android的init过程分析
前言
Android系统是运作在linux kernal上的，因此它的启动过程也遵循linux的启动过程，当linux内核启动之后，运行的第一个进程是init，这个进程是一个守护进程，它的生命周期贯穿整个linux 内核运行的始终， linux中所有其他的进程的共同始祖均为init进程。当然为了启动并运行整个android系统，google实现了自己的init进程，下面主要分析init进程都做了些什么？
1.首先，init是一个守护进程，为了防止init的子进程成为僵尸进程(zombie process)，需要init在子进程在结束时获取子进程的结束码，通过结束码将程序表中的子进程移除，防止成为僵尸进程的子进程占用程序表的空间，当程序表的空间达到上限时，则系统就不能再启动新的进程了，那么就会引起很严重的系统问题。
在linux当中，父程序是通过捕捉SIGCHLD信号来得知子进程结束的情况的；由于系统默认在子进程暂停时也会发送信号SIGCHLD，init需要忽略子进程在暂停时发出的SIGCHLD信号，因此将act.sa_flags 置为SA_NOCLDSTOP，该标志位的含义是就是要求系统在子进程暂停时不发送SIGCHLD信号。具体的代码如下所示：
struct sigaction act;
………………
act.sa_handler = sigchld_handler;
act.sa_flags = SA_NOCLDSTOP;
act.sa_mask = 0;
act.sa_restorer = NULL;
sigaction(SIGCHLD, &act, 0);
2.创建文件系统目录并挂载相关的文件系统
/* clear the umask */
umask(0);
/* Get the basic filesystem setup we need put
* together in the initramdisk on / and then we'll
* let the rc file figure out the rest.
*/
mkdir("/dev", 0755);
mkdir("/proc", 0755);
mkdir("/sys", 0755);
mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", 0, "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);
2.1 清除屏蔽字(file mode creation mask)，保证新建的目录的访问权限不受屏蔽字影响.
2.2 在init初始化过程中，Android分别挂载了tmpfs，devpts，proc，sysfs 4类文件系统
2.2.1 tmpfs文件系统
tmpfs是一种虚拟内存文件系统，因此它会将所有的文件存储在虚拟内存中，并且tmpfs下的所有内容均为临时性的内容，如果你将tmpfs文件系统卸载后，那么其下的所有的内容将不复存在。
tmpfs有些像虚拟磁盘（ramdisk），但不是一回事。说其像虚拟磁盘，是因为它
可以使用你的RAM，但它也可以使用你的交换分区。传统的虚拟磁盘是一个块设
备，而且需要一个mkfs之类的命令格式化它才能使用。tmpfs是一个独立的文件系
统，不是块设备，只要挂接，立即就可以使用。
tmpfs的大下是不确定的，它最初只有很小的空间，但随着文件的复制和创建，
它的大小就会不断变化，换句话说，它会根据你的实际需要而改变大小；tmpfs的速
度非常惊人，毕竟它是驻留在RAM中的，即使用了交换分区，性能仍然非常卓越；
由于tmpfs是驻留在RAM的，因此它的内容是不持久的，断电后，tmpfs的内容就消失
了，这也是被称作tmpfs的根本原因。
关于tmpfs文件系统请参考linux内核文档：
kernel/Documentation/filesystems/tmpfs.txt
2.2.2 devpts文件系统
devpts文件系统为伪终端提供了一个标准接口，它的标准挂接点是/dev/pts。只要
pty的主复合设备/dev/ptmx被打开，就会在/dev/pts下动态的创建一个新的pty设备文
件。
2.2.3 proc文件系统
proc文件系统是一个非常重要的虚拟文件系统，它可以看作是内核内部数据结构的接口，通过它我们可以获得系统的信息，同时也能够在运行时修改特定的内核参数。
在proc文件系统中，你可以修改内核的参数，是不是很强大？怎么修改呢?你只需要echo一个新的值到对应的文件中即可，但是如果在修改过程中发生错误的话，那么你将别无选择，只能重启设备。
关于tmpfs文件系统请参考linux内核文档：
kernel/Documentation/filesystems/proc.txt
2.2.4 sysfs文件系统
与proc文件系统类似，sysfs文件系统也是一个不占有任何磁盘空间的虚拟文件系
统。它通常被挂接在/sys目录下。sysfs文件系统是Linux2.6内核引入的，它把连接在系
统上的设备和总线组织成为一个分级的文件，使得它们可以在用户空间存取。
3.屏蔽标准的输入输出，即标准的输入输出定向到NULL设备。
这一步是通过调用函数open_devnull_stdio实现的，下面我们研究一下open_devnull_stdio的函数实现
void open_devnull_stdio(void)
{
int fd;
static const char *name = "/dev/__null__";
//创建一个字符专用文件(character special file) /dev/__null__
if (mknod(name, S_IFCHR | 0600, (1 << 8) | 3) == 0) {
//获取/dev/__null__的文件描述符，并输出该文件
fd = open(name, O_RDWR);
unlink(name);
//将与进程相关的标准输入(0),标准输出(1),标准错误输出(2)，均定向到NULL设备
if (fd >= 0) {
dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
if (fd > 2) {
close(fd);
}
return;
}
}
exit(1);
}
这里解释一下
dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
过程：
首先说明以下dup2的作用，这个函数主要是复制一个函数的描述符，一般用于重定向进程的stdin，stdout，stderr。它的原型如下：
int dup2(int oldfd, int newfd);
dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
这三次调用一次将依次代表stdin，stdout，stderr的描述符0，1，2，重定向到dev/null,通过这种方式达到屏蔽标准输入输出的作用。
4. 初始化内核log系统
这个过程对应的源码为：
log_init();
这个函数详细实现为
void log_init(void)
{
static const char *name = "/dev/__kmsg__";
if (mknod(name, S_IFCHR | 0600, (1 << 8) | 11) == 0) {
log_fd = open(name, O_WRONLY);
//当进程在进行exec系统调用时，要确保log_fd是关闭的(通过FD_CLOEXEC标志位来设置).
