OSの起動について学ぶ

• 概要：

  • OSはその動作を中心的に司る「カーネル」が最初に起動し、さらに、
  • その周辺で補助的な動作をする「デーモン」と呼ばれるプログラム群が 起動することで安定的な状態になる。
  • どのデーモンがどんな設定で（どの順で）起動するか、も重要な OSについて調整すべき要素である。そのしくみをここで見ておこう。

• 技術的な流れ:

  • 伝統的方法（今も一部使われている Sysvinit）
  • ～新技術（Upstart ～ Systemd）

    • SystemdはCentOSディストリビューション (サーバに広く使われる)などで採用されたあと、

      Ubuntu およびそれをベースにしたディストリビューションでも使われるようになっている。

    • systemdの動作については、たとえばこういうページを参照されたい。

  • 現実には、古い技術も残っていて、混淆状態。
    • 新しい技術への疑問も呈されていて、特にantiX では、 Sysvinit への回帰が行われている（systemd-free と称している）。

• スクリプトを読み解く:

  出発点は、

  • /etc/init
  • /etc/init.d

  のあたりのファイルに着目のこと。

システムの起動

状況を知るために

$ pstree -pn

といったコマンドを活用して下さい （他に、ps, top といったコマンドもある）。

upstart のメカニズム

Upstartで使われる設定ファイルは、/etc/init の下に置かれた *.conf というファイル群で、右図のような形になっている。

• start on 文は、
  • 指定されたイベント群が （複数あれば、すべてのイベントが）発生すれば、
  • その結果としてこの confファイル（の下の方）に 書かれたスクリプトが実行されることを意味する。
• emits 文は、
  • このconfファイルの実行にあたって、指示されたイベントが 発生することを意味する。
• コンピュータが起動され最初に無条件に発生するイベントは 「 startup 」

  • emit -> イベント -> /etc/init/*.conf で

    start on (...)

    の行に従って 次の要素（*.conf）が起動され、

    連鎖的にここに置かれたconfファイルが順々に起動されて行く。

  • Cf.) man upstart, man upstart-events

  • また、以下のようなコマンドでファイル群をチェックすることができる。

    cd /etc/init
    ls | less
    less *          # :n または Enter で次のファイル
    grep emits *
    grep start *

    

    • 右図のように正規表現を使う（-Eオプションを付加して使う）grepコマンドも活用できるだろう。

  • login-session-start と destop-session-start といったイベントも

    emitされていることがわかるだろう (現在のZorinOSでは使われていないが）

    

sysvinit の仕組み

• SYSVinitは、初期のUnixの頃に普及した起動のメカニズム。

  • sysv は その当時のsystemV（システム ファイブ）という バージョン名から来ている

    

• Upstartが採用された後も、この方式で起動するデーモンが多数ある。
• Upstartから sysvinitへの橋渡しは、以下の方法で行われる。

  • /etc/init/rc-sysinit.conf で runlevel イベント

    -> /etc/init/rc.conf に start on runlevel の行があり、

    この中で /etc/init.d/rc を呼ぶ

  • /etc/init.d/rc の中に、

    for s in /etc/rc$runlevel.d/S* ; do
        ....
    done

    という繰り返しの構文があり、

  • $runlevel をその時の新しいランレベル値 に置換えたディレクトリにある、各起動スクリプトを呼び出している。

    • ランレベル値は主に0～9の数字だが 他に S（シングルユーザ）というような文字も使われる。

    

GUI周辺

• X （一文字の名前）はX-window の中核（Xサーバとも呼ばれる）
• lightdm（Xディスプレイマネージャーの１つ）が ログインまでの準備を司る
  • xdmに類するものとして（デスクトップ環境毎に）gdm mdm lxdm lightdmなどが用意されている
  • /etc/X11/default-display-manager に設定されている
• ログイン時に（パスワードを入力する設定だと）そこで デスクトップが選択できるがここでは lightdm が起動され、
  • その子プロセスとしてGUIを司るデーモン群が起動される。

補足）

X-window サーバーとクライアントの関係

• ユーザの見てる画面でXサーバーが（通常は）１つ起動
• クライアント（それぞれのアプリケーションに対応）は複数起動され、
• Xサーバに対して描画（と ユーザとのインタラクションも）をリクエストする
  • サーバとクライアントは離れていてもいい（ネットワーク経由でリクエストが送られる）