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X Window System介绍
1、概述
X Window System是1984年由麻省理工学院（MIT）和DEC公司共同开发研究的，是执行在UNIX系统上的视窗系统。严格地说，X Window System并非一个软件，而是一个协议，这个协议定义一个系统成品所必需具备的功能（就如同TCP/IP、DECnet或IBM的SNA，这些也都是协议，定义软件所应具备的功能）。能满足此协议及符合X协会其它规范的系统便可称为X。X Window System独有的网络通透性（Network Transparency），使其成为UNIX平台上的工业标准，如今UNIX的工作站或大型主机差点儿都执行着X Window。X Window是非常巧妙的设计，非常多时候它在概念上比其他窗体系统先进，以至于经过非常多年它仍然是工作站上的工业标准。很多其他窗体系统的概念都是从X Window学来的。
X Window System本身是一个很复杂的图形化作业环境，我们能够将它分成3个部分，各自是X Server、X Client和X Protocol。X Server主要是处理输入输出的信息，X Client运行大部分应用程序的运算功能，X Protocol则是建立X Server和X Client的沟通管道。
（1）X Server
X Server主要负责处理输入输出的信息，而且维护字体、颜色等相关资源。它接收输入设备（如键盘、鼠标）的信息，将这些信息交给X Client处理，而X Client所传来的信息就由X Server负责输出到输出设备（如显示卡、荧幕）上。X Server传给X Client的信息称作Events（事件）。X Client传给X Server的信息称作Request（要求）。Events（事件）主要包含键盘的输入和鼠标的移动、按下等动作，而Request（要求）主要是X Client要求对显示卡及屏幕的输出作调整。
（2）X Client
X Client主要负责应用程序的运算处理部分，它将X Server所传来的Events作运算处理后，再将结果以Request的方式去要求X Server显示在屏幕上的图形视窗。在X Window System的结构中，X Server和X Client所负责的部分是分开的，所以X Client和硬件无关，仅仅和程序运算有关。这样有一个优点，比如更换显示卡时，X Client部分不须要又一次编写；由于X Server和X Client是分开的，所以能够将两者分别安装在不同电脑上，这样就能够利用本地端的屏幕、键盘和鼠标来操作远端的X Client程序。常见的X Client有大家熟悉的gdm, xterm, xeyes等。
（3）X Protocol
X Protocol就是X server与X client之间通信的协议。X protocol支持如今经常使用的网络通信协议。比如測试TCP/IP，能够看到X server侦听在tcp 6000port上。那X protocol就是位于传输层以上了，应该属于应用层。通常，X server和X client在两台机器上时，则之间一般使用TCP/IP协议通信，若在同一台机器，则使用高效的操作系统内部通信协议。
（4）X Library、X Toolkit和Widget
X Client主要就应用程序，而开发程序大多会提供函数库，以方便开发人员开发，在X则提供有X Library（X Lib），X Library主要提供X Protocol的存取能力，因为X Server仅仅是依据X Client所给的Request（要求）去显示画面，因此全部的图形使用界面都交由X Client负责。我们没有必要每写一个应用程序都得从头再开发一个界面，所以有了图形界面库X Toolkit和Widget的产生，开发人员就能够使用Toolkit和Widget来创建button、对话框、轴、窗体等视窗结构，这样开发人员能够easy地开发各种程序。
总结下执行过程：
（1）用户通过鼠标键盘对X server下达操作命令
（2）X server利用Event传递用户操作信息给X client
（3）X client进行程序运算
（4）X client利用Request传回所要显示的结果
（5）X server将结果显示在屏幕上
能够看出，X Window的工作方式跟Microsoft Windows有着本质的不同。Microsoft Windows的图形用户界面（GUI）是跟系统紧密相联的。而X Window则不是，它实际上是在系统核心（kernel）的上面执行的一个应用程序。
X Window的执行分为4层。最底层的是X Server（server），提供图形界面的驱动，为X Window提供服务。上面的一层是用于网络通信的网络协议，即X网络协议，这部分使远程执行X Window成为可能。仅仅须要在server上执行一个X Server，而客户机（Client）上执行更上一层的程序，则能够实现X Window的远程执行。再往上的一层是称作Xlib的函数接口，介于基础系统和较高层应用程序之间。应用程序的实现是通过调用这一层的函数实现的。最顶层就是窗体管理器了，也就是一般所说的WM（Window Manager），这一层的软件是用户常常接触的，比方fvwm、AfterStep、Enlightment以及WindowMaker等。
从上面的介绍来看，X Window的执行是一种客户机/server（Client/Server）的模式，server用于显示客户机执行的应用程序，又被称为显示server （Display Server）。显示server位于硬件和客户机之间，它跟踪全部来自输入设备（比方键盘、鼠标）的输入动作，经过处理后将其送回客户机。这样，用户能够在 Microsoft Windows的机器上执行X Client，截取并传送用户的输入，仅仅是将X Window的屏幕输出显示在用户的屏幕上。客户机的输入和输出系统跟Xserver之间的通信都是遵守X协议的。
搞清楚X server与X client关系非常重要。一般X server非常easy，就是/usr/bin/X11/X程序或Xorg程序，在Microsoft Windows上经常使用的X server有Xming，Xmanager，Exceed和X-win32等。而X client则花样繁多，从高级的CDE,GNOME,KDE，到低级一点的仅仅有twm,Window Maker，blackbox等窗体管理器，再到最简陋的仅仅有xterm,rxvt,xeyes等单个x程序。正是因为X client的各种搭配，使得我们的X Window System看起来多样化。
