Android源码--开机启动流程学习

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Android源码

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编译

android启动流程

第一阶段：Linux内核启动

第二阶段：Android Framework启动

第二， 解析启动脚本文件 init.rc；

第三，根据启动脚本 init.rc 的解析结果开启 Android Framework 核心服务进程；

第三阶段：应用程序 Launcher启动

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Android源码

下载

2018-2-4

直接使用清华大学的镜像【注意不能使用VMware + Ubuntu + 共享文件夹的方式，主要英文共享文件夹不支持linux某些文件】

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/AOSP/

 

目录结构

2018-2-5

http://blog.csdn.net/itachi85/article/details/54695046

详细目录结构

http://blog.csdn.net/ieearth/article/details/64930164

 

编译

从网上下载的android源码不包括u-boot和linux内核，需要下载对应的版本，然后在编译。

 

android启动流程

在学习启动流程时，首先打印Android的启动日志，打印方法参见：Android内核开发：如何统计系统的启动时间，如果要分析内核启动流程，一定要打印出日志，比如从下面日志可以看出，内核启动时间为2.8秒：

先贴一张图：

2018-2-6

Android 的底层基于 Linux Kernel，因此从启动流程来看，先启动 Linux Kernel，然后才启动 Android Framework，最后进入应用程序 Launcher，也就是看到的主界面。因此可将Android的启动流程分为下面3个阶段：

 

第一阶段：Linux内核启动

主要参考：Android笔记 - Android启动之Linux内核启动

这一阶段有分为三个过程：

（1）机器上电，进入Bootrom，

Bootrom 是固化在芯片中的一小段程序，主要功能是上电时完成硬件自检，然后从固定分区加载 Bootloader。Bootrom 的功能相当于 PC 上的 BIOS，Bootloader 的功能相当于 PC 上的 GRUB。这个程序一般是硬件厂商做的，Android手机厂商不会修改。

（2）Bootloader初始化软硬件环境 ，

Bootloader 是在进入 Linux Kernel 之前运行的程序。Android 采用的 Bootloader 实现方式是 Uboot。手机厂商一般会定制化Bootloader程序，这程序的主要作用是检测硬件，加载linux kernel。

（3）启动 Linux Kernel ，

这一阶段和标准 Linux Kernel 启动过程基本一致。Kernel 加载进内存后会进行自解压。自解压完成后，继续进行一些平台相关的初始化，然后开始 start_kernel 函数，它的实现代码位于 init/main.c 中。

以上分析基于 linux-4.4.52内核，至此，linux内核分析完毕。这里的“/init”进程是用户空间中的额第一个进程。

引导程序之后进入Android内核层，先启动swapper进程（idle进程），该进程用来初始化进程管理、内存管理、加载Display、Camera Driver、Binder Driver等相关工作。
swapper进程之后再启动kthreadd进程，该进程会创建内核工作线程kworkder、软中断线程ksoftirqd、thernal等内核守护进程，kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖。

“/init”进程是所有用户进程的鼻祖。init进程是所有用户进程的鼻祖，它会接着孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程，启动ServiceManager来管理系统 服务，启动Bootnaim开机动画。
init进程通过解析init.rc文件fork生成Zygote进程，该进程是Android系统第一个Java进程，它是所有Java进程父进程，该进程主要完成了加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket 服务套接字；加载虚拟机；预加载Class；预加载Resources。
 

备注：我们知道，linux内核的系统有固定的流程，一般内核启动完毕后，就是加载用户的程序，用户的程序一般放在某个脚本中（好像是“/etc/init/init.rc”文件），执行脚本中的每一行语句，即开启相应的进程。

（备注，这里想查看Android系统运行的信息，可以启动Android Studio的模拟器，这个模拟器运行起来后，是有root权限的，这样在查看信息时，就很方便了）

以下是天嵌TQ2440的打印信息（linux-2.6.30版本），可供参考：

由以上分析，Android的系统，应该是linux的内核启动完成后，再启动必要的进程，最后通过脚步文件启动Android的程序。

参考：Android的init过程详解（一）

 

