Android的init進(jìn)程啟動(dòng)過程

0. 前言

Android中的內(nèi)核啟動(dòng)后拼苍,kernel會(huì)啟動(dòng)第一個(gè)用戶級別的進(jìn)程:init锐锣,它是一個(gè)由內(nèi)核啟動(dòng)的第一個(gè)用戶級進(jìn)程陪毡。
我們可以通過 adb shell ps | grep init 來查看到他的pid 為 1.

接下來從源碼的角度看看init進(jìn)程啟動(dòng)的時(shí)候做了什么?

注:本文分析的andorid版本為 remotes/aosp/nougat-release.

init進(jìn)程的源碼在android源碼的: <Android源代碼目錄>/system/core/init 目錄中斩祭。
我們看到該目錄下有一個(gè)Android.mk文件兵多,至少看到如下內(nèi)容捻脖,告訴我們會(huì)生成一個(gè)init的的可執(zhí)行文件。

LOCAL_MODULE:= init
include $(BUILD_EXECUTABLE)

而init的入口main函數(shù)是在init.cpp文件中定義的中鼠。

1. 入口

a. 命令行解析

if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd")) {    
      return ueventd_main(argc, argv);
}
if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd")) {    
      return watchdogd_main(argc, argv);
}

watchdog和uevent命令已經(jīng)集成到了init可婶, 它們在/sbin目錄,是一個(gè)鏈接文件援雇,直接鏈接到/init矛渴,所以當(dāng)執(zhí)行/sbin/eventd或/sbin/watchdogd時(shí),將會(huì)進(jìn)入對應(yīng)的ueventd_main或watchdogd_main入口點(diǎn)惫搏。
ueventd守護(hù)進(jìn)程負(fù)責(zé)解析/ueventd.rc文件具温,并創(chuàng)建相應(yīng)的設(shè)備結(jié)點(diǎn)等。
watchdogd守護(hù)進(jìn)程負(fù)責(zé)定時(shí)向 "/dev/watchdog"執(zhí)行寫操作筐赔,以判斷系統(tǒng)是否正常運(yùn)行铣猩。
這兩個(gè)進(jìn)程不是本文討論的重點(diǎn),所以先忽略茴丰。达皿。天吓。

b. 掛載根文件系統(tǒng)的目錄

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, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC));
mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
mount("selinuxfs", "/sys/fs/selinux", "selinuxfs", 0, NULL);
mknod("/dev/kmsg", S_IFCHR | 0600, makedev(1, 11));

分別掛載proc和和sysfs文件系統(tǒng)到/proc 和/sys目錄
close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000)); 在/dev目錄創(chuàng)建一個(gè)空文件.booting來表示正在執(zhí)行初始化
InitKernelLogging(argv); 重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入,標(biāo)準(zhǔn)輸出峦椰,標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出到 /dev/null
selinux_initialize(is_first_stage) 加載SELinux策略龄寞, 后面有一些初始化文件上下文的操作等

3. 解析init.rc文件

Parser& parser Parser::GetInstance();
parser.AddSectionParser("service",std::make_unique<ServiceParser>());
parser.AddSectionParser("on", std::make_unique<ActionParser>());
parser.AddSectionParser("import", std::make_unique<ImportParser>());
parser.ParseConfig("/init.rc");

3.1. init.rc文件是以塊(section)為單位組織的,一個(gè)section包含多行汤功。section分為兩大類:分別為“服務(wù)(service)”和“行為(action)”物邑。
3.2. “服務(wù)”塊以關(guān)鍵字“service”開始,表示啟動(dòng)某個(gè)進(jìn)程的方式和參數(shù)滔金,“行為”塊以關(guān)鍵字“on”開始色解,表示一堆命令的集合。每個(gè)塊以關(guān)鍵字“service”或“on”開始餐茵,直到下一個(gè)“on”或“service”結(jié)束冒签,中間所有行都屬于這個(gè)“塊”。
3.3. 上面在解析init.rc文件時(shí)使用了Parser類(在init目錄下的init_parser.h中定義)钟病, 初始化ServiceParser用來解析 “service”塊,ActionParser用來解析"on"塊刚梭,ImportParser用來解析“import”塊肠阱,“import”是用來引入一個(gè)init配置文件,來擴(kuò)展當(dāng)前配置的朴读。
3.4. parser解析init.rc文件屹徘,/init.rc文件是<Android源代碼目錄>/system/core/rootdir/init.rc。
3.5. <Android源代碼目錄>/system/core/init/readme.txt 中對init文件中的所有關(guān)鍵字做了介紹衅金,主要包含了Actions, Commands, Services, Options, and Imports等
3.6. 在ParseConfig解析完init腳本后噪伊,init會(huì)依次執(zhí)行幾個(gè)重要的階段:

  1. 3.6.1. on early-init階段
    am.QueueEventTrigger("early-init"); 執(zhí)行on early-init 內(nèi)容,主要包括 start ueventd 等

  2. 3.6.2. on init 階段
    am.QueueEventTrigger("init"); 執(zhí)行on init 內(nèi)容氮唯,主要包括 創(chuàng)建/掛載一些目錄鉴吹,以及symlink等