注意，X中所提及的“client”和“server”等字眼用词与人们一般想定的相反，“server”反而是在用户本地端的自有机器上执行，而非是在远程的还有一部机器上执行。非常多熟悉Internet原理的人首次遇到X Window的这两个概念都会搞错。假设他从一台Windows机器上使用Exceed通过XDMCP登录到一台Sunserver，他就说Exceed是client(client)，而Sun机器是server(server)。这就全然搞错了。X server不是指你登录的那台机器，而是指一个程序，它负责在某台机器上接受客户的要求，在屏幕上显示客户请求的图形，而且把消息(键盘，鼠标，窗体消息)通知客户程序。这个样例里本地的Exceed就是一个X server，它负责控制这台Windows机器上的显示(display)，远程Sun机器上的程序xterm, xxgdb, dtwm(CDE的窗体管理器)等，是客户程序。它们一般会使用TCP 6000号port连接Windows机器，而Windows机器的6000号port是由Exceed来bind和listen的。比方，当你通过telnet启动Sun机器上的xterm，就会 Exceed的屏幕上显示一个窗体。实际发生的事情是: xterm请求连接Windows机器的6000号port，跟Exceed连接，然后xterm请求得到资源，然后xterm请求在屏幕上显示一个窗体。你在xterm的窗体里按下"A"键时，Exceed会把这个事件通知xterm进程，然后xterm会发送数据报，请求Exceed, “请在坐标(100,30)处显示一个字母A，然后在后面显示一个矩形作为光标。”这样你的xterm窗体里就会多显示一个字母。
实际的远端client的样例有：图形化管理远程计算机；在远端UNIX计算机上执行计算密集的仿真程序并把结果显示到本地的Windows桌面计算机；用一套显示器、键盘和鼠标控制同一时候执行在多台计算机上的图形化软件。
2、X Window System的启动过程
从控制台（即字符界面）进入X通常是用startx命令。在前面“Linux init程序分析“中介绍过startx（以Fedora为例），这里以Ubuntu为例。startx是用xinit程序来启动X的。首先man startx和man xinit能够看到staratx和xinit的用法：
startx [ [client] options .....] [-- [server] [display] options ....]
xinit [ [client] options ] [-- [server] [display] options ...]
把上面[client]和[server]分别称为X client程序和X server程序。man手冊里写明其必须以/或者./开头，即必须是绝对路径或从当前路径開始。
（1）20x11-common_process-args：这个文件主要是处理传给/etc/X11/xinit/ xinitrc脚本文件的參数的。该參数个数仅仅能为0或一个，否则将不进行不论什么处理。假设该參数是failsafe，则该脚本将运行x-terminal-emulator，否则就运行该參数。须要说明的是，x-terminal-emulator是一个符号链接，指向/etc/alternatives/x-terminal-emulator，同一时候，/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，它终于是调用了gnome-terminal。
（2）30x11-common_xresources：该文件主要是调用xrdb，依据/etc/X11/Xresources文件夹下及$HOME/.Xresources文件夹下的文件的内容来设置根窗体的屏幕0上的RESOURCE_MANAGER属性的内容。
（3）40x11-common_xsessionrc：该文件主要是推断$HOME/.xsessionrc文件是否存在，假设存在则运行该脚本文件。
（4）50x11-common_determine-startup：该文件主要先查看配置文件/etc/X11/Xsession.options中是否同意使用用户的xsession，假设/etc/X11/Xsession.options中存在allow-user-xsession字段，则查看用户指定的$HOME/.xsession是否存在并有运行权限，假设是，则将STARTUP变量设置为该文件，假设没有运行权限就将STARTUP变量设置为“sh 该xsession文件”。假设此时STARTUP变量仍然为空（即没有使用用户指定的.xsession脚本），则将其设置为/usr/bin下的x-session-manager，x-window-manager或x-terminal-emulator，它们都是指向/etc/alternatives/下对应程序的符号链接。注意这个STARTUP将会在后面的脚本中被启动。
（5）55gnome-session_gnomerc：该文件会先得到STARTUP的basename，如STARTUP=/usr/bin/x-session-manager，则其basename为x-session-manager。再推断该basename是否为gnome-session，或者为x-session-manager而且x-session-manager是个符号链接，它指向/usr/bin/gnome-session，假设选择的是gnome-session，则运行$HOME/.gnomerc（假设该文件存在而且可读）。
（6）60x11-common_localhost：使用xhost程序，把本机的username加入到同意连接X server的username列表中。username由`id -un`命令给出。
（7）60xdg_path-on-session：依据选择的窗体会话，通过设置XDG_CONFIG_DIRS变量来加入额外的xdg路径。
（8）60xdg-user-dirs-update：用xdg-user-dirs-update自己主动生成$HOME下的目录，该命令主要是依据/etc/xdg/user-dirs.defaults文件的内容来为用户创建目录的。
（9）70gconfd_path-on-session：依据选择窗体会话，加入额外的gconf路径。
（10）75dbus_dbus-launch：把use-session-dbus选择放入Xsession.options文件里，表示使用在窗体会话中使用dbus。把启动/usr/bin/dbus-launch程序的选择加入到STARTUP变量中。
