Android 框架启动流程

As we all know，Android手机系统本质上是一个基于Linux的应用程序，它以Linux系统为内核。因此系统的启动过程包括Linux内核启动和Android框架启动两个阶段。

Linux内核启动

1、装载引导程序bootloader
Linux内核启动时首先装载执行bootloader引导程序，装载完成后进入内核程序。
2、加载Linux内核
Linux内核加载主要包括初始化kernel核心（内存初始化，打开中断，初始化进程表等）、初始化驱动、启动内核后台（daemons)线程、安装根（root)文件系统等。
Linux加载的最后阶段启动执行第一个用户级进程init（内核引导参数上一般都会设置“init=/init”，由kernel自动执行，PID为1，是所有进程的父进程）。由此进入Android框架的启动阶段。

android框架的启动

1、init进程启动
2、init.rc脚本启动
3、zygote服务启动
4、System Server进程启动
5、Home应用启动</div>  </div> </div>  </div>
以下学习过程中代码片段中均有省略不完整，请参照源码。</div>

Init进程的启动

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init是一个进程，确切地说，它是Linux系统中用户空间的第一个进程。由于Android是基于Linux内核的，所以init也是Android系统中用户空间的第一个进程，它的进程号是1。

init进程的入口函数是main，system\core\init\init.c

init进程可以在/system/core/init找到。
init.rc文件可以在/system/core/rootdir/init.rc找到。
readme.txt可以在/system/core/init/readme.txt找到。

 