  3. 3.6.3. on charger/late-init階段
    // Don't mount filesystems or start core system services in charger mode.
    std::string bootmode = property_get("ro.bootmode");
    if (bootmode == "charger") {
    am.QueueEventTrigger("charger");
    } else {
    am.QueueEventTrigger("late-init");
    }
    如果是充電模式下啟動(dòng) 就會(huì)執(zhí)行 on charger內(nèi)容, 否則執(zhí)行on late-init內(nèi)容惩琉,在init.rc的on late-init
    看到很多trigger(觸發(fā)器)豆励,用于執(zhí)行對應(yīng)的Action.
    trigger late-fs

     # Now we can mount /data. File encryption requires keymaster to decrypt
     # /data, which in turn can only be loaded when system properties are present.
     trigger post-fs-data
    
     # Load persist properties and override properties (if enabled) from /data.
     trigger load_persist_props_action
    
     # Remove a file to wake up anything waiting for firmware.
     trigger firmware_mounts_complete
    
     trigger early-boot
     trigger boot
    

從最后兩行可以看出,late-init 觸發(fā)了on early-booton boot兩個(gè)Action.

  1. 3.6.4. on boot 階段
    on boot 的最后class_start core 會(huì)啟動(dòng)class為core的服務(wù)瞒渠,這些服務(wù)包括ueventd良蒸、logd、healthd伍玖、adbd(disabled)嫩痰、lmkd(LowMemoryKiller)、servicemanager窍箍、vold串纺、debuggerd丽旅、surfaceflinger、bootanim(disabled)等

  2. 3.6.5. main服務(wù)的啟動(dòng)
    在main函數(shù)后面的for循環(huán)中造垛,調(diào)用execute_one_command依次執(zhí)行操作隊(duì)列中的命令
    while (true) {
    if (!waiting_for_exec) {
    am.ExecuteOneCommand();
    restart_processes();
    }
    }
    在/init.rc的開頭部分
    import /init.environ.rc
    import /init.usb.rc
    import /init.${ro.hardware}.rc
    import /init.usb.configfs.rc
    import /init.${ro.zygote}.rc

    通過ro.zygote的屬性import對應(yīng)的zygote的rc文件魔招,通過adb shell getprop ro.zygote 查看得到zygote64_32, 所以import的是/init.zygote64_32.rc文件五辽,該文件中定義的zygote如下:

     service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote
     class main
     priority -20
     socket zygote stream 660 root system
     onrestart write /sys/android_power/request_state wake
     onrestart write /sys/power/state on
     onrestart restart audioserver
     onrestart restart cameraserver
     onrestart restart media
     onrestart restart netd
     writepid /dev/cpuset/foreground/tasks /dev/stune/foreground/tasks
    

    可以看到zygote的class是main, 它是在on nonencrypted時(shí)被啟動(dòng)的
    on nonencrypted
    # A/B update verifier that marks a successful boot.
    exec - root -- /system/bin/update_verifier nonencrypted
    class_start main
    class_start late_start

注:但在Android 7.0中办斑,對該機(jī)制做了一些改變 。
單一的init*.rc杆逗,被拆分乡翅,服務(wù)根據(jù)其二進(jìn)制文件的位置(/system,/vendor罪郊,/odm)定義到對應(yīng)分區(qū)的etc/init目錄中蠕蚜,每個(gè)服務(wù)一個(gè)rc文件。與該服務(wù)相關(guān)的觸發(fā)器悔橄、操作等也定義在同一rc文件中靶累。
/system/etc/init,包含系統(tǒng)核心服務(wù)的定義癣疟,如SurfaceFlinger挣柬、MediaServer、Logcatd等睛挚。
/vendor/etc/init邪蛔, SOC廠商針對SOC核心功能定義的一些服務(wù)。比如高通扎狱、MTK某一款SOC的相關(guān)的服務(wù)侧到。
/odm/etc/init,OEM/ODM廠商如小米淤击、華為匠抗、OPP其產(chǎn)品所使用的外設(shè)以及差異化功能相關(guān)的服務(wù)。

查看android 7.0虛擬機(jī)的/system/etc/init 如下

15:13:04屏幕截圖.png

上面的servicemanager這個(gè)服務(wù)也從init.rc中拆分出來了污抬。

4. 啟動(dòng)完成

至此戈咳,init進(jìn)程已經(jīng)啟動(dòng)完成,一些重要的服務(wù)如core服務(wù)和main服務(wù)也都啟動(dòng)起來壕吹,并啟動(dòng)了zygote(/system/bin/app_process64)進(jìn)程著蛙,zygote初始化時(shí)會(huì)創(chuàng)建虛擬機(jī),啟動(dòng)systemserver等耳贬,它的啟動(dòng)過程也是非常復(fù)雜踏堡,等下一篇再說。咒劲。

5. 擴(kuò)展閱讀

http://wonview.blog.163.com/blog/static/585013272012111924915229/
http://blog.csdn.net/k_linux_man/article/details/7292746
http://blog.csdn.net/fuyajun01/article/details/22572921
http://blog.csdn.net/windskier/article/details/6416547/

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