Android init 进程启动相关分析

目录

1.概述:

2.架构

2.1 Init进程如何被启动?

2.2Init进程启动后,做了哪些事?

3.kernel启动init进程 源码分析

3.1  kernel_init

3.2  do_basic_setup

4. Init 进程启动源码分析

4.1 Init 进程入口

4.2 ueventd_main

4.3 init 进程启动第一阶段

4.3.1 FirstStageMain

4.4 加载SELinux规则

4.4.1 SetupSelinux

4.4.2 SelinuxInitialize()

4.5 init进程启动第二阶段

4.5.1 SecondStageMain

5. 信号处理

5.1 InstallSignalFdHandler

5.2 RegisterHandler

5.3 HandleSignalFd

5.4 ReapOneProcess

6.属性服务

6.1 property_init

6.2 StartPropertyService

6.3 handle_property_set_fd

7.第三阶段init.rc

7.1 Action

7.2 Command

7.3 Service

7.4 Options

7.5 import

7.6 init.rc 解析过程

7.6.1 LoadBootScripts

7.6.2 执行Action动作

7.6.3 Zygote启动

8.总结


1.概述:
 

init进程是linux系统中用户空间的第一个进程,进程号为1.

  • Boot ROM:当手机处于关机状态时,长按 Power 键开机,引导芯片开始从固化在 ROM 里的预设代码开始执行,然后加载引导程序到 RAM;
  • Boot Loader:这是启动 Android 系统之前的引导程序,主要是检查 RAM,初始化硬件参数等功能。

当bootloader启动后,启动kernel,kernel启动完后,在用户空间启动init进程,再通过init进程,来读取init.rc中的相关配置,从而来启动其他相关进程以及其他操作。

init进程被赋予了很多重要工作,init进程启动主要分为两个阶段:

第一个阶段完成以下内容:

ueventd/watchdogd跳转及环境变量设置
挂载文件系统并创建目录
初始化日志输出、挂载分区设备
启用SELinux安全策略
开始第二阶段前的准备

第二个阶段完成以下内容:

初始化属性系统
执行SELinux第二阶段并恢复一些文件安全上下文
新建epoll并初始化子进程终止信号处理函数
设置其他系统属性并开启属性服务

2.架构


2.1 Init进程如何被启动?


Init进程是在Kernel启动后,启动的第一个用户空间进程,PID为1。

kernel_init启动后,完成一些init的初始化操作,然后去系统根目录下依次找ramdisk_execute_command和execute_command设置的应用程序,如果这两个目录都找不到,就依次去根目录下找 /sbin/init,/etc/init,/bin/init,/bin/sh 这四个应用程序进行启动,只要这些应用程序有一个启动了,其他就不启动了。

Android系统一般会在根目录下放一个init的可执行文件,也就是说Linux系统的init进程在内核初始化完成后,就直接执行init这个文件。

目录

1.概述:

2.架构

2.1 Init进程如何被启动?

2.2Init进程启动后,做了哪些事?

3.kernel启动init进程 源码分析

3.1  kernel_init

3.2  do_basic_setup

4. Init 进程启动源码分析

4.1 Init 进程入口

4.2 ueventd_main

4.3 init 进程启动第一阶段

4.3.1 FirstStageMain

4.4 加载SELinux规则

4.4.1 SetupSelinux

4.4.2 SelinuxInitialize()

4.5 init进程启动第二阶段

4.5.1 SecondStageMain

5. 信号处理

5.1 InstallSignalFdHandler

5.2 RegisterHandler

5.3 HandleSignalFd

5.4 ReapOneProcess

6.属性服务

6.1 property_init

6.2 StartPropertyService

6.3 handle_property_set_fd

7.第三阶段init.rc

7.1 Action

7.2 Command

7.3 Service

7.4 Options

7.5 import

7.6 init.rc 解析过程

7.6.1 LoadBootScripts

7.6.2 执行Action动作

7.6.3 Zygote启动

8.总结


2.2Init进程启动后,做了哪些事?


Init进程启动后,首先挂载文件系统、再挂载相应的分区,启动SELinux安全策略,启动属性服务,解析rc文件,并启动相应属性服务进程,初始化epoll,依次设置signal、property、keychord这3个fd可读时相对应的回调函数。进入无线循环,用来响应各个进程的变化与重建。

3.kernel启动init进程 源码分析
 

3.1  kernel_init


kernel/msm-4.19/init/main.c

kernel/msm-4.19/init/main.c
kernel_init()
  |
run_init_process(ramdisk_execute_command)  //运行可执行文件,启动init进程
static int __ref kernel_init(void *unused)
{
    kernel_init_freeable(); //进行init进程的一些初始化操作
    /* need to finish all async __init code before freeing the memory */
    async_synchronize_full();// 等待所有异步调用执行完成,,在释放内存前,必须完成所有的异步 __init 代码
    free_initmem();// 释放所有init.* 段中的内存
    mark_rodata_ro(); //arm64空实现
    system_state = SYSTEM_RUNNING;// 设置系统状态为运行状态
    numa_default_policy(); // 设定NUMA系统的默认内存访问策略
 
    flush_delayed_fput(); // 释放所有延时的struct file结构体
 
    if (ramdisk_execute_command) { //ramdisk_execute_command的值为"/init"
        if (!run_init_process(ramdisk_execute_command)) //运行根目录下的init程序
            return 0;
        pr_err("Failed to execute %s\n", ramdisk_execute_command);
    }
 
    /*
     * We try each of these until one succeeds.
     *
     * The Bourne shell can be used instead of init if we are
     * trying to recover a really broken machine.
     */
    if (execute_command) { //execute_command的值如果有定义就去根目录下找对应的应用程序,然后启动
        if (!run_init_process(execute_command))
            return 0;
        pr_err("Failed to execute %s.  Attempting defaults...\n",
            execute_command);
    }
    if (!run_init_process("/sbin/init") || //如果ramdisk_execute_command和execute_command定义的应用程序都没有找到,
    //就到根目录下找 /sbin/init,/etc/init,/bin/init,/bin/sh 这四个应用程序进行启动
 
        !run_init_process("/etc/init") ||
        !run_init_process("/bin/init") ||
        !run_init_process("/bin/sh"))
        return 0;
 
    panic("No init found.  Try passing init= option to kernel. "
          "See Linux Documentation/init.txt for guidance.");
}


