUP重新赋值为” /usr/bin/ssh-agent $STARTUP”。

 

11、99x11-common_start

    它仅仅是用exec启动$STARTUP。关于exec，在Bourne shell中，它与fork的区别就在于它执行一个新的脚本不需创建sub-shell，而它与Source和Dot的区别就在与在这条语句后面的语句将不会再被执行。此时，我们可以发现变量$STARTUP的值为：“startup=/usr/bin/ssh-agent  /usr/bin/ck-launch-session /usr/bin/seahorse-agent --execute x-session-manager”， 因此，最终将会被执行的就是这么一条语句。而x-session-manager在Ubuntu8.04中仅仅是个符号链接，它最终指向的是gnome-session。

    gnome-session则是启动GNOME桌面环境的，这个程序一般被登入管理器gdm、xdm和脚本startx调用。（gnome-session如何启动桌面，待研究）

 

 

4       startx启动过程小结

综上所述，startx的默认启动过程为：startx调用并将系统文件/etc/X11/xinit/xinitrc和/etc/X11/xinit/xserverrc 作为参数传给xinit，xinit就会先执行系统文件/etc/X11/xinit/xserverrc以启动X Server，然后执行/etc/X11/xinit/xinitrc，而xinitrc则会执行脚本/etc/X11/Xsession，而Xsession则会按顺序调用执行/etc/X11/Xsession.d目录下的文件，从而最终调用了gnome-session这个用于启动GNOME桌面环境的程序。