int main(int argc, char **argv)
{
intdevice_fd = -1;
intproperty_set_fd = -1;
intsignal_recv_fd = -1;
intkeychord_fd = -1;
int fd_count;
ints[2];
intfd;
structsigaction act;
chartmp[PROP_VALUE_MAX];
structpollfd ufds[4];
char*tmpdev;
char*debuggable;
//设置子进程退出的信号处理函数，该函数为sigchld_handler。
act.sa_handler = sigchld_handler;
act.sa_flags= SA_NOCLDSTOP;
act.sa_mask = 0;
act.sa_restorer = NULL;
sigaction(SIGCHLD, &act, 0);
......//创建一些文件夹，并挂载设备，这些是和Linux相关的，不拟做过多讨论。
mkdir("/dev/socket", 0755);
mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0,NULL);
mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL);
mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
//重定向标准输入/输出/错误输出到/dev/_null_。
open_devnull_stdio();
/*
设置init的日志输出设备为/dev/__kmsg__，不过该文件打开后，会立即被unlink了,
这样，其他进程就无法打开这个文件读取日志信息了。
*/
log_init();
//上面涉及很多和Linux系统相关的知识，不熟悉的读者可自行研究，它们不影响我们的分析
//解析init.rc配置文件
parse_config_file("/init.rc");
......
//下面这个函数通过读取/proc/cpuinfo得到机器的Hardware名，我的HTCG7手机为bravo。
get_hardware_name();
snprintf(tmp,sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);
//解析这个和机器相关的配置文件，我的G7手机对应文件为init.bravo.rc。
parse_config_file(tmp);
/*
解析完上述两个配置文件后，会得到一系列的Action（动作），下面两句代码将执行那些处于
early-init阶段的Action。init将动作执行的时间划分为四个阶段：early-init、init、
early-boot、boot。由于有些动作必须在其他动作完成后才能执行，所以就有了先后之分。哪些
动作属于哪个阶段由配置文件决定。后面会介绍配置文件的相关知识。
*/
action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);
drain_action_queue();
/*
创建利用Uevent和Linux内核交互的socket。关于Uevent的知识，第9章中对
Vold进行分析时会做介绍。
*/
device_fd = device_init();
//初始化和属性相关的资源
property_init();
//初始化/dev/keychord设备，这和调试有关，本书不讨论它的用法。读者可以自行研究，
//内容比较简单。
keychord_fd = open_keychord();
......
/*
INIT_IMAGE_FILE定义为”/initlogo.rle”，下面这个函数将加载这个文件作为系统的开机
画面，注意，它不是开机动画控制程序bootanimation加载的开机动画文件。
*/
if(load_565rle_image(INIT_IMAGE_FILE) ) {
/*
如果加载initlogo.rle文件失败（可能是没有这个文件），则会打开/dev/ty0设备，并
输出”ANDROID”的字样作为开机画面。在模拟器上看到的开机画面就是它。
*/
......
}
}
if(qemu[0])
import_kernel_cmdline(1);
......
//调用property_set函数设置属性项，一个属性项包括属性名和属性值。
property_set("ro.bootloader", bootloader[0] ? bootloader :"unknown");
......//执行位于init阶段的动作
action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);
drain_action_queue();
//启动属性服务
property_set_fd = start_property_service();
/*
调用socketpair函数创建两个已经connect好的socket。socketpair是Linux的系统调用,
不熟悉的读者可以利用man socketpair查询相关信息。后面就会知道它们的用处了。
*/
if(socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, s) == 0) {
signal_fd = s[0];
signal_recv_fd = s[1];
......
}
......
//执行配置文件中early-boot和boot阶段的动作。
action_for_each_trigger("early-boot", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);
drain_action_queue();
......
//init关注来自四个方面的事情。
ufds[0].fd= device_fd;//device_fd用于监听来自内核的Uevent事件
ufds[0].events = POLLIN;
ufds[1].fd = property_set_fd;//property_set_fd用于监听来自属性服务器的事件
ufds[1].events= POLLIN;
//signal_recv_fd由socketpair创建，它的事件来自另外一个socket。
ufds[2].fd = signal_recv_fd;
ufds[2].events = POLLIN;
fd_count = 3;
if(keychord_fd > 0) {
//如果keychord设备初始化成功，则init也会关注来自这个设备的事件。
ufds[3].fd = keychord_fd;
ufds[3].events = POLLIN;
fd_count++;
}
......
#if BOOTCHART
......//与Boot char相关，不做讨论了。
/*
Boot chart是一个小工具，它能对系统的性能进行分析，并生成系统启动过程的图表，
以提供一些有价值的信息，而这些信息最大的用处就是帮助提升系统的启动速度。
*/
#endif
for(;;) {
//从此init将进入一个无限循环。
int nr, i, timeout = -1;
for (i = 0; i < fd_count; i++)
ufds[i].revents = 0;
//在循环中执行动作
drain_action_queue();
restart_processes(); //重启那些已经死去的进程
......
#if BOOTCHART
...... // Boot Chart相关
#endif
//调用poll等待一些事情的发生
nr= poll(ufds, fd_count, timeout);
......
//ufds[2]保存的是signal_recv_fd，用于接收来自socket的消息。
if(ufds[2].revents == POLLIN) {
//有一个子进程去世，init要处理这个事情
read(signal_recv_fd, tmp, sizeof(tmp));
while (!wait_for_one_process(0))
;
continue;
}
if(ufds[0].revents == POLLIN)
handle_device_fd(device_fd);//处理Uevent事件
if(ufds[1].revents == POLLIN)
handle_property_set_fd(property_set_fd);//处理属性服务的事件。
if(ufds[3].revents == POLLIN)
handle_keychord(keychord_fd);//处理keychord事件。
}
return0;
}

这个函数摘抄过来已经精简了不少。总的来说，在函数中执行了：文件夹建立，挂载，rc文件解析，属性设置，启动服务，执行动作，socket监听……

总的来说init的工作流程精简为以下几点：

创建一些文件夹并挂载设备

解析两个配置文件init.rc和init.hardware.rc，其中，将分析对init.rc文件的解析。
执行各个阶段的动作，创建Zygote的工作就是在其中的某个阶段完成的。
调用property_init初始化属性相关的资源，并且通过property_start_service启动属性服务。

init进入一个无限循环，并且等待一些事情的发生。重点关注init如何处理来自socket和来自属性服务器相关的事情。

 

1、解析 Init.rc

对于init.rc文件，Android中有特定的格式以及规则。在Android中，我们叫做Android初始化语言。
Android初始化语言由四大类型的声明组成，即Actions（动作）、Commands（命令）、Services（服务）、以及Options（选项）。
Action（动作）：动作是以命令流程命名的，有一个触发器决定动作是否发生。
语法
on
 
    Service（服务）：服务是init进程启动的程序、当服务退出时init进程会视情况重启服务。
语法


service []*


...
Options（选项）
选项是对服务的描述。它们影响init进程如何以及何时启动服务。
咱们来