3.2  do_basic_setup


kernel_init_freeable()
|
do_basic_setup()
 

static void __init do_basic_setup(void)
{
    cpuset_init_smp();//针对SMP系统,初始化内核control group的cpuset子系统。
    usermodehelper_init();// 创建khelper单线程工作队列,用于协助新建和运行用户空间程序
    shmem_init();// 初始化共享内存
    driver_init();// 初始化设备驱动
    init_irq_proc();//创建/proc/irq目录, 并初始化系统中所有中断对应的子目录
    do_ctors();// 执行内核的构造函数
    usermodehelper_enable();// 启用usermodehelper
    do_initcalls();//遍历initcall_levels数组,调用里面的initcall函数,这里主要是对设备、驱动、文件系统进行初始化,
    //之所有将函数封装到数组进行遍历,主要是为了好扩展
 
    random_int_secret_init();//初始化随机数生成池
}
 

4. Init 进程启动源码分析


我们主要是分析Android Q(10.0) 的init的代码。

涉及源码文件:

platform/system/core/init/main.cpp
platform/system/core/init/init.cpp
platform/system/core/init/ueventd.cpp
platform/system/core/init/selinux.cpp
platform/system/core/init/subcontext.cpp
platform/system/core/base/logging.cpp
platform/system/core/init/first_stage_init.cpp
platform/system/core/init/first_stage_main.cpp
platform/system/core/init/first_stage_mount.cpp
platform/system/core/init/keyutils.h
platform/system/core/init/property_service.cpp
platform/external/selinux/libselinux/src/label.c
platform/system/core/init/signal_handler.cpp
platform/system/core/init/service.cpp

4.1 Init 进程入口


前面已经通过kernel_init,启动了init进程,init进程属于一个守护进程,准确的说,它是Linux系统中用户控制的第一个进程,它的进程号为1。它的生命周期贯穿整个Linux内核运行的始终。Android中所有其它的进程共同的鼻祖均为init进程。

可以通过"adb shell ps |grep init" 的命令来查看init的进程号。

Android Q(10.0) 的init入口函数由原先的init.cpp 调整到了main.cpp,把各个阶段的操作分离开来,使代码更加简洁命令,接下来我们就从main函数开始学习。

 [system/core/init/main.cpp]

/*
 * 1.第一个参数argc表示参数个数,第二个参数是参数列表,也就是具体的参数
 * 2.main函数有四个参数入口,
 *一是参数中有ueventd,进入ueventd_main
 *二是参数中有subcontext,进入InitLogging 和SubcontextMain
 *三是参数中有selinux_setup,进入SetupSelinux
 *四是参数中有second_stage,进入SecondStageMain

 *3.main的执行顺序如下:
   *  (1)ueventd_main    init进程创建子进程ueventd,
   *      并将创建设备节点文件的工作托付给ueventd,ueventd通过两种方式创建设备节点文件
   *  (2)FirstStageMain  启动第一阶段
   *  (3)SetupSelinux     加载selinux规则,并设置selinux日志,完成SELinux相关工作
   *  (4)SecondStageMain  启动第二阶段
 */
int main(int argc, char** argv) {
    //当argv[0]的内容为ueventd时,strcmp的值为0,!strcmp为1
    //1表示true,也就执行ueventd_main,ueventd主要是负责设备节点的创建、权限设定等一些列工作
    if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd")) {
        return ueventd_main(argc, argv);
    }
 
   //当传入的参数个数大于1时,执行下面的几个操作
    if (argc > 1) {
        //参数为subcontext,初始化日志系统,
        if (!strcmp(argv[1], "subcontext")) {
            android::base::InitLogging(argv, &android::base::KernelLogger);
            const BuiltinFunctionMap function_map;
            return SubcontextMain(argc, argv, &function_map);
        }
 
      //参数为“selinux_setup”,启动Selinux安全策略
        if (!strcmp(argv[1], "selinux_setup")) {
            return SetupSelinux(argv);
        }
       //参数为“second_stage”,启动init进程第二阶段
        if (!strcmp(argv[1], "second_stage")) {
            return SecondStageMain(argc, argv);
        }
    }
 // 默认启动init进程第一阶段
    return FirstStageMain(argc, argv);
}


4.2 ueventd_main


代码路径:platform/system/core/init/ueventd.cpp

Android根文件系统的镜像中不存在“/dev”目录,该目录是init进程启动后动态创建的。

因此,建立Android中设备节点文件的重任,也落在了init进程身上。为此,init进程创建子进程ueventd,并将创建设备节点文件的工作托付给ueventd。

ueventd通过两种方式创建设备节点文件。

第一种方式对应“冷插拔”(Cold Plug),即以预先定义的设备信息为基础,当ueventd启动后,统一创建设备节点文件。这一类设备节点文件也被称为静态节点文件。

第二种方式对应“热插拔”(Hot Plug),即在系统运行中,当有设备插入USB端口时,ueventd就会接收到这一事件,为插入的设备动态创建设备节点文件。这一类设备节点文件也被称为动态节点文件。

int ueventd_main(int argc, char** argv) {
    //设置新建文件的默认值,这个与chmod相反,这里相当于新建文件后的权限为666
    umask(000); 
 
    //初始化内核日志,位于节点/dev/kmsg, 此时logd、logcat进程还没有起来,
    //采用kernel的log系统,打开的设备节点/dev/kmsg, 那么可通过cat /dev/kmsg来获取内核log。
    android::base::InitLogging(argv, &android::base::KernelLogger);
 
    //注册selinux相关的用于打印log的回调函数
    SelinuxSetupKernelLogging(); 
    SelabelInitialize();
 
    //解析xml,根据不同SOC厂商获取不同的hardware rc文件
    auto ueventd_configuration = ParseConfig({"/ueventd.rc", "/vendor/ueventd.rc",
                                              "/odm/ueventd.rc", "/ueventd." + hardware + ".rc"});
 
    //冷启动
    if (access(COLDBOOT_DONE, F_OK) != 0) {
        ColdBoot cold_boot(uevent_listener, uevent_handlers);
        cold_boot.Run();
    }
    for (auto& uevent_handler : uevent_handlers) {
        uevent_handler->ColdbootDone();
    }
 
    //忽略子进程终止信号
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    // Reap and pending children that exited between the last call to waitpid() and setting SIG_IGN
    // for SIGCHLD above.
       //在最后一次调用waitpid()和为上面的sigchld设置SIG_IGN之间退出的获取和挂起的子级
    while (waitpid(-1, nullptr, WNOHANG) > 0) {
    }
 
    //监听来自驱动的uevent,进行“热插拔”处理
    uevent_listener.Poll([&uevent_handlers](const Uevent& uevent) {
        for (auto& uevent_handler : uevent_handlers) {
            uevent_handler->HandleUevent(uevent); //热启动,创建设备
        }
        return ListenerAction::kContinue;
    });
    return 0;
}


4.3 init 进程启动第一阶段


代码路径:platform\system\core\init\first_stage_init.cpp

init进程第一阶段做的主要工作是挂载分区,创建设备节点和一些关键目录,初始化日志输出系统,启用SELinux安全策略

第一阶段完成以下内容:

/* 01. 创建文件系统目录并挂载相关的文件系统 */

/* 02. 屏蔽标准的输入输出/初始化内核log系统 */

4.3.1 FirstStageMain

int FirstStageMain(int argc, char** argv) {
    //init crash时重启引导加载程序
    //这个函数主要作用将各种信号量,如SIGABRT,SIGBUS等的行为设置为SA_RESTART,一旦监听到这些信号即执行重启系统
    if (REBOOT_BOOTLOADER_ON_PANIC) {
        InstallRebootSignalHandlers();
    }
    //清空文件权限
    umask(0);
 
    CHECKCALL(clearenv());
    CHECKCALL(setenv("PATH", _PATH_DEFPATH, 1));
 
    //在RAM内存上获取基本的文件系统,剩余的被rc文件所用
    CHECKCALL(mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755"));
    CHECKCALL(mkdir("/dev/pts", 0755));
    CHECKCALL(mkdir("/dev/socket", 0755));
    CHECKCALL(mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL));
#define MAKE_STR(x) __STRING(x)
    CHECKCALL(mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC)));
#undef MAKE_STR
 
    // 非特权应用不能使用Andrlid cmdline
    CHECKCALL(chmod("/proc/cmdline", 0440));
    gid_t groups[] = {AID_READPROC};
    CHECKCALL(setgroups(arraysize(groups), groups));
    CHECKCALL(mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL));
    CHECKCALL(mount("selinuxfs", "/sys/fs/selinux", "selinuxfs", 0, NULL));
 
    CHECKCALL(mknod("/dev/kmsg", S_IFCHR | 0600, makedev(1, 11)));
 
    if constexpr (WORLD_WRITABLE_KMSG) {
        CHECKCALL(mknod("/dev/kmsg_debug", S_IFCHR | 0622, makedev(1, 11)));
    }
 
    CHECKCALL(mknod("/dev/random", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 8)));
    CHECKCALL(mknod("/dev/urandom", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 9)));
 
 
    //这对于日志包装器是必需的,它在ueventd运行之前被调用
    CHECKCALL(mknod("/dev/ptmx", S_IFCHR | 0666, makedev(5, 2)));
    CHECKCALL(mknod("/dev/null", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 3)));
 
 
    //在第一阶段挂在tmpfs、mnt/vendor、mount/product分区。其他的分区不需要在第一阶段加载,
    //只需要在第二阶段通过rc文件解析来加载。
    CHECKCALL(mount("tmpfs", "/mnt", "tmpfs", MS_NOEXEC | MS_NOSUID | MS_NODEV,
                    "mode=0755,uid=0,gid=1000"));
    
    //创建可供读写的vendor目录
    CHECKCALL(mkdir("/mnt/vendor", 0755));
    // /mnt/product is used to mount product-specific partitions that can not be
    // part of the product partition, e.g. because they are mounted read-write.
    CHECKCALL(mkdir("/mnt/product", 0755));
 
    // 挂载APEX,这在Android 10.0中特殊引入,用来解决碎片化问题,类似一种组件方式,对Treble的增强,
    // 不写谷歌特殊更新不需要完整升级整个系统版本,只需要像升级APK一样,进行APEX组件升级
    CHECKCALL(mount("tmpfs", "/apex", "tmpfs", MS_NOEXEC | MS_NOSUID | MS_NODEV,
                    "mode=0755,uid=0,gid=0"));
 
    // /debug_ramdisk is used to preserve additional files from the debug ramdisk
    CHECKCALL(mount("tmpfs", "/debug_ramdisk", "tmpfs", MS_NOEXEC | MS_NOSUID | MS_NODEV,
                    "mode=0755,uid=0,gid=0"));
#undef CHECKCALL
 
    //把标准输入、标准输出和标准错误重定向到空设备文件"/dev/null"
    SetStdioToDevNull(argv);
    //在/dev目录下挂载好 tmpfs 以及 kmsg 
    //这样就可以初始化 /kernel Log 系统,供用户打印log
    InitKernelLogging(argv);
 
    ...
 
    /* 初始化一些必须的分区
     *主要作用是去解析/proc/device-tree/firmware/android/fstab,
     * 然后得到"/system", "/vendor", "/odm"三个目录的挂载信息
     */
    if (!DoFirstStageMount()) {
        LOG(FATAL) << "Failed to mount required partitions early ...";
    }
 
    struct stat new_root_info;
    if (stat("/", &new_root_info) != 0) {
        PLOG(ERROR) << "Could not stat(\"/\"), not freeing ramdisk";
        old_root_dir.reset();
    }
 
    if (old_root_dir && old_root_info.st_dev != new_root_info.st_dev) {
        FreeRamdisk(old_root_dir.get(), old_root_info.st_dev);
    }
 
    SetInitAvbVersionInRecovery();
 
    static constexpr uint32_t kNanosecondsPerMillisecond = 1e6;
    uint64_t start_ms = start_time.time_since_epoch().count() / kNanosecondsPerMillisecond;
    setenv("INIT_STARTED_AT", std::to_string(start_ms).c_str(), 1);
 
    //启动init进程,传入参数selinux_steup
    // 执行命令: /system/bin/init selinux_setup
    const char* path = "/system/bin/init";
    const char* args[] = {path, "selinux_setup", nullptr};
    execv(path, const_cast(args));
    PLOG(FATAL) << "execv(\"" << path << "\") failed";
 
    return 1;
}


4.4 加载SELinux规则


SELinux是「Security-Enhanced Linux」的简称,是美国国家安全局「NSA=The National Security Agency」

和SCC(Secure Computing Corporation)开发的 Linux的一个扩张强制访问控制安全模块。

在这种访问控制体系的限制下,进程只能访问那些在他的任务中所需要文件。

selinux有两种工作模式:

permissive,所有的操作都被允许(即没有MAC),但是如果违反权限的话,会记录日志,一般eng模式用
enforcing,所有操作都会进行权限检查。一般user和user-debug模式用
不管是security_setenforce还是security_getenforce都是去操作/sys/fs/selinux/enforce 文件, 0表示permissive 1表示enforcing

4.4.1 SetupSelinux

说明:初始化selinux,加载SELinux规则,配置SELinux相关log输出,并启动第二阶段

代码路径: platform\system\core\init\selinux.cpp

/*此函数初始化selinux,然后执行init以在init selinux中运行*/
int SetupSelinux(char** argv) {
       //初始化Kernel日志
    InitKernelLogging(argv);
 
       // Debug版本init crash时重启引导加载程序
    if (REBOOT_BOOTLOADER_ON_PANIC) {
        InstallRebootSignalHandlers();
    }
 
    //注册回调,用来设置需要写入kmsg的selinux日志
    SelinuxSetupKernelLogging();
   
     //加载SELinux规则
    SelinuxInitialize();
 