（11）80im-switch：该文件主要用于设置输入法。详细的请自己參考文件内容。
（12）90consolekit：假设环境变量$XDG_SESSION_COOKIE为空，而且/usr/bin/ck-launch-session可运行，则将STARTUP又一次赋值为” /usr/bin/ck-launch-session $STARTUP”。至于ck-launch-session的功能，我也不是非常清楚，预计是和session有关，对窗体会话进行一些检查。
（13）90x11-common_ssh-agent：该文件主要先查看配置文件/etc/X11/Xsession.options中是否使用ssh agent，假设/etc/X11/Xsession.options中存在use-ssh-agent字段，则推断/usr/bin/ssh-agent是否可运行，而且环境变量$SSH_AUTH_SOCK和$SSH2_AUTH_SOCK是否都为空，假设是，这将STARTUP又一次赋值为” /usr/bin/ssh-agent $STARTUP”。
（14）99x11-common_start：它不过用exec启动$STARTUP。关于exec，在Bourne shell中，它与fork的差别就在于它运行一个新的脚本不需创建sub-shell，而它与Source和Dot的差别就在与在这条语句后面的语句将不会再被运行。此时，我们能够发现变量$STARTUP的值为：“startup=/usr/bin/ssh-agent /usr/bin/ck-launch-session /usr/bin/seahorse-agent --execute x-session-manager”， 因此，终于将会被运行的就是这么一条语句。而x-session-manager终于指向的是gnome-session。
gnome-session就是终于启动GNOME桌面环境的，这个程序一般被登入管理器gdm、xdm和脚本startx调用。总结一下Ubuntu中Gnome的启动过程，核心的流程总结例如以下：
通经常使用来做服务器的系统（Linux,FreeBSD,Solaris等等）都用字符界面，不会装X server，甚至非常多都没有显示器。这样能够在这些系统里安装简单的X client，以GUI的方式远程显示在管理员们所坐的X server里。比如能够用FreeBSD做网关，提供WWW,FTP服务，一般在管理员的本地机器起个X server，然后通过ssh或telnet登录远程到FreeBSD系统，执行X client程序显示在本地显示器上，当然，也可用XDMCP(X Display Manager Control Protocol)的方式来登录执行。man xsession手冊里提到/etc/X11/Xsession一般被startx（Ubuntu中在/etc/X11/xinit/xinitrc里调用 Xsession脚本）或display manager调用，但有的display manager仅仅调用Xsession而不是xinitrc，故为了startx和display manager两种方式下都可正常启动GUI，最好把X client启动的程序放在Xsession文件中。远程执行X client程序须要设置DISPLAY环境变量，设置为 Xserver主机名称：屏幕编号（如192.168.1.115:0，则表示X server是192.168.1.115这台机器上的0号屏幕)；或是给X client程序加个—display參数。这里我们在TCP/IP网络环境中測试X Window System。
在VMWare虚拟机中安装Fedora 14，地址为192.168.1.115，使用/usr/bin/X作为X server。安装Ubuntu 10.04，地址为192.168.1.116。如今我们要使它们默认启动到字符界面。Fedora中比較简单，改动/etc/inittab文件，把当中的默认执行由5改成3，重新启动就可以。Ubuntu中使用grub v2，须要把/etc/default/grub文件里的GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT变量改动成"quiet splash text"，即加上一个text參数，然后执行sudo update-grub，又一次生成grub启动菜单的配置文件/boot/grub/grub.cfg。重新启动就可以。
（1）配置X Server
第一步：在$HOME下生成.Xauthority认证文件里
[jackzhou@localhost ~]$ xauth add 192.168.1.115:0 . `mcookie`
xauth: creating new authority file /root/.Xauthority
第二步：查看认证文件
[jackzhou@localhost ~]$ xauth list
192.168.1.115:0 MIT-MAGIC-COOKIE-1 728ef8138827dcc82b7aa562d946796a
第三步：通过上面的认证文件生成一个密钥文件jackcookie
[jackzhou@localhost ~]$ xauth extract jackcookie 192.168.1.115:0
[jackzhou@localhost ~]$ ls -l jackcookie
-rw-------. 1 jackzhou jackzhou 49 Jul 17 13:20 jackcookie
第四步：将生成的密钥文件jackcookie，复制到X Client端。注意这须要Ubuntu上安装有open ssh server，能够用sudo apt-get install openssh-server安装。
[jackzhou@localhost ~]$ scp jackcookie 192.168.1.116:$HOME
The authenticity of host ‘192.168.1.116 (192.168.1.116)‘ can‘t be established.
RSA key fingerprint is fe:a2:ef:ab:75:37:04:47:c6:4d:02:9d:58:1c:f7:35.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added ‘192.168.1.116‘ (RSA) to the list of known hosts.