fcntl(log_fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC);
unlink(name);
}
}
有上述实现看出内核的log输出是通过文件描述符log_fd写入的，那到底写入到什么设备呢？/dev/kmsg，这个设备则会把它收到的任何写入都作为printk的输出。printk函数是内核中运行的向控制台输出显示的函数。
5.解析init.rc
5.1 Android init language
Android init language包含四种类型语句:Actions, Commands, Services, Options。
它的主要语法风格为:
1.每一个语句占据一行，所有关键字通过空格来分割。
2.c语言风格的反斜杠(/)将被转义为插入一个空格；
3.如果一个关键字含有一个或多个空格，那么怎么保证关键字完整呢？可以使用双引号来确定关键字的范围。
4.用于行尾的反斜杠表示续行符。
5.Actions和Services声明一个字段(section)，紧随其后的Commands和Options均属于这个字段，在第一个字段之前的Commands和Options的没有意义。
6.Actions和Services有独一无二的名字，如果Actions和Services的名字有重名，那么将被视作错误。
5.1.1 Actions
Actions其实就是一组被命名的Commands序列。当满足触发器的事件发生时，这个action就会被置于一个队列中，这个队列存放着将要被执行的action。其格式如下：
on
on是Actions的关键字，它表明下面的序列是Actions序列。
5.1.2 Services
Services是有init进程启动的或者重新启动的程序。其格式如下：
service [ ]*
Android系统是运作在linux kernal上的，因此它的启动过程也遵循linux的启动过程，当linux内核启动之后，运行的第一个进程是init，这个进程是一个守护进程，它的生命周期贯穿整个linux 内核运行的始终， linux中所有其他的进程的共同始祖均为init进程。当然为了启动并运行整个android系统，google实现了自己的init进程，下面主要分析init进程都做了些什么？
1.首先，init是一个守护进程，为了防止init的子进程成为僵尸进程(zombie process)，需要init在子进程在结束时获取子进程的结束码，通过结束码将程序表中的子进程移除，防止成为僵尸进程的子进程占用程序表的空间，当程序表的空间达到上限时，则系统就不能再启动新的进程了，那么就会引起很严重的系统问题。
在linux当中，父程序是通过捕捉SIGCHLD信号来得知子进程结束的情况的；由于系统默认在子进程暂停时也会发送信号SIGCHLD，init需要忽略子进程在暂停时发出的SIGCHLD信号，因此将act.sa_flags 置为SA_NOCLDSTOP，该标志位的含义是就是要求系统在子进程暂停时不发送SIGCHLD信号。具体的代码如下所示：
struct sigaction act;
………………
act.sa_handler = sigchld_handler;
act.sa_flags = SA_NOCLDSTOP;
act.sa_mask = 0;
act.sa_restorer = NULL;
sigaction(SIGCHLD, &act, 0);
2.创建文件系统目录并挂载相关的文件系统
/* clear the umask */
umask(0);
/* Get the basic filesystem setup we need put
* together in the initramdisk on / and then we'll
* let the rc file figure out the rest.
*/
mkdir("/dev", 0755);
mkdir("/proc", 0755);
mkdir("/sys", 0755);
mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", 0, "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);
2.1 清除屏蔽字(file mode creation mask)，保证新建的目录的访问权限不受屏蔽字影响.
