| Android系统启动 | 您所在的位置：网站首页 › init进程启动流程 › Android系统启动 |
Android系统启动
|
Android开机启动流程
如图1所示，是Android开机启动大致流程，其中流程大致为加载BootLoader -> 启动Linux系统内核-> 创建Init进程(native层-> framework -> app)。 本文章将重点讲解Init进程的启动流程，其中Init进程的终点则是创建解析文件的子进程，并且守护这个子进程(进行重启)。先从整体在布局分析 如上面的图1所思，在Android开机时，先ROM加载程序预定的程序BootLoader,然后BootLoader会去检查RAM、初始化硬件参数等就会启动Linux内核。 当Linux Kernel内核启动后，就会初始化各种硬件环境、加载驱动程序等。当Linux内核加载完成后，就会启动用户空间的第一个进程Init进程。这里的Linux内核层称为内核空间，native层以上则称为用户空间。所以Init进程是所有用户进程的父进程。 Init进程的启动过程本篇代码基于Android6.0源码分析(只要会一个版本，其他版本的基本也能看懂)，线上源码阅读地址：androidxref.com/, Init进程代码目录主要在: /system/core/init/Init.cpp /system/core/rootdir/init.rc /system/core/init/init_parser.cpp /system/core/init/builtins.cpp /system/core/init/signal_handler.cppInit进程是用户进程的第一个进程，其pid = 1，其主要用来初始化和启动属性服务，创建子进程如Zygote进程等。在Linux内核加载完成后，第一件事就是创建Init进程，我们先看Init进程的创建后执行的第一个main()函数 /system/core/init/init.cpp int main(int argc, char**argv) { if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd")) { return ueventd_main(argc, argv); } if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd")) { return watchdogd_main(argc, argv); } //清理umask umask(0); if (is_first_stage) { // 创建和挂载启动所需的文件目录 mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755"); mkdir("/dev/pts", 0755); mkdir("/dev/socket", 0755); mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL); mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL); mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL); } // 初始化Kernel的Log,可以获取Kernel的Log klog_init(); if (!is_first_stage) { // 1.对属性服务进行初始化，分配空间 property_init(); } // 2. 处理异常退出的子进程，会把子进程的信号全部清除，并重启该子进程定义的重启服务 signal_handler_init(); // 3. 启动属性服务 start_property_service(); // 4. 解析init.rc配置文件 init_parse_config_file("/init.rc"); while (true) { if (!waiting_for_exec) { execute_one_command(); // 5. 重启死去的子进程 restart_processes(); } } return 0; }在main()函数通过精简代码中，首先创建和挂载所需要的文件目录，这些都是系统运行时的目录。然后则是我们重点分析的场景： 注释1中调用property_init进行属性服务的初始化，在注释3中调用start_property_service来启动属性服务。 在注释2中通过signal_handler_init进行子进程的信号处理； 在注释4中解析init.rc的配置脚本文件，在这个脚本文件中说明了要创建启动什么进程； 在注释5中，restart_processes则循环查看重启守护子进程。 1. 子进程异常处理调用signal_handler_init进行子进程信号量的处理，子进程在暂停或退出时会发出一个终止的SIGCHLD信号，而signal_handler_init函数则对这个信号进行监听，并对这个子进程的信息进行删除重置，并执行子进程在脚本文件的配置的onrestart的服务。 signal_handler_init函数的实现主要在：/system/core/init/signal_handler.cpp void signal_handler_init() { int s[ 2]; // 创建 socket pair if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC, 0, s) == - ERROR("socketpair failed: %s\n", strerror(errno)); exit(1); } signal_write_fd = s[0]; signal_read_fd = s[1]; //如果捕获到SIGCHLD信号则写入signal_write_fd struct sigaction act; memset( & act, 0, sizeof(act)); act.sa_handler = SIGCHLD_handler; // SA_NOCLDSTOP事Init进程在子进程终止时才捕获SIGCHLD act.sa_flags = SA_NOCLDSTOP; sigaction(SIGCHLD, & act, 0); // 判断并对终止的进程做处理 reap_any_outstanding_children(); // 注册signal_read_fd状态进行回调执行handle_signal函数，handle_signal本质还是执行上面的reap_any_outstanding_children()方法 register_epoll_handler(signal_read_fd, handle_signal); } /system/core/init/init.cpp void register_epoll_handler(int fd, void (*fn)()) { epoll_event ev; ev.events = EPOLLIN; ev.data.ptr = reinterpret_cast < void*>(fn); // 将fd的可读事件加入到epoll_fd的监听队列中，并回调相应函数 if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, fd, & ev) ==-1){ ERROR("epoll_ctl failed: %s\n", strerror(errno)); } }接下来，我们看看handle_signal回调函数，对于发出终止信号的子进程怎么处理？ static void handle_signal() { // Clear outstanding requests. // 把signal_read_fd写入buf char buf[ 32]; read(signal_read_fd, buf, sizeof(buf)); // 重点执行此函数 reap_any_outstanding_children(); } static void reap_any_outstanding_children() { // 通过wait_for_one_process()函数，遍历寻找终止的子进程 while (wait_for_one_process()) { } } // 查看是否为退出进程，如果是则移除属性，并启动配置文件的onrestart的服务。 static bool wait_for_one_process() { int status; // 根据pid判断是否为退出进程，没退出则pid=0 pid_t pid = TEMP_FAILURE_RETRY(waitpid(-1, & status, WNOHANG)); if (pid == 0) { return false; } else if (pid == -1) { ERROR("waitpid failed: %s\n", strerror(errno)); return false; } // 执行到这里说明是退出进程 // 根据pid找到相应的service配置脚本文件 service * svc = service_find_by_pid(pid); std::string name; // 如果没有配置文件则直接退出 if (!svc) { return true; } //当flags为RESTART，且不是ONESHOT时，先kill进程组内所有的子进程或子线程 if (!(svc -> flags & SVC_ONESHOT) || (svc -> flags & SVC_RESTART)) { NOTICE("Service '%s' (pid %d) killing any children in process group\n", svc -> name, pi kill(-pid, SIGKILL); } //移除当前服务svc中的所有创建过的socket for (socketinfo * si = svc -> sockets; si; si = si -> next) { char tmp[ 128]; snprintf(tmp, sizeof(tmp), ANDROID_SOCKET_DIR"/%s", si -> name); unlink(tmp); } //当flags为EXEC时，释放相应的服务 if (svc -> flags & SVC_EXEC) { INFO("SVC_EXEC pid %d finished...\n", svc -> pid); waiting_for_exec = false; list_remove( & svc -> slist); free(svc -> name); free(svc); return true; } //执行serive配置文件的onrestart启动相应的服务 struct listnode*node; list_for_each(node, & svc -> onrestart.commands){ command * cmd = node_to_item(node, struct command, clist); cmd -> func(cmd -> nargs, cmd -> args); } svc -> NotifyStateChange("restarting"); return true; }signal_handler_init对子进程的信号处理就完成了，可以就是对终止子进程的进行注册回调，并移除相关的属性，并启动revice文件的onrestart的配置服务。 2. 解析Init.rcinit.rc是非常重要的配置文件，位于/system/core/rootdir/目录中。它是由Android初始化语言编写的脚本，Android初始化语言的学习可以参考这篇文章，Android的初始化语言大致分为：： Action、Command、Service、Option、Import五种类型，但Init.rc主要分为import的导入、service启动服务、on命令。 // import导入 import /init.environ.rc import /init.usb.rc ... on early-init write /proc/1/oom_score_adj -1000 restorecon /adb_keys start ueventd ... on nonencrypted class_start main // 启动classname为mian的服务 class_start late_start ... service servicemanager /system/bin/servicemanager class core user system group system critical onrestart restart healthd onrestart restart zygote onrestart restart media onrestart restart surfaceflinger onrestart restart drm service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger service media /system/bin/mediaserver service installd /system/bin/installd在on中有class_start main 其意思是启动classname为mian的服务，在Init进程中会启动一个很重要的Zygote子进程，接下来分析一些Zygote服务脚本的定义，Zygote的service服务脚本并不在Init.rc中，而是自己定义了独自的Zygote服务脚本文件，位于/system/core/rootdir/init.zygote64.rc service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server class main socket zygote stream 660 root system onrestart write /sys/android_power/request_state wake onrestart write /sys/power/state on onrestart restart media onrestart restart netd writepid /dev/cpuset/foreground/tasks这里的脚本是启动一个名叫zygote的进程，并且执行的路径是/system/bin/app_process64，后面则是参数。class main：是这个进程的classname叫做main，onrestart是在上面的子进程信号处理时会进行重启的进程。所以在Init.rc文件中会启动zygote进程。 在Init.rc文件中，除了启动zygote进程之外，还会启动一些如servicemanager、surfaceflinger 、media、installd 等重要的进程。 