    /*
       *我们在内核域中,希望转换到init域。在其xattrs中存储selabel的文件系统(如ext4)不需要显式restorecon,
       *但其他文件系统需要。尤其是对于ramdisk,如对于a/b设备的恢复映像,这是必需要做的一步。
       *其实就是当前在内核域中,在加载Seliux后,需要重新执行init切换到C空间的用户态
       */
    if (selinux_android_restorecon("/system/bin/init", 0) == -1) {
        PLOG(FATAL) << "restorecon failed of /system/bin/init failed";
    }
 
  //准备启动innit进程,传入参数second_stage
    const char* path = "/system/bin/init";
    const char* args[] = {path, "second_stage", nullptr};
    execv(path, const_cast(args));
 
    /*
       *执行 /system/bin/init second_stage, 进入第二阶段
       */
    PLOG(FATAL) << "execv(\"" << path << "\") failed";
 
    return 1;
}


4.4.2 SelinuxInitialize()

/*加载selinux 规则*/
void SelinuxInitialize() {
    LOG(INFO) << "Loading SELinux policy";
    if (!LoadPolicy()) {
        LOG(FATAL) << "Unable to load SELinux policy";
    }
 
    //获取当前Kernel的工作模式
    bool kernel_enforcing = (security_getenforce() == 1);
 
    //获取工作模式的配置
    bool is_enforcing = IsEnforcing();
 
    //如果当前的工作模式与配置的不同,就将当前的工作模式改掉
    if (kernel_enforcing != is_enforcing) {
        if (security_setenforce(is_enforcing)) {
            PLOG(FATAL) << "security_setenforce(" << (is_enforcing ? "true" : "false")
                        << ") failed";
        }
    }
 
    if (auto result = WriteFile("/sys/fs/selinux/checkreqprot", "0"); !result) {
        LOG(FATAL) << "Unable to write to /sys/fs/selinux/checkreqprot: " << result.error();
    }
}
/*
 *加载SELinux规则
 *这里区分了两种情况,这两种情况只是区分从哪里加载安全策略文件,
 *第一个是从 /vendor/etc/selinux/precompiled_sepolicy 读取,
 *第二个是从 /sepolicy 读取,他们最终都是调用selinux_android_load_policy_from_fd方法
 */
bool LoadPolicy() {
    return IsSplitPolicyDevice() ? LoadSplitPolicy() : LoadMonolithicPolicy();
}


4.5 init进程启动第二阶段


第二阶段主要内容:

创建进程会话密钥并初始化属性系统
进行SELinux第二阶段并恢复一些文件安全上下文
新建epoll并初始化子进程终止信号处理函数,详细看第五节-信号处理
启动匹配属性的服务端, 详细查看第六节-属性服务
解析init.rc等文件,建立rc文件的action 、service,启动其他进程,详细查看第七节-rc文件解析
 

4.5.1 SecondStageMain
 

int SecondStageMain(int argc, char** argv) {
    /* 01. 创建进程会话密钥并初始化属性系统 */
    keyctl_get_keyring_ID(KEY_SPEC_SESSION_KEYRING, 1);
 
    //创建 /dev/.booting 文件,就是个标记,表示booting进行中
    close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000));
 
    // 初始化属性系统,并从指定文件读取属性
    property_init();
 
    /* 02. 进行SELinux第二阶段并恢复一些文件安全上下文 */
        SelinuxRestoreContext();
 
    /* 03. 新建epoll并初始化子进程终止信号处理函数 */
    Epoll epoll;
    if (auto result = epoll.Open(); !result) {
        PLOG(FATAL) << result.error();
    }
 
             InstallSignalFdHandler(&epoll);
 
    /* 04. 设置其他系统属性并开启系统属性服务*/
    StartPropertyService(&epoll);
 
           /* 05 解析init.rc等文件,建立rc文件的action 、service,启动其他进程*/
    ActionManager& am = ActionManager::GetInstance();
    ServiceList& sm = ServiceList::GetInstance();
    LoadBootScripts(am, sm);
}
代码流程详细解析:

int SecondStageMain(int argc, char** argv) {
    /* 
    *init crash时重启引导加载程序
    *这个函数主要作用将各种信号量,如SIGABRT,SIGBUS等的行为设置为SA_RESTART,一旦监听到这些信号即执行重启系统
    */
    if (REBOOT_BOOTLOADER_ON_PANIC) {
        InstallRebootSignalHandlers();
    }
 
    //把标准输入、标准输出和标准错误重定向到空设备文件"/dev/null"
    SetStdioToDevNull(argv);
    //在/dev目录下挂载好 tmpfs 以及 kmsg 
    //这样就可以初始化 /kernel Log 系统,供用户打印log
    InitKernelLogging(argv);
    LOG(INFO) << "init second stage started!";
 
    // 01. 创建进程会话密钥并初始化属性系统
    keyctl_get_keyring_ID(KEY_SPEC_SESSION_KEYRING, 1);
 
    //创建 /dev/.booting 文件,就是个标记,表示booting进行中
    close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000));
 
    // 初始化属性系统,并从指定文件读取属性
    property_init();
 
    /*
     * 1.如果参数同时从命令行和DT传过来,DT的优先级总是大于命令行的
     * 2.DT即device-tree,中文意思是设备树,这里面记录自己的硬件配置和系统运行参数,
     */
    process_kernel_dt(); // 处理 DT属性
    process_kernel_cmdline(); // 处理命令行属性
 
    // 处理一些其他的属性
    export_kernel_boot_props();
 
    // Make the time that init started available for bootstat to log.
    property_set("ro.boottime.init", getenv("INIT_STARTED_AT"));
    property_set("ro.boottime.init.selinux", getenv("INIT_SELINUX_TOOK"));
 
    // Set libavb version for Framework-only OTA match in Treble build.
    const char* avb_version = getenv("INIT_AVB_VERSION");
    if (avb_version) property_set("ro.boot.avb_version", avb_version);
 
    // See if need to load debug props to allow adb root, when the device is unlocked.
    const char* force_debuggable_env = getenv("INIT_FORCE_DEBUGGABLE");
    if (force_debuggable_env && AvbHandle::IsDeviceUnlocked()) {
        load_debug_prop = "true"s == force_debuggable_env;
    }
 
    // 基于cmdline设置memcg属性
    bool memcg_enabled = android::base::GetBoolProperty("ro.boot.memcg",false);
    if (memcg_enabled) {
       // root memory control cgroup
       mkdir("/dev/memcg", 0700);
       chown("/dev/memcg",AID_ROOT,AID_SYSTEM);
       mount("none", "/dev/memcg", "cgroup", 0, "memory");
       // app mem cgroups, used by activity manager, lmkd and zygote
       mkdir("/dev/memcg/apps/",0755);
       chown("/dev/memcg/apps/",AID_SYSTEM,AID_SYSTEM);
       mkdir("/dev/memcg/system",0550);
       chown("/dev/memcg/system",AID_SYSTEM,AID_SYSTEM);
    }
 