2.2 在init初始化过程中，Android分别挂载了tmpfs，devpts，proc，sysfs 4类文件系统
2.2.1 tmpfs文件系统
tmpfs是一种虚拟内存文件系统，因此它会将所有的文件存储在虚拟内存中，并且tmpfs下的所有内容均为临时性的内容，如果你将tmpfs文件系统卸载后，那么其下的所有的内容将不复存在。
tmpfs有些像虚拟磁盘（ramdisk），但不是一回事。说其像虚拟磁盘，是因为它
可以使用你的RAM，但它也可以使用你的交换分区。传统的虚拟磁盘是一个块设
备，而且需要一个mkfs之类的命令格式化它才能使用。tmpfs是一个独立的文件系
统，不是块设备，只要挂接，立即就可以使用。
tmpfs的大下是不确定的，它最初只有很小的空间，但随着文件的复制和创建，
它的大小就会不断变化，换句话说，它会根据你的实际需要而改变大小；tmpfs的速
度非常惊人，毕竟它是驻留在RAM中的，即使用了交换分区，性能仍然非常卓越；
由于tmpfs是驻留在RAM的，因此它的内容是不持久的，断电后，tmpfs的内容就消失
了，这也是被称作tmpfs的根本原因。
关于tmpfs文件系统请参考linux内核文档：
kernel/Documentation/filesystems/tmpfs.txt
2.2.2 devpts文件系统
devpts文件系统为伪终端提供了一个标准接口，它的标准挂接点是/dev/pts。只要
pty的主复合设备/dev/ptmx被打开，就会在/dev/pts下动态的创建一个新的pty设备文
件。
2.2.3 proc文件系统
proc文件系统是一个非常重要的虚拟文件系统，它可以看作是内核内部数据结构的接口，通过它我们可以获得系统的信息，同时也能够在运行时修改特定的内核参数。
在proc文件系统中，你可以修改内核的参数，是不是很强大？怎么修改呢?你只需要echo一个新的值到对应的文件中即可，但是如果在修改过程中发生错误的话，那么你将别无选择，只能重启设备。
关于tmpfs文件系统请参考linux内核文档：
kernel/Documentation/filesystems/proc.txt
2.2.4 sysfs文件系统
与proc文件系统类似，sysfs文件系统也是一个不占有任何磁盘空间的虚拟文件系
统。它通常被挂接在/sys目录下。sysfs文件系统是Linux2.6内核引入的，它把连接在系
统上的设备和总线组织成为一个分级的文件，使得它们可以在用户空间存取。
3.屏蔽标准的输入输出，即标准的输入输出定向到NULL设备。
这一步是通过调用函数open_devnull_stdio实现的，下面我们研究一下open_devnull_stdio的函数实现
void open_devnull_stdio(void)
{
int fd;
static const char *name = "/dev/__null__";
//创建一个字符专用文件(character special file) /dev/__null__
if (mknod(name, S_IFCHR | 0600, (1 << 8) | 3) == 0) {
//获取/dev/__null__的文件描述符，并输出该文件
fd = open(name, O_RDWR);
unlink(name);
//将与进程相关的标准输入(0),标准输出(1),标准错误输出(2)，均定向到NULL设备
if (fd >= 0) {
dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
if (fd > 2) {
close(fd);
}
return;
}
}
exit(1);
}
这里解释一下
dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
过程：
首先说明以下dup2的作用，这个函数主要是复制一个函数的描述符，一般用于重定向进程的stdin，stdout，stderr。它的原型如下：
int dup2(int oldfd, int newfd);
dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
这三次调用一次将依次代表stdin，stdout，stderr的描述符0，1，2，重定向到dev/null,通过这种方式达到屏蔽标准输入输出的作用。
4. 初始化内核log系统
这个过程对应的源码为：
log_init();
这个函数详细实现为
void log_init(void)
{
static const char *name = "/dev/__kmsg__";
if (mknod(name, S_IFCHR | 0600, (1 << 8) | 11) == 0) {
log_fd = open(name, O_WRONLY);
//当进程在进行exec系统调用时，要确保log_fd是关闭的(通过FD_CLOEXEC标志位来设置).
fcntl(log_fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC);
unlink(name);
}
}
有上述实现看出内核的log输出是通过文件描述符log_fd写入的，那到底写入到什么设备呢？/dev/kmsg，这个设备则会把它收到的任何写入都作为printk的输出。printk函数是内核中运行的向控制台输出显示的函数。
5.解析init.rc
5.1 Android init language
Android init language包含四种类型语句:Actions, Commands, Services, Options。
它的主要语法风格为:
1.每一个语句占据一行，所有关键字通过空格来分割。
2.c语言风格的反斜杠(/)将被转义为插入一个空格；
3.如果一个关键字含有一个或多个空格，那么怎么保证关键字完整呢？可以使用双引号来确定关键字的范围。
4.用于行尾的反斜杠表示续行符。
5.Actions和Services声明一个字段(section)，紧随其后的Commands和Options均属于这个字段，在第一个字段之前的Commands和Options的没有意义。
6.Actions和Services有独一无二的名字，如果Actions和Services的名字有重名，那么将被视作错误。
5.1.1 Actions
Actions其实就是一组被命名的Commands序列。当满足触发器的事件发生时，这个action就会被置于一个队列中，这个队列存放着将要被执行的action。其格式如下：
on
on是Actions的关键字，它表明下面的序列是Actions序列。
5.1.2 Services
Services是有init进程启动的或者重新启动的程序。其格式如下：
service