jackzhou@192.168.1.116‘s password:
jackcookie 100% 49 0.1KB/s 00:00
第五步：在后台启动X Server
[jackzhou@localhost ~]$ X -auth $HOME/.Xauthority &
这样X server会在tty7上执行（tty7上是执行图形界面的），通过Ctrl+Alt+F7能够切换到X界面，上面一片黑暗，仅仅显示一个光标。能够通过Ctrl+Alt+F1切换回原来的字符界面，因为在不同的tty上执行，它们互不影响。
（2）配置X Client
第一步：将X Server传送过来的password文件jackcookie，进行导入操作
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ ls -l jackcookie
-rw------- 1 jackzhou jackzhou 2011-07-17 13:17 jackcookie
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ xauth merge jackcookie
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ ls -l jackcookie
-rw------- 1 jackzhou jackzhou 49 2011-07-17 13:21 jackcookie
第二步：配置DISPLAY环境变量
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ export DISPLAY=192.168.1.115:0
第三步：启动各种X Client，如xterm和xeye、、xclock、twm、gedit、gnome-terminal，甚至gnome-session程序，都行。注意twm在Ubuntu中默认没有安装，能够用apt-get安装。
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ xterm &
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ xeyes &
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ twm &
这样在Fedora的X Server上就会显示Ubuntu中对应的X client界面了。通常的应用场景是X client机器在远程且没有显示器，X Server机器在本地，你能够通过在Fedora中使用ssh 192.168.1.116登录到远程的X client机器，来配置X Client，而不用直接跑到远程的机器上去配。
要更加深入地研究X Window System，可參考man xserver和man x的手冊页，Wikipedia的介绍http://zh.wikipedia.org/zh-cn/X_Window，以及Xorg Foundation的官方网站http://www.x.org/wiki/。下载X11R7.6的源码，里面有各模块设计的具体文档说明。
X Window System是1984年由麻省理工学院（MIT）和DEC公司共同开发研究的，是执行在UNIX系统上的视窗系统。严格地说，X Window System并非一个软件，而是一个协议，这个协议定义一个系统成品所必需具备的功能（就如同TCP/IP、DECnet或IBM的SNA，这些也都是协议，定义软件所应具备的功能）。能满足此协议及符合X协会其它规范的系统便可称为X。X Window System独有的网络通透性（Network Transparency），使其成为UNIX平台上的工业标准，如今UNIX的工作站或大型主机差点儿都执行着X Window。X Window是非常巧妙的设计，非常多时候它在概念上比其他窗体系统先进，以至于经过非常多年它仍然是工作站上的工业标准。很多其他窗体系统的概念都是从X Window学来的。
X Window System本身是一个很复杂的图形化作业环境，我们能够将它分成3个部分，各自是X Server、X Client和X Protocol。X Server主要是处理输入输出的信息，X Client运行大部分应用程序的运算功能，X Protocol则是建立X Server和X Client的沟通管道。
（1）X Server
X Server主要负责处理输入输出的信息，而且维护字体、颜色等相关资源。它接收输入设备（如键盘、鼠标）的信息，将这些信息交给X Client处理，而X Client所传来的信息就由X Server负责输出到输出设备（如显示卡、荧幕）上。X Server传给X Client的信息称作Events（事件）。X Client传给X Server的信息称作Request（要求）。Events（事件）主要包含键盘的输入和鼠标的移动、按下等动作，而Request（要求）主要是X Client要求对显示卡及屏幕的输出作调整。
（2）X Client
X Client主要负责应用程序的运算处理部分，它将X Server所传来的Events作运算处理后，再将结果以Request的方式去要求X Server显示在屏幕上的图形视窗。在X Window System的结构中，X Server和X Client所负责的部分是分开的，所以X Client和硬件无关，仅仅和程序运算有关。这样有一个优点，比如更换显示卡时，X Client部分不须要又一次编写；由于X Server和X Client是分开的，所以能够将两者分别安装在不同电脑上，这样就能够利用本地端的屏幕、键盘和鼠标来操作远端的X Client程序。常见的X Client有大家熟悉的gdm, xterm, xeyes等。
（3）X Protocol
X Protocol就是X server与X client之间通信的协议。X protocol支持如今经常使用的网络通信协议。比如測试TCP/IP，能够看到X server侦听在tcp 6000port上。那X protocol就是位于传输层以上了，应该属于应用层。通常，X server和X client在两台机器上时，则之间一般使用TCP/IP协议通信，若在同一台机器，则使用高效的操作系统内部通信协议。
（4）X Library、X Toolkit和Widget
X Client主要就应用程序，而开发程序大多会提供函数库，以方便开发人员开发，在X则提供有X Library（X Lib），X Library主要提供X Protocol的存取能力，因为X Server仅仅是依据X Client所给的Request（要求）去显示画面，因此全部的图形使用界面都交由X Client负责。我们没有必要每写一个应用程序都得从头再开发一个界面，所以有了图形界面库X Toolkit和Widget的产生，开发人员就能够使用Toolkit和Widget来创建button、对话框、轴、窗体等视窗结构，这样开发人员能够easy地开发各种程序。
总结下执行过程：
（1）用户通过鼠标键盘对X server下达操作命令
（2）X server利用Event传递用户操作信息给X client
（3）X client进行程序运算
（4）X client利用Request传回所要显示的结果
（5）X server将结果显示在屏幕上
能够看出，X Window的工作方式跟Microsoft Windows有着本质的不同。Microsoft Windows的图形用户界面（GUI）是跟系统紧密相联的。而X Window则不是，它实际上是在系统核心（kernel）的上面执行的一个应用程序。
X Window的执行分为4层。最底层的是X Server（server），提供图形界面的驱动，为X Window提供服务。上面的一层是用于网络通信的网络协议，即X网络协议，这部分使远程执行X Window成为可能。仅仅须要在server上执行一个X Server，而客户机（Client）上执行更上一层的程序，则能够实现X Window的远程执行。再往上的一层是称作Xlib的函数接口，介于基础系统和较高层应用程序之间。应用程序的实现是通过调用这一层的函数实现的。最顶层就是窗体管理器了，也就是一般所说的WM（Window Manager），这一层的软件是用户常常接触的，比方fvwm、AfterStep、Enlightment以及WindowMaker等。