    // 清空这些环境变量,之前已经存到了系统属性中去了
    unsetenv("INIT_STARTED_AT");
    unsetenv("INIT_SELINUX_TOOK");
    unsetenv("INIT_AVB_VERSION");
    unsetenv("INIT_FORCE_DEBUGGABLE");
 
    // Now set up SELinux for second stage.
    SelinuxSetupKernelLogging();
    SelabelInitialize();
 
    /*
     * 02. 进行SELinux第二阶段并恢复一些文件安全上下文 
     * 恢复相关文件的安全上下文,因为这些文件是在SELinux安全机制初始化前创建的,
     * 所以需要重新恢复上下文
     */
    SelinuxRestoreContext();
 
   /*
    * 03. 新建epoll并初始化子进程终止信号处理函数
    *  创建epoll实例,并返回epoll的文件描述符
    */
    Epoll epoll;
    if (auto result = epoll.Open(); !result) {
        PLOG(FATAL) << result.error();
    }
 
    /* 
     *主要是创建handler处理子进程终止信号,注册一个signal到epoll进行监听
     *进行子继承处理
     */
    InstallSignalFdHandler(&epoll);
 
    // 进行默认属性配置相关的工作
    property_load_boot_defaults(load_debug_prop);
    UmountDebugRamdisk();
    fs_mgr_vendor_overlay_mount_all();
    export_oem_lock_status();
 
    /*
     *04. 设置其他系统属性并开启系统属性服务
     */
    StartPropertyService(&epoll);
    MountHandler mount_handler(&epoll);
 
    //为USB存储设置udc Contorller, sys/class/udc
    set_usb_controller();
 
    // 匹配命令和函数之间的对应关系
    const BuiltinFunctionMap function_map;
    Action::set_function_map(&function_map);
 
    if (!SetupMountNamespaces()) {
        PLOG(FATAL) << "SetupMountNamespaces failed";
    }
 
    // 初始化文件上下文
    subcontexts = InitializeSubcontexts();
 
   /*
     *05 解析init.rc等文件,建立rc文件的action 、service,启动其他进程
     */
    ActionManager& am = ActionManager::GetInstance();
    ServiceList& sm = ServiceList::GetInstance();
 
    LoadBootScripts(am, sm);
 
    // Turning this on and letting the INFO logging be discarded adds 0.2s to
    // Nexus 9 boot time, so it's disabled by default.
    if (false) DumpState();
 
    // 当GSI脚本running时,确保GSI状态可用.
    if (android::gsi::IsGsiRunning()) {
        property_set("ro.gsid.image_running", "1");
    } else {
        property_set("ro.gsid.image_running", "0");
    }
 
 
    am.QueueBuiltinAction(SetupCgroupsAction, "SetupCgroups");
 
    // 执行rc文件中触发器为 on early-init 的语句
    am.QueueEventTrigger("early-init");
 
    // 等冷插拔设备初始化完成
    am.QueueBuiltinAction(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");
 
    // 开始查询来自 /dev的 action
    am.QueueBuiltinAction(MixHwrngIntoLinuxRngAction, "MixHwrngIntoLinuxRng");
    am.QueueBuiltinAction(SetMmapRndBitsAction, "SetMmapRndBits");
    am.QueueBuiltinAction(SetKptrRestrictAction, "SetKptrRestrict");
 
    // 设备组合键的初始化操作
    Keychords keychords;
    am.QueueBuiltinAction(
        [&epoll, &keychords](const BuiltinArguments& args) -> Result {
            for (const auto& svc : ServiceList::GetInstance()) {
                keychords.Register(svc->keycodes());
            }
            keychords.Start(&epoll, HandleKeychord);
            return Success();
        },
        "KeychordInit");
 
    //在屏幕上显示Android 静态LOGO
    am.QueueBuiltinAction(console_init_action, "console_init");
 
    // 执行rc文件中触发器为on init的语句
    am.QueueEventTrigger("init");
 
    // Starting the BoringSSL self test, for NIAP certification compliance.
    am.QueueBuiltinAction(StartBoringSslSelfTest, "StartBoringSslSelfTest");
 
    // Repeat mix_hwrng_into_linux_rng in case /dev/hw_random or /dev/random
    // wasn't ready immediately after wait_for_coldboot_done
    am.QueueBuiltinAction(MixHwrngIntoLinuxRngAction, "MixHwrngIntoLinuxRng");
 
    // Initialize binder before bringing up other system services
    am.QueueBuiltinAction(InitBinder, "InitBinder");
 
    // 当设备处于充电模式时,不需要mount文件系统或者启动系统服务
    // 充电模式下,将charger假如执行队列,否则把late-init假如执行队列
    std::string bootmode = GetProperty("ro.bootmode", "");
    if (bootmode == "charger") {
        am.QueueEventTrigger("charger");
    } else {
        am.QueueEventTrigger("late-init");
    }
 
    // 基于属性当前状态 运行所有的属性触发器.
    am.QueueBuiltinAction(queue_property_triggers_action, "queue_property_triggers");
 
    while (true) {
        // By default, sleep until something happens.
        auto epoll_timeout = std::optional{};
 
        if (do_shutdown && !shutting_down) {
            do_shutdown = false;
            if (HandlePowerctlMessage(shutdown_command)) {
                shutting_down = true;
            }
        }
 
//依次执行每个action中携带command对应的执行函数
        if (!(waiting_for_prop || Service::is_exec_service_running())) {
            am.ExecuteOneCommand();
        }
        if (!(waiting_for_prop || Service::is_exec_service_running())) {
            if (!shutting_down) {
                auto next_process_action_time = HandleProcessActions();
 
                // If there's a process that needs restarting, wake up in time for that.
                if (next_process_action_time) {
                    epoll_timeout = std::chrono::ceil(
                            *next_process_action_time - boot_clock::now());
                    if (*epoll_timeout < 0ms) epoll_timeout = 0ms;
                }
            }
 
            // If there's more work to do, wake up again immediately.
            if (am.HasMoreCommands()) epoll_timeout = 0ms;
        }
 
        // 循环等待事件发生
        if (auto result = epoll.Wait(epoll_timeout); !result) {
            LOG(ERROR) << result.error();
        }
    }
 
    return 0;
}
 

5. 信号处理


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(程序表的空间达到上限时,系统就不能再启动新的进程了,会引起严重的系统问题)。

子进程重启流程如下图所示:

信号处理主要工作:

初始化信号signal句柄
循环处理子进程
注册epoll句柄
处理子进程终止
注:  EPOLL类似于POLL,是Linux中用来做事件触发的,跟EventBus功能差不多。linux很长的时间都在使用select来做事件触发,它是通过轮询来处理的,轮询的fd数目越多,自然耗时越多,对于大量的描述符处理,EPOLL更有优势