第二阶段：Android Framework启动

2018-2-7

init 进程（PID=1，用户空间的第一个进程，也是Android系统的第一个进程）进入 main 函数后，主要完成以下四项工作。第一，在根文件系统中创建目录作为挂载点，然后挂载虚拟文件系统；第二， 解析启动脚本文件 init.rc；第三，根据启动脚本 init.rc 的解析结果开启 Android Framework 核心服务进程；第四，监听事件，重启服务。

上面说的init进程（进程名为“/init”，PID=1，根目录下的init可执行文件），是由android源码（Android-7.1版本）中的/system/core/init/init.cpp文件编译出来的，这个进程名为“/init”的进程会执行根目录下的 init.*.rc 脚步（具体的执行规则，参见：Android的init过程（二）：初始化语言（init.rc）解析），这个脚步是负责启动Android framework的（见：Android笔记 - Android启动之Android Framework启动）。

为了学习AIL（Android初始化语言，Android Init Language，这里简称为AIL），读者可以到自己Android手机的根目录寻找init.rc文件，最好下载到本地以便查看，如果有编译好的Android源代码，在out/target/product/generic/root目录也可找到init.rc文件。

第二步和第三步最重要，这个过程中会启动系统所需功能的各种服务。主要分为本地服务和Android服务，它们都会在ServiceManager中进行注册。

本地服务 
本地服务是指运行在C++层的系统守护进程，一部分本地服务是init进程直接启动的，它们定义在init.rc脚本和init..rc中，如 ueventd、servicemanager、debuggerd、rild、mediaserver等。还有一部分本地服务，是由这些本地服务进一步创建的，如mediaserver服务会启动AudioFlinger, MediaPlayerService， 以及 CameraService 等本地服务。我们可以通过查看init.rc和init..rc文件找出具体有哪些本地服务被init进程直接启动了，这些文件的位置：system/core/rootdir/

Android服务 
Android服务是指运行在Dalvik虚拟机进程中的服务，这些服务的创建过程描述如下：
init进程会执行app_process程序，创建Zygote进程，它是Android系统最重要的进程，后续所有的Android应用程序都是由它fork出来的。 
Zygote进程会先fork出SystemServer进程，SystemServer进程就会启动所有的Android核心服务。例如：Activity Manager、Window Manager、Power Manager等等服务。当所服务启动完毕后，SystemServer会打印出”Making services ready”,然后通过Activity Manager启动Home界面，并发送“ACTION_BOOT_COMPLETED”广播消息。 
SystemServer进程添加的服务都属于SystemServer进程。

Android服务是指运行在Dalvik虚拟机进程中的服务，这些服务的创建过程描述如下：

init进程会执行app_process程序，创建Zygote进程，它是Android系统最重要的进程，所有后续的Android应用程序都是由它fork出来的。

 

第二， 解析启动脚本文件 init.rc；

init 可执行文件的代码（/system/core/init/init.cpp）的main函数中解析“/init.rc”脚步，源码：

int main(int argc, char** argv) {

.......

    Parser& parser = Parser::GetInstance();
    parser.AddSectionParser("service",std::make_unique());
    parser.AddSectionParser("on", std::make_unique());
    parser.AddSectionParser("import", std::make_unique());
    parser.ParseConfig("/init.rc");
.......
}

解析 init.rc 的工作由函数 Parser 来完成。解析完成后，得到一个 service_list 链表和一个 action_list 链表。其中，service_list 链表用来保存 service 的解析结果，action_list 链表用来保存 action 的解析结果。如下图所示： 

为了让 action 按照一定的顺序触发，需要对 action 在链表中的顺序进行调整，调整后的 action 由 action_queue 链表来保存。

第三，根据启动脚本 init.rc 的解析结果开启 Android Framework 核心服务进程；

通过之前的初始化工作得到 action_queue 链表后，调用 execute_one_command 函数遍历 action_queue 链表，并执行链表中 action 的 command。

在这些启动的核心服务进程中，其中两个最重要的核心服务进程是 servicemanager 进程和zygote 进程。

servicemanager 进程是 Binder 进程间通信机制的核心之一。它负责管理系统中所有的 Service 组件，提供 Service 组件的注册服务，并且向 Client 组件提供获取 Service 代理对象的服务。

zygote 进程是 Android 启动后的第一个虚拟机进程。它主要负责启动 system_server 进程，以及所有的应用程序进程，所以也称为孵化器进程。zygote 进程会启动子进程 system_server，system_server 进程在 nativeInit 函数中启动 Native 系统服务比如 SensorService，在 ServerThread 的 initAndLoop 函数中启动 Java 系统服务比如 ActivityManagerService, PackageManagerService, ContentService 等，并将系统服务注册进 ServiceManager。