那么这些进程创建的过程又是如何的呢？，请看下一节的启动解析的服务。 3. 启动解析的服务在配置的脚本文件中通过class_start main去启动一个ClassName为main的服务，其中class_start中对应的启动函数为do_class_start,位于/system/core/init/builtins.cpp目录中。 int do_class_start(int nargs, char **args) { service_for_each_class(args[1], service_start_if_not_disabled); return 0; } // 遍历寻找相同名字的classname，然后执行参数函数，也就是执行上面的service_start_if_not_disabled void service_for_each_class(const char *classname, void (*func)(struct service *svc)) { struct listnode * node; struct service * svc; list_for_each(node, & service_list) { svc = node_to_item(node, struct service, slist); if (!strcmp(svc->classname, classname)) { func(svc); } } } static void service_start_if_not_disabled(struct service *svc) { if (!(svc->flags & SVC_DISABLED)) { // 只要没有设置 disabled 选项 就执行此函数创建进程 service_start(svc, NULL); } else { svc -> flags | = SVC_DISABLED_START; } } void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args) { ... // fork 创建了一个子进程 pid_t pid = fork(); if (pid == 0) { // 代表子进程，子进程会继承父进程的所有资源，可简单理解为读时共享写事复制 ... // 启动子进程 execve(svc->args[0], (char**) arg_ptrs, (char**) ENV); } }所以通过配置的service的文件，通过fork()去创建一个子进程，并且子进程的pid=0，如果不是则是父进程。并调用execve()函数启动子进程。 4. 初始化和启动属性服务属性服务类似一个注册表，填入到这个注册表的属性，在系统或软件重启时，还会对这个注册表的属性进行初始化的加载。 在init.cpp文件中main()函数，就通过这两个函数分别进行初始化和启动 property_init() start_property_service() property_init void property_init() { if (property_area_initialized) { return; } property_area_initialized = true; if (__system_property_area_init()) { return; } pa_workspace.size = 0; pa_workspace.fd = open(PROP_FILENAME, O_RDONLY | O_NOFOLLOW | O_CLOEXEC); if (pa_workspace.fd == -1) { ERROR("Failed to open %s: %s\n", PROP_FILENAME, strerror(errno)); return; } }property_init()函数主要做的事情就是通过__system_property_area_init方法进行内存的创建。 start_property_service void start_property_service() { // 创建socket property_set_fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM | SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK, 0666, 0, 0, NULL); if (property_set_fd == -1) { ERROR("start_property_service socket creation failed: %s\n", strerror(errno)); exit(1); } listen(property_set_fd, 8); // 对property_set_fd进行监听，并调用handle_property_set_fd回调函数 register_epoll_handler(property_set_fd, handle_property_set_fd); } 5. 守护解析的服务最后，通过while循环，当有子进程终止时，让让可以重新启动的子进程重新启动 while (true) { if (!waiting_for_exec) { execute_one_command(); restart_processes(); } } static void restart_processes() { process_needs_restart = 0; service_for_each_flags( SVC_RESTARTING, restart_service_if_needed ); } // 遍历寻找，并回调函数参数 void service_for_each_flags(unsigned matchflags, void (*func)(struct service *svc)) { struct listnode * node; struct service * svc; list_for_each(node, & service_list) { svc = node_to_item(node, struct service, slist); if (svc->flags & matchflags) { func(svc); } } } static void restart_service_if_needed(struct service *svc) { time_t next_start_time = svc->time_started+5; if (next_start_time flags & = (~SVC_RESTARTING); // 重新启动进程 service_start(svc, NULL); return; } if ((next_start_time < process_needs_restart) || (process_needs_restart == 0) ) { process_needs_restart = next_start_time; } } 总结Init进程的创建过程，主要就是通过解析Init.rc文件去创建一些重要的子进程比如Zagote、surfaceflinger进程，它的启动是用fork、exec去启动子进程，然后就是对子进程的终止进行监听回调，对于一些可以重启的服务进行重启和创建进程。 |
【本文地址】