5.1 InstallSignalFdHandler


在linux当中,父进程是通过捕捉SIGCHLD信号来得知子进程运行结束的情况,SIGCHLD信号会在子进程终止的时候发出,了解这些背景后,我们来看看init进程如何处理这个信号。

首先,新建一个sigaction结构体,sa_handler是信号处理函数,指向内核指定的函数指针SIG_DFL和Android 9.0及之前的版本不同,这里不再通过socket的读写句柄进行接收信号,改成了内核的信号处理函数SIG_DFL。
然后,sigaction(SIGCHLD, &act, nullptr) 这个是建立信号绑定关系,也就是说当监听到SIGCHLD信号时,由act这个sigaction结构体处理
最后,RegisterHandler 的作用就是signal_read_fd(之前的s[1])收到信号,触发handle_signal
终上所述,InstallSignalFdHandler函数的作用就是,接收到SIGCHLD信号时触发HandleSignalFd进行信号处理

                                   信号处理示意图:

代码路径:platform/system/core/init.cpp

说明:该函数主要的作用是初始化子进程终止信号处理过程

static void InstallSignalFdHandler(Epoll* epoll) {
 
    // SA_NOCLDSTOP使init进程只有在其子进程终止时才会受到SIGCHLD信号
    const struct sigaction act { .sa_handler = SIG_DFL, .sa_flags = SA_NOCLDSTOP };
    sigaction(SIGCHLD, &act, nullptr);
 
    sigset_t mask;
    sigemptyset(&mask);
    sigaddset(&mask, SIGCHLD); 
 
    if (!IsRebootCapable()) {
        // 如果init不具有 CAP_SYS_BOOT的能力,则它此时正值容器中运行
        // 在这种场景下,接收SIGTERM 将会导致系统关闭
        sigaddset(&mask, SIGTERM);
    }
 
    if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, nullptr) == -1) {
        PLOG(FATAL) << "failed to block signals";
    }
 
    // 注册处理程序以解除对子进程中的信号的阻止
    const int result = pthread_atfork(nullptr, nullptr, &UnblockSignals);
    if (result != 0) {
        LOG(FATAL) << "Failed to register a fork handler: " << strerror(result);
    }
 
    //创建信号句柄
    signal_fd = signalfd(-1, &mask, SFD_CLOEXEC);
    if (signal_fd == -1) {
        PLOG(FATAL) << "failed to create signalfd";
    }
 
    //信号注册,当signal_fd收到信号时,触发HandleSignalFd
    if (auto result = epoll->RegisterHandler(signal_fd, HandleSignalFd); !result) {
        LOG(FATAL) << result.error();
    }
}


5.2 RegisterHandler
 

代码路径:/platform/system/core/epoll.cpp

说明:信号注册,把fd句柄加入到 epoll_fd_的监听队列中

Result Epoll::RegisterHandler(int fd, std::function handler, uint32_t events) {
    if (!events) {
        return Error() << "Must specify events";
    }
    auto [it, inserted] = epoll_handlers_.emplace(fd, std::move(handler));
    if (!inserted) {
        return Error() << "Cannot specify two epoll handlers for a given FD";
    }
    epoll_event ev;
    ev.events = events;
    // std::map's iterators do not get invalidated until erased, so we use the
    // pointer to the std::function in the map directly for epoll_ctl.
    ev.data.ptr = reinterpret_cast(&it->second);
    // 将fd的可读事件加入到epoll_fd_的监听队列中
    if (epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev) == -1) {
        Result result = ErrnoError() << "epoll_ctl failed to add fd";
        epoll_handlers_.erase(fd);
        return result;
    }
    return {};
}
 

5.3 HandleSignalFd
 

代码路径:platform/system/core/init.cpp

说明:监控SIGCHLD信号,调用 ReapAnyOutstandingChildren 来 终止出现问题的子进程

static void HandleSignalFd() {
    signalfd_siginfo siginfo;
    ssize_t bytes_read = TEMP_FAILURE_RETRY(read(signal_fd, &siginfo, sizeof(siginfo)));
    if (bytes_read != sizeof(siginfo)) {
        PLOG(ERROR) << "Failed to read siginfo from signal_fd";
        return;
    }
 
   //监控SIGCHLD信号
    switch (siginfo.ssi_signo) {
        case SIGCHLD:
            ReapAnyOutstandingChildren();
            break;
        case SIGTERM:
            HandleSigtermSignal(siginfo);
            break;
        default:
            PLOG(ERROR) << "signal_fd: received unexpected signal " << siginfo.ssi_signo;
            break;
    }
}
 

5.4 ReapOneProcess
 

代码路径:/platform/system/core/sigchld_handle.cpp

说明:ReapOneProcess是最终的处理函数了,这个函数先用waitpid找出挂掉进程的pid,然后根据pid找到对应Service,

最后调用Service的Reap方法清除资源,根据进程对应的类型,决定是否重启机器或重启进程

void ReapAnyOutstandingChildren() {
    while (ReapOneProcess()) {
    }
}
 
static bool ReapOneProcess() {
    siginfo_t siginfo = {};
    //用waitpid函数获取状态发生变化的子进程pid
    //waitpid的标记为WNOHANG,即非阻塞,返回为正值就说明有进程挂掉了
    if (TEMP_FAILURE_RETRY(waitid(P_ALL, 0, &siginfo, WEXITED | WNOHANG | WNOWAIT)) != 0) {
        PLOG(ERROR) << "waitid failed";
        return false;
    }
 
    auto pid = siginfo.si_pid;
    if (pid == 0) return false;
 
    // 当我们知道当前有一个僵尸pid,我们使用scopeguard来清楚该pid
    auto reaper = make_scope_guard([pid] { TEMP_FAILURE_RETRY(waitpid(pid, nullptr, WNOHANG)); });
 
    std::string name;
    std::string wait_string;
    Service* service = nullptr;
 
    if (SubcontextChildReap(pid)) {
        name = "Subcontext";
    } else {
        //通过pid找到对应的service
        service = ServiceList::GetInstance().FindService(pid, &Service::pid);
 
        if (service) {
            name = StringPrintf("Service '%s' (pid %d)", service->name().c_str(), pid);
            if (service->flags() & SVC_EXEC) {
                auto exec_duration = boot_clock::now() - service->time_started();
                auto exec_duration_ms =
                    std::chrono::duration_cast(exec_duration).count();
                wait_string = StringPrintf(" waiting took %f seconds", exec_duration_ms / 1000.0f);
            } else if (service->flags() & SVC_ONESHOT) {
                auto exec_duration = boot_clock::now() - service->time_started();
                auto exec_duration_ms =
                        std::chrono::duration_cast(exec_duration)
                                .count();
                wait_string = StringPrintf(" oneshot service took %f seconds in background",exec_duration_ms / 1000.0f);
            }
        } else {
            name = StringPrintf("Untracked pid %d", pid);
        }
    }
 
    if (siginfo.si_code == CLD_EXITED) {
        LOG(INFO) << name << " exited with status " << siginfo.si_status << wait_string;
    } else {
        LOG(INFO) << name << " received signal " << siginfo.si_status << wait_string;
    }
 