【ServiceManager】

init进程启动后，ServiceManager进程的启动，远比zygote要早，因为在启动zygote进程时需要用到ServiceManager进程的服务。ServiceManager是一个守护进程，它维护着系统服务和客户端的binder通信。

从内核的启动日志可以看出，ServiceManager要比zygote要早：

ServiceManagerde启动脚本在Android6.0以前的版本（包括6.0）中放在 init.rc文件中，如：

//Android 6.0版本，在/init.rc
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

在Android7.0版本中放在 /system/etc/init/servicemanager.rc 文件中，如：

这里，系统是如何一步步启动/system/etc/init/servicemanager.rc脚本的，我不知道（没找到对应的源代码），只是从日志分析得出，系统有解析/system/etc/init/servicemanager.rc文件，如：

该进程对应的源码路径为：frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c。

分析源码，发现就是开启bindler机制，对应的源码如下：

//  frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c
int main()
{
    struct binder_state *bs;

    bs = binder_open(128*1024);
    if (!bs) {
        ALOGE("failed to open binder driver\n");
        return -1;
    }

    if (binder_become_context_manager(bs)) {
        ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    selinux_enabled = is_selinux_enabled();
    sehandle = selinux_android_service_context_handle();
    selinux_status_open(true);

    if (selinux_enabled > 0) {
        if (sehandle == NULL) {
            ALOGE("SELinux: Failed to acquire sehandle. Aborting.\n");
            abort();
        }

        if (getcon(&service_manager_context) != 0) {
            ALOGE("SELinux: Failed to acquire service_manager context. Aborting.\n");
            abort();
        }
    }

    union selinux_callback cb;
    cb.func_audit = audit_callback;
    selinux_set_callback(SELINUX_CB_AUDIT, cb);
    cb.func_log = selinux_log_callback;
    selinux_set_callback(SELINUX_CB_LOG, cb);

    binder_loop(bs, svcmgr_handler);

    return 0;
}

 

 

【zygote】进程

Android 7.0 版本的zygote进程有两个：

早期Android版本（4.4以前）的zygote进程的启动脚本在init.rc文件中，之后的版本分32和64，Android 7.0 版本在 init.zygote64.rc 中的内容如下：

//android_source\system\core\rootdir\init.zygote64_32.rc
service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote
    class main
    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

service zygote_secondary /system/bin/app_process32 -Xzygote /system/bin --zygote --socket-name=zygote_secondary
    class main
    socket zygote_secondary stream 660 root system
    onrestart restart zygote
    writepid /dev/cpuset/foreground/tasks

根据 Android 初始化语言的语法，可以知道 zygote 服务进程的名字是 zygote ，执行程序路径为 /system/bin/app_process64，参数为-Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote。参数“--zygote”的表当前进程用于承载zygote，参数“--start-system-server”表示启动“system_server”进程。“socket zygote stream 660 root system”表示创建一个名字为 zygote 的 socket，这个 socket 用于接收 ActivityManagerService 发送过来的新建应用程序进程的请求。zygote 进程重启时会往 sysfs 中写入命令，同时会重启 audioserver、cameraserver、media 和 netd 服务。

详细看林学森的《深入理解Android内核设计思想》，该部分的讲解是4.4版本以后的。

该进程对应Android中的源码在：frameworks/native/cmds/app_process/app_main.c。具体启动细节请参考老罗的文章 Android 系统进程 Zygote 启动过程的源代码分析。

Zygote进程会首先fork出"system_server"进程，"system_server"进程的全部任务就是将所有的Android核心服务启动起来，这些服务包括：

喜欢以图的方式呈现，代码分析如下图，（代码版本7.0）：

zygoteInit函数很关键，如下：

在以上的分析中，可以看到所有由SystemServer.java 文件中run()函数启动的 Service 都统一由 SystemServiceManager 来管理。

 

 

 

第三阶段：应用程序 Launcher启动

也就是最终会看到的 Android 桌面的启动。

 

 

http://blog.csdn.net/yanshazi/article/details/50287479