从上面的介绍来看，X Window的执行是一种客户机/server（Client/Server）的模式，server用于显示客户机执行的应用程序，又被称为显示server （Display Server）。显示server位于硬件和客户机之间，它跟踪全部来自输入设备（比方键盘、鼠标）的输入动作，经过处理后将其送回客户机。这样，用户能够在 Microsoft Windows的机器上执行X Client，截取并传送用户的输入，仅仅是将X Window的屏幕输出显示在用户的屏幕上。客户机的输入和输出系统跟Xserver之间的通信都是遵守X协议的。
搞清楚X server与X client关系非常重要。一般X server非常easy，就是/usr/bin/X11/X程序或Xorg程序，在Microsoft Windows上经常使用的X server有Xming，Xmanager，Exceed和X-win32等。而X client则花样繁多，从高级的CDE,GNOME,KDE，到低级一点的仅仅有twm,Window Maker，blackbox等窗体管理器，再到最简陋的仅仅有xterm,rxvt,xeyes等单个x程序。正是因为X client的各种搭配，使得我们的X Window System看起来多样化。
注意，X中所提及的“client”和“server”等字眼用词与人们一般想定的相反，“server”反而是在用户本地端的自有机器上执行，而非是在远程的还有一部机器上执行。非常多熟悉Internet原理的人首次遇到X Window的这两个概念都会搞错。假设他从一台Windows机器上使用Exceed通过XDMCP登录到一台Sunserver，他就说Exceed是client(client)，而Sun机器是server(server)。这就全然搞错了。X server不是指你登录的那台机器，而是指一个程序，它负责在某台机器上接受客户的要求，在屏幕上显示客户请求的图形，而且把消息(键盘，鼠标，窗体消息)通知客户程序。这个样例里本地的Exceed就是一个X server，它负责控制这台Windows机器上的显示(display)，远程Sun机器上的程序xterm, xxgdb, dtwm(CDE的窗体管理器)等，是客户程序。它们一般会使用TCP 6000号port连接Windows机器，而Windows机器的6000号port是由Exceed来bind和listen的。比方，当你通过telnet启动Sun机器上的xterm，就会 Exceed的屏幕上显示一个窗体。实际发生的事情是: xterm请求连接Windows机器的6000号port，跟Exceed连接，然后xterm请求得到资源，然后xterm请求在屏幕上显示一个窗体。你在xterm的窗体里按下"A"键时，Exceed会把这个事件通知xterm进程，然后xterm会发送数据报，请求Exceed, “请在坐标(100,30)处显示一个字母A，然后在后面显示一个矩形作为光标。”这样你的xterm窗体里就会多显示一个字母。
实际的远端client的样例有：图形化管理远程计算机；在远端UNIX计算机上执行计算密集的仿真程序并把结果显示到本地的Windows桌面计算机；用一套显示器、键盘和鼠标控制同一时候执行在多台计算机上的图形化软件。
2、X Window System的启动过程
从控制台（即字符界面）进入X通常是用startx命令。在前面“Linux init程序分析“中介绍过startx（以Fedora为例），这里以Ubuntu为例。startx是用xinit程序来启动X的。首先man startx和man xinit能够看到staratx和xinit的用法：
startx [ [client] options .....] [-- [server] [display] options ....]
xinit [ [client] options ] [-- [server] [display] options ...]
把上面[client]和[server]分别称为X client程序和X server程序。man手冊里写明其必须以/或者./开头，即必须是绝对路径或从当前路径開始。
以下看看/usr/bin/startx这个脚本。
#!/bin/bash
#
# 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.
#
unset DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS
unset SESSION_MANAGER
userclientrc=$HOME/.xinitrc # 用户的client定义文件
sysclientrc=/etc/X11/xinit/xinitrc # 系统的client定义文件
userserverrc=$HOME/.xserverrc # 用户的server定义文件
sysserverrc=/etc/X11/xinit/xserverrc # 系统的server定义文件
defaultclient=xterm # 默认的client程序
defaultserver=/usr/bin/X # 默认的server程序
defaultclientargs="" # 以下定义了client和server的參数变量
defaultserverargs=""
defaultdisplay=":0"
clientargs=""
serverargs=""
enable_xauth=1
# 參数解析：将whoseargs变量赋值为字符串“client”，表示当前解析的指定client的參数
whoseargs="client"
while [ x"$1" != x ]; do # 若第一个參数为空，则直接退出循环
case "$1" in
# 须要单引號‘‘以避免cpp把"/*"当作凝视
/‘‘*|\./‘‘*) # 假设$1是/*或者./*形式 (xinit程序要求其指定的client程序和server程序必须以/或./开头，
# 否则会被视为client程序和server程序本身的options參数，见man xinit)
if [ "$whoseargs" = "client" ]; then # 解析client程序的參数
if [ x"$client" = x ] && [ x"$clientargs" = x ]; then
client="$1" # 解析出用户指定的client程序
else
clientargs="$clientargs $1" #解析出client程序的options參数
fi
else
if [ x"$server" = x ] && [ x"$serverargs" = x ]; then
server="$1" # 解析出用户指定的X server程序
else
serverargs="$serverargs $1" # 解析出X server的options參数
fi
fi
;;
--) # 遇到“- -”就解析server
whoseargs="server"
;;
*)
if [ "$whoseargs" = "client" ]; then
clientargs="$clientargs $1"
else
# 解析[display]參数，屏幕编号[display]必须为第一个给server程序的參数，以:x的形式(x为数字)
if [ x"$serverargs" = x ] && expr "$1" : ‘:[0-9][0-9]*> /dev/null 2>&1; then
display="$1"
else
serverargs="$serverargs $1" # 解析[display]以外的參数
fi
fi
;;
esac
shift # 全部參数左移一次
done