    //没有找到service,说明已经结束了,退出
    if (!service) return true;
 
    service->Reap(siginfo);//清除子进程相关的资源
 
    if (service->flags() & SVC_TEMPORARY) {
        ServiceList::GetInstance().RemoveService(*service); //移除该service
    }
 
    return true;
}
 

6.属性服务


我们在开发和调试过程中看到通过property_set可以轻松设置系统属性,那干嘛这里还要启动一个属性服务呢?这里其实涉及到一些权限的问题,不是所有进程都可以随意修改任何的系统属性,

Android将属性的设置统一交由init进程管理,其他进程不能直接修改属性,而只能通知init进程来修改,而在这过程中,init进程可以进行权限控制,我们来看看具体的流程是什么

6.1 property_init


代码路径:platform/system/core/property_service.cpp

说明:初始化属性系统,并从指定文件读取属性,并进行SELinux注册,进行属性权限控制

清除缓存,这里主要是清除几个链表以及在内存中的映射,新建property_filename目录,这个目录的值为 /dev/_properties_

然后就是调用CreateSerializedPropertyInfo加载一些系统属性的类别信息,最后将加载的链表写入文件并映射到内存

void property_init() {
 
    //设置SELinux回调,进行权限控制
    selinux_callback cb;
    cb.func_audit = PropertyAuditCallback;
    selinux_set_callback(SELINUX_CB_AUDIT, cb);
 
    mkdir("/dev/__properties__", S_IRWXU | S_IXGRP | S_IXOTH);
    CreateSerializedPropertyInfo();
    if (__system_property_area_init()) {
        LOG(FATAL) << "Failed to initialize property area";
    }
    if (!property_info_area.LoadDefaultPath()) {
        LOG(FATAL) << "Failed to load serialized property info file";
    }
}
 

通过CreateSerializedPropertyInfo 来加载以下目录的contexts:

1)与SELinux相关

/system/etc/selinux/plat_property_contexts
 
/vendor/etc/selinux/vendor_property_contexts
 
/vendor/etc/selinux/nonplat_property_contexts
 
/product/etc/selinux/product_property_contexts
 
/odm/etc/selinux/odm_property_contexts
2)与SELinux无关

/plat_property_contexts
 
/vendor_property_contexts
/nonplat_property_contexts
 
/product_property_contexts
/odm_property_contexts
 

6.2 StartPropertyService


代码路径: platform/system/core/init.cpp

说明:启动属性服务

首先创建一个socket并返回文件描述符,然后设置最大并发数为8,其他进程可以通过这个socket通知init进程修改系统属性,

最后注册epoll事件,也就是当监听到property_set_fd改变时调用handle_property_set_fd

void StartPropertyService(Epoll* epoll) {
    property_set("ro.property_service.version", "2");
 
    //建立socket连接
    if (auto result = CreateSocket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM | SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK,
                                   false, 0666, 0, 0, {})) {
        property_set_fd = *result;
    } else {
        PLOG(FATAL) << "start_property_service socket creation failed: " << result.error();
    }
 
    // 最大监听8个并发
    listen(property_set_fd, 8);
 
    // 注册property_set_fd,当收到句柄改变时,通过handle_property_set_fd来处理
    if (auto result = epoll->RegisterHandler(property_set_fd, handle_property_set_fd); !result) {
        PLOG(FATAL) << result.error();
    }
}


6.3 handle_property_set_fd


代码路径:platform/system/core/property_service.cpp

说明:建立socket连接,然后从socket中读取操作信息,根据不同的操作类型,调用HandlePropertySet做具体的操作

HandlePropertySet是最终的处理函数,以"ctl"开头的key就做一些Service的Start,Stop,Restart操作,其他的就是调用property_set进行属性设置,不管是前者还是后者,都要进行SELinux安全性检查,只有该进程有操作权限才能执行相应操作

static void handle_property_set_fd() {
    static constexpr uint32_t kDefaultSocketTimeout = 2000; /* ms */
 
    // 等待客户端连接
    int s = accept4(property_set_fd, nullptr, nullptr, SOCK_CLOEXEC);
    if (s == -1) {
        return;
    }
 
    ucred cr;
    socklen_t cr_size = sizeof(cr);
    // 获取连接到此socket的进程的凭据
    if (getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size) < 0) {
        close(s);
        PLOG(ERROR) << "sys_prop: unable to get SO_PEERCRED";
        return;
    }
 
    // 建立socket连接
    SocketConnection socket(s, cr);
    uint32_t timeout_ms = kDefaultSocketTimeout;
 
    uint32_t cmd = 0;
    // 读取socket中的操作信息
    if (!socket.RecvUint32(&cmd, &timeout_ms)) {
        PLOG(ERROR) << "sys_prop: error while reading command from the socket";
        socket.SendUint32(PROP_ERROR_READ_CMD);
        return;
    }
 
    // 根据操作信息,执行对应处理,两者区别一个是以char形式读取,一个以String形式读取
    switch (cmd) {
    case PROP_MSG_SETPROP: {
        char prop_name[PROP_NAME_MAX];
        char prop_value[PROP_VALUE_MAX];
 
        if (!socket.RecvChars(prop_name, PROP_NAME_MAX, &timeout_ms) ||
            !socket.RecvChars(prop_value, PROP_VALUE_MAX, &timeout_ms)) {
          PLOG(ERROR) << "sys_prop(PROP_MSG_SETPROP): error while reading name/value from the socket";
          return;
        }
 
        prop_name[PROP_NAME_MAX-1] = 0;
        prop_value[PROP_VALUE_MAX-1] = 0;
 
        std::string source_context;
        if (!socket.GetSourceContext(&source_context)) {
            PLOG(ERROR) << "Unable to set property '" << prop_name << "': getpeercon() failed";
            return;
        }
 
        const auto& cr = socket.cred();
        std::string error;
        uint32_t result = HandlePropertySet(prop_name, prop_value, source_context, cr, &error);
        if (result != PROP_SUCCESS) {
            LOG(ERROR) << "Unable to set property '" << prop_name << "' from uid:" << cr.uid
                       << " gid:" << cr.gid << " pid:" << cr.pid << ": " << error;
        }
 
        break;
      }
 
    case PROP_MSG_SETPROP2: {
        std::string name;
        std::string value;
        if (!socket.RecvString(&name, &timeout_ms) ||
            !socket.RecvString(&value, &timeout_ms)) {
          PLOG(ERROR) << "sys_prop(PROP_MSG_SETPROP2): error while reading name/value from the socket";
          socket.SendUint32(PROP_ERROR_READ_DATA);
          return;
        }
 
        std::string source_context;
        if (!socket.GetSourceContext(&source_context)) {
            PLOG(ERROR) << "Unable to set property '" << name << "': getpeercon() failed";
            socket.SendUint32(PROP_ERROR_PERMISSION_DENIED);
            return;
        }
 
        const auto& cr = socket.cred();
        std::string error;
        uint32_t result = HandlePropertySet(name, value, source_context, cr, &error);
        if (result != PROP_SUCCESS) {
            LOG(ERROR) << "Unable to set property '" << name << "' from uid:" << cr.uid
                       << " gid:" << cr.gid << " pid:" << cr.pid << ": " << error;
        }
        socket.SendUint32(result);
        break;
      }
 
    default:
        LOG(ERROR) << "sys_prop: invalid command " << cmd;
        socket.SendUint32(PROP_ERROR_INVALID_CMD);
        break;
    }
}


7.第三阶段init.rc


当属性服务建立完成后,init的自身功能基本就告一段落,接下来需要来启动其他的进程。但是init进程如何其他其他进程呢?其他进程都是一个二进制文件,我们可以直接通过exec的命令方式来启动,例如 ./system/bin/init second_stage,来启动init进程的第二阶段。但是Android系统有那么多的Native进程,如果都通过传exec在代码中一个个的来执行进程,那无疑是一个灾难性的设计。

在这个基础上Android推出了一个init.rc的机制,即类似通过读取配置文件的方式,来启动不同的进程。接下来我们就来看看init.rc是如何工作的。

init.rc是一个配置文件,内部由Android初始化语言编写(Android Init Language)编写的脚本。

init.rc在手机的目录:./init.rc

init.rc主要包含五种类型语句:

Action
Command
Service
Option
Import

7.1 Action


动作表示了一组命令(commands)组成.动作包括一个触发器,决定了何时运行这个动作

Action: 通过触发器trigger,即以on开头的语句来决定执行相应的service的时机,具体有如下时机:

on early-init; 在初始化早期阶段触发;
on init; 在初始化阶段触发;
on late-init; 在初始化晚期阶段触发;
on boot/charger: 当系统启动/充电时触发;
on property:=: 当属性值满足条件时触发;
 

7.2 Command


command是action的命令列表中的命令,或者是service中的选项 onrestart 的参数命令,命令将在所属事件发生时被一个个地执行.

下面列举常用的命令

class_start : 启动属于同一个class的所有服务;
class_stop : 停止指定类的服务
start : 启动指定的服务,若已启动则跳过;
stop : 停止正在运行的服务
setprop :设置属性值
mkdir :创建指定目录
symlink : 创建连接到符号链接;
write : 向文件path中写入字符串;
exec: fork并执行,会阻塞init进程直到程序完毕;
exprot :设定环境变量;
loglevel :设置log级别
hostname : 设置主机名
import :导入一个额外的init配置文件
 

7.3 Service


服务Service,以 service开头,由init进程启动,一般运行在init的一个子进程,所以启动service前需要判断对应的可执行文件是否存在。

命令:service [ ]*

参数

含义

表示此服务的名称

此服务所在路径因为是可执行文件,所以一定有存储路径。

启动服务所带的参数

对此服务的约束选项

init生成的子进程,定义在rc文件,其中每一个service在启动时会通过fork方式生成子进程。

例如: service servicemanager /system/bin/servicemanager代表的是服务名为servicemanager,服务执行的路径为/system/bin/servicemanager。

7.4 Options


Options是Service的可选项,与service配合使用

disabled: 不随class自动启动,只有根据service名才启动;
oneshot: service退出后不再重启;
user/group: 设置执行服务的用户/用户组,默认都是root;
class:设置所属的类名,当所属类启动/退出时,服务也启动/停止,默认为default;
onrestart:当服务重启时执行相应命令;
socket: 创建名为/dev/socket/的socket
critical: 在规定时间内该service不断重启,则系统会重启并进入恢复模式
default: 意味着disabled=false,oneshot=false,critical=false。

7.5 import


用来导入其他的rc文件

命令:import

7.6 init.rc 解析过程

7.6.1 LoadBootScripts

代码路径:platform\system\core\init\init.cpp

说明:如果没有特殊配置ro.boot.init_rc,则解析./init.rc

把/system/etc/init,/product/etc/init,/product_services/etc/init,/odm/etc/init,

/vendor/etc/init 这几个路径加入init.rc之后解析的路径,在init.rc解析完成后,解析这些目录里的rc文件

static void LoadBootScripts(ActionManager& action_manager, ServiceList& service_list) {
    Parser parser = CreateParser(action_manager, service_list);
 
    std::string bootscript = GetProperty("ro.boot.init_rc", "");
    if (bootscript.empty()) {
        parser.ParseConfig("/init.rc");
        if (!parser.ParseConfig("/system/etc/init")) {
            late_import_paths.emplace_back("/system/etc/init");
        }
        if (!parser.ParseConfig("/product/etc/init")) {
            late_import_paths.emplace_back("/product/etc/init");
        }
        if (!parser.ParseConfig("/product_services/etc/init")) {
            late_import_paths.emplace_back("/product_services/etc/init");
        }
        if (!parser.ParseConfig("/odm/etc/init")) {
            late_import_paths.emplace_back("/odm/etc/init");
        }
        if (!parser.ParseConfig("/vendor/etc/init")) {
            late_import_paths.emplace_back("/vendor/etc/init");
        }
    } else {
        parser.ParseConfig(bootscript);
    }
}
 

Android7.0后,init.rc进行了拆分,每个服务都有自己的rc文件,他们基本上都被加载到/system/etc/init,/vendor/etc/init, /odm/etc/init等目录,等init.rc解析完成后,会来解析这些目录中的rc文件,用来执行相关的动作。

代码路径:platform\system\core\init\init.cpp

说明:创建Parser解析对象,例如service、on、import对象

Parser CreateParser(ActionManager& action_manager, ServiceList& service_list) {
    Parser parser;
 
    parser.AddSectionParser(
            "service", std::make_unique(&service_list, subcontexts, std::nullopt));
    parser.AddSectionParser("on", std::make_unique(&action_manager, subcontexts));
    parser.AddSectionParser("import", std::make_unique(&parser));
 
    return parser;
}

7.6.2 执行Action动作

按顺序把相关Action加入触发器队列,按顺序为 early-init -> init -> late-init. 然后在循环中,执行所有触发器队列中Action带Command的执行函数。

am.QueueEventTrigger("early-init");
am.QueueEventTrigger("init");
am.QueueEventTrigger("late-init");
...
while (true) {
if (!(waiting_for_prop || Service::is_exec_service_running())) {
            am.ExecuteOneCommand();
        }
}
 

7.6.3 Zygote启动

从Android 5.0的版本开始,Android支持64位的编译,因此zygote本身也支持32位和64位。通过属性ro.zygote来控制不同版