# 处理client參数
if [ x"$client" = x ]; then # 假设用户没有指定X client，则使用默认的X client即xterm
client=$defaultclient
# 假设没有client的选项參数，则用rc文件取代
if [ x"$clientargs" = x ]; then
if [ -f "$userclientrc" ]; then
client=$userclientrc
elif [ -f "$sysclientrc" ]; then
client=$sysclientrc
fi
clientargs=$defaultclientargs
fi
fi
# 处理server參数
if [ x"$server" = x ]; then # 假设用户没有指定X server，则使用默认的X server即X
server=$defaultserver
# 假设没有server的选项參数或display參数，使用默认值
if [ x"$serverargs" = x -a x"$display" = x ]; then
# 为了兼容性的考虑，假设没有server的命令行參数，仅仅使用xserverrc文件
if [ -f "$userserverrc" ]; then
server=$userserverrc
elif [ -f "$sysserverrc" ]; then
server=$sysserverrc
fi
serverargs=$defaultserverargs
display=$defaultdisplay
fi
fi
if [ x"$enable_xauth" = x1 ] ; then
if [ x"$XAUTHORITY" = x ]; then # 假设环境变量XAUTHORITY为空，就设定为$HOME/.Xauthority
XAUTHORITY=$HOME/.Xauthority
export XAUTHORITY
fi
removelist=
# 设置本机的默认Xauth信息
# 检查GNU主机名，假设hostname –version中不包括GNU 就将hostname变量设定为命令hostname –f返回的字符串
if hostname --version > /dev/null 2>&1; then
if [ -z "`hostname --version 2>&1 | grep GNU`" ]; then
hostname=`hostname -f`
fi
fi
if [ -z "$hostname" ]; then
hostname=`hostname`
fi
authdisplay=${display:-:0}
mcookie=`/usr/bin/mcookie`
if test x"$mcookie" = x; then
echo "Couldn‘t create cookie"
exit 1
fi
dummy=0
# 为server创建带有auth信息的文件，假设为屏幕编号为‘:0‘
xserverauthfile=`mktemp --tmpdir 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 . $authcookie
EOF
fi
done
fi
# #以下的语句通过xinit启动X server和Clients，把处理的參数传给它
xinit "$client" $clientargs -- "$server" $display $serverargs
retval=$?
if [ x"$enable_xauth" = x1 ] ; then
if [ x"$removelist" != x ]; then
xauth remove $removelist
fi
if [ x"$xserverauthfile" != x ]; then
rm -f "$xserverauthfile"
fi
fi
exit $retval
以上即为X Window System的启动过程，startx仅仅是负责一些參数传递，真正的X启动由xinit实现。我们能够知道，startx将会先解析用户的參数，假设该用户指定了该參数（即解析结果不为空），那么startx就会以该參数来启动xinit，否则就会解析（与其说是解析，还不如说是运行）$HOME文件夹下的rc文件，假设该文件不存在，就会解析系统文件夹下（/etc/X11/xinit/）的rc文件，假设这个文件也不存在，那startx就将以默认的client（xterm）和server（/usr/bin/X）为參数来启动xinit。比如，能够在用户文件夹下构造.xinitrc(即X client)和.xserverrc(即X server)文件。在.xserverrc里写入/usr/bin/X11/X :1。.xinitrc里写入/usr/bin/X11/xeyes -display localhost:1。这就是最简单的X server+ X client了，仅仅只是把屏幕编号从默认的0改为了1。
到眼下为止，我们还不知道只在终端输入startx是怎么样启动gnome桌面的，gnome当然属于X client了。通过对startx的分析可知，startx主要有三种启动方式：
（1）一种是自己指定要启动的client和server， 比如：startx /usr/bin/xclock -- /usr/bin/X :0；
（2）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）；
（3）另一种是直接输入startx而不指定參数，这也就是我们启动gnome桌面的方法。
在第（3）中启动方法中，我们能够知道，startx脚本会先去看系统文件夹（/etc/X11/xinit/）下的rc文件是否存在，假设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。在“Linux init程序分析”中具体介绍过的gnome的启动。这里以Ubuntu为例，/etc/X11/xinit/xinitrc文件里仅仅包括了. /etc/X11/Xsession一句话，因此gnome是通过Xsession脚本启动的（在Fedora中则是直接用xinitrc来启动gnome）。以下是Xsession文件：
#!/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，该选项表示假设以下有命令返回的状态非0，则退出程序
PROGNAME=Xsession
# 以下4个是信息输出函数，能够无论
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 "$*" "Please report the installed version of the \"x11-common\"" "package and the complete text of this error message to" "<debian-x@lists.debian.org>."
}
# 初始化被全部session脚本使用的变量
OPTIONFILE=/etc/X11/Xsession.options
SYSRESOURCES=/etc/X11/Xresources
USRRESOURCES=$HOME/.Xresources
SYSSESSIONDIR=/etc/X11/Xsession.d
USERXSESSION=$HOME/.xsession
USERXSESSIONRC=$HOME/.xsessionrc
ALTUSERXSESSION=$HOME/.Xsession
ERRFILE=$HOME/.xsession-errors
# 尝试创建一个error文件，假设不能创建则退出
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-$USER\"."
fi
else
errormsg "unable to create X session log/error file; aborting."
fi
# 截短ERRFILE，假设它太大了，以避免硬盘空间的DoS攻击
if [ "`stat -c%s \"$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 $(date)"
# 理智的检查：#假设/etc/X11/Xsession.d不存在或不是一个文件夹则打印错误信息并退出
if [ ! -d "$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
SESSIONFILES=$(run-parts --list $SYSSESSIONDIR) # 将/etc/X11/Xsession.d文件夹中的全部文件都读出，并存入SESSIONFILES变量中
if [ -n "$SESSIONFILES" ]; then
set +e # 关闭errexit选项
for SESSIONFILE in $SESSIONFILES; do # 运行Xsession.d下的每个脚本
. $SESSIONFILE
done
set -e
fi
exit 0
# vim:set ai et sts=2 sw=2 tw=80: 从以上的对Xsession脚本文件的分析，能够看出，Xsession脚本不过运行了/etc/X11/Xsession.d文件夹下的全部文件，每个文件名称都以数字开头，这些数字就表示了文件被运行的优先级，数字小的优先级高，run-parts会将数字小的排在前面，这样就能确保以上文件能按数字由小到大的顺序运行。基本的文件例如以下：（1）20x11-common_process-args：这个文件主要是处理传给/etc/X11/xinit/ xinitrc脚本文件的參数的。该參数个数仅仅能为0或一个，否则将不进行不论什么处理。假设该參数是failsafe，则该脚本将运行x-terminal-emulator，否则就运行该參数。须要说明的是，x-terminal-emulator是一个符号链接，指向/etc/alternatives/x-terminal-emulator，同一时候，/etc/alternatives/x-terminal-emulator也是一个符号链接，它指向/usr/bin/gnome-terminal.wrapper，而gnome-terminal.wrapper则是一个perl脚本，它终于是调用了gnome-terminal。
（2）30x11-common_xresources：该文件主要是调用xrdb，依据/etc/X11/Xresources文件夹下及$HOME/.Xresources文件夹下的文件的内容来设置根窗体的屏幕0上的RESOURCE_MANAGER属性的内容。
（3）40x11-common_xsessionrc：该文件主要是推断$HOME/.xsessionrc文件是否存在，假设存在则运行该脚本文件。
（4）50x11-common_determine-startup：该文件主要先查看配置文件/etc/X11/Xsession.options中是否同意使用用户的xsession，假设/etc/X11/Xsession.options中存在allow-user-xsession字段，则查看用户指定的$HOME/.xsession是否存在并有运行权限，假设是，则将STARTUP变量设置为该文件，假设没有运行权限就将STARTUP变量设置为“sh 该xsession文件”。假设此时STARTUP变量仍然为空（即没有使用用户指定的.xsession脚本），则将其设置为/usr/bin下的x-session-manager，x-window-manager或x-terminal-emulator，它们都是指向/etc/alternatives/下对应程序的符号链接。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。再推断该basename是否为gnome-session，或者为x-session-manager而且x-session-manager是个符号链接，它指向/usr/bin/gnome-session，假设选择的是gnome-session，则运行$HOME/.gnomerc（假设该文件存在而且可读）。
（6）60x11-common_localhost：使用xhost程序，把本机的username加入到同意连接X server的username列表中。username由`id -un`命令给出。
（7）60xdg_path-on-session：依据选择的窗体会话，通过设置XDG_CONFIG_DIRS变量来加入额外的xdg路径。
（8）60xdg-user-dirs-update：用xdg-user-dirs-update自己主动生成$HOME下的目录，该命令主要是依据/etc/xdg/user-dirs.defaults文件的内容来为用户创建目录的。
（9）70gconfd_path-on-session：依据选择窗体会话，加入额外的gconf路径。
（10）75dbus_dbus-launch：把use-session-dbus选择放入Xsession.options文件里，表示使用在窗体会话中使用dbus。把启动/usr/bin/dbus-launch程序的选择加入到STARTUP变量中。
（11）80im-switch：该文件主要用于设置输入法。详细的请自己參考文件内容。
（12）90consolekit：假设环境变量$XDG_SESSION_COOKIE为空，而且/usr/bin/ck-launch-session可运行，则将STARTUP又一次赋值为” /usr/bin/ck-launch-session $STARTUP”。至于ck-launch-session的功能，我也不是非常清楚，预计是和session有关，对窗体会话进行一些检查。
（13）90x11-common_ssh-agent：该文件主要先查看配置文件/etc/X11/Xsession.options中是否使用ssh agent，假设/etc/X11/Xsession.options中存在use-ssh-agent字段，则推断/usr/bin/ssh-agent是否可运行，而且环境变量$SSH_AUTH_SOCK和$SSH2_AUTH_SOCK是否都为空，假设是，这将STARTUP又一次赋值为” /usr/bin/ssh-agent $STARTUP”。
（14）99x11-common_start：它不过用exec启动$STARTUP。关于exec，在Bourne shell中，它与fork的差别就在于它运行一个新的脚本不需创建sub-shell，而它与Source和Dot的差别就在与在这条语句后面的语句将不会再被运行。此时，我们能够发现变量$STARTUP的值为：“startup=/usr/bin/ssh-agent /usr/bin/ck-launch-session /usr/bin/seahorse-agent --execute x-session-manager”， 因此，终于将会被运行的就是这么一条语句。而x-session-manager终于指向的是gnome-session。
gnome-session就是终于启动GNOME桌面环境的，这个程序一般被登入管理器gdm、xdm和脚本startx调用。总结一下Ubuntu中Gnome的启动过程，核心的流程总结例如以下：
/usr/bin/startx --->xinit /etc/X11/xinit/xinitrc -- /etc/X11/xinit/xinitrc --->./etc/X11/Xsession --->/etc/X11/Xsession.d/ --->50x11-common_determine-startup --->/etc/X11/Xsession.options # 寻找相关配置选项 --->STARTUP=$HOME/.xsession # 假设有.xsession脚本，则设置成执行它 --->STARTUP=/usr/bin/x-session-manager # 假设没有.xsession脚本，则设置成执行x-session-manager --->/usr/bin/gnome-session # x-session-manager指向gnome-session程序 --->55gnome-session_gnomerc --->$HOME/.gnomerc # 选择了gnome-session，则执行$HOME/.gnomerc --->75dbus_dbus-launch # 启动dbus --->80im-switch # 设置输入法 --->99x11-common_start --->exec $STARTUP # 启动gnome会话，进入gnome桌面3、跨网络执行X Window System
通经常使用来做服务器的系统（Linux,FreeBSD,Solaris等等）都用字符界面，不会装X server，甚至非常多都没有显示器。这样能够在这些系统里安装简单的X client，以GUI的方式远程显示在管理员们所坐的X server里。比如能够用FreeBSD做网关，提供WWW,FTP服务，一般在管理员的本地机器起个X server，然后通过ssh或telnet登录远程到FreeBSD系统，执行X client程序显示在本地显示器上，当然，也可用XDMCP(X Display Manager Control Protocol)的方式来登录执行。man xsession手冊里提到/etc/X11/Xsession一般被startx（Ubuntu中在/etc/X11/xinit/xinitrc里调用 Xsession脚本）或display manager调用，但有的display manager仅仅调用Xsession而不是xinitrc，故为了startx和display manager两种方式下都可正常启动GUI，最好把X client启动的程序放在Xsession文件中。远程执行X client程序须要设置DISPLAY环境变量，设置为 Xserver主机名称：屏幕编号（如192.168.1.115:0，则表示X server是192.168.1.115这台机器上的0号屏幕)；或是给X client程序加个—display參数。这里我们在TCP/IP网络环境中測试X Window System。
在VMWare虚拟机中安装Fedora 14，地址为192.168.1.115，使用/usr/bin/X作为X server。安装Ubuntu 10.04，地址为192.168.1.116。如今我们要使它们默认启动到字符界面。Fedora中比較简单，改动/etc/inittab文件，把当中的默认执行由5改成3，重新启动就可以。Ubuntu中使用grub v2，须要把/etc/default/grub文件里的GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT变量改动成"quiet splash text"，即加上一个text參数，然后执行sudo update-grub，又一次生成grub启动菜单的配置文件/boot/grub/grub.cfg。重新启动就可以。
（1）配置X Server
第一步：在$HOME下生成.Xauthority认证文件里
[jackzhou@localhost ~]$ xauth add 192.168.1.115:0 . `mcookie`
xauth: creating new authority file /root/.Xauthority
第二步：查看认证文件
[jackzhou@localhost ~]$ xauth list
192.168.1.115:0 MIT-MAGIC-COOKIE-1 728ef8138827dcc82b7aa562d946796a
第三步：通过上面的认证文件生成一个密钥文件jackcookie
[jackzhou@localhost ~]$ xauth extract jackcookie 192.168.1.115:0
[jackzhou@localhost ~]$ ls -l jackcookie
-rw-------. 1 jackzhou jackzhou 49 Jul 17 13:20 jackcookie
第四步：将生成的密钥文件jackcookie，复制到X Client端。注意这须要Ubuntu上安装有open ssh server，能够用sudo apt-get install openssh-server安装。
[jackzhou@localhost ~]$ scp jackcookie 192.168.1.116:$HOME
The authenticity of host ‘192.168.1.116 (192.168.1.116)‘ can‘t be established.
RSA key fingerprint is fe:a2:ef:ab:75:37:04:47:c6:4d:02:9d:58:1c:f7:35.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added ‘192.168.1.116‘ (RSA) to the list of known hosts.
jackzhou@192.168.1.116‘s password:
jackcookie 100% 49 0.1KB/s 00:00
第五步：在后台启动X Server
[jackzhou@localhost ~]$ X -auth $HOME/.Xauthority &
这样X server会在tty7上执行（tty7上是执行图形界面的），通过Ctrl+Alt+F7能够切换到X界面，上面一片黑暗，仅仅显示一个光标。能够通过Ctrl+Alt+F1切换回原来的字符界面，因为在不同的tty上执行，它们互不影响。
（2）配置X Client
第一步：将X Server传送过来的password文件jackcookie，进行导入操作
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ ls -l jackcookie
-rw------- 1 jackzhou jackzhou 2011-07-17 13:17 jackcookie
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ xauth merge jackcookie
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ ls -l jackcookie
-rw------- 1 jackzhou jackzhou 49 2011-07-17 13:21 jackcookie
第二步：配置DISPLAY环境变量
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ export DISPLAY=192.168.1.115:0
第三步：启动各种X Client，如xterm和xeye、、xclock、twm、gedit、gnome-terminal，甚至gnome-session程序，都行。注意twm在Ubuntu中默认没有安装，能够用apt-get安装。
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ xterm &
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ xeyes &
jackzhou@jackzhou-desktop:~$ twm &
这样在Fedora的X Server上就会显示Ubuntu中对应的X client界面了。通常的应用场景是X client机器在远程且没有显示器，X Server机器在本地，你能够通过在Fedora中使用ssh 192.168.1.116登录到远程的X client机器，来配置X Client，而不用直接跑到远程的机器上去配。
要更加深入地研究X Window System，可參考man xserver和man x的手冊页，Wikipedia的介绍http://zh.wikipedia.org/zh-cn/X_Window，以及Xorg Foundation的官方网站http://www.x.org/wiki/。下载X11R7.6的源码，里面有各模块设计的具体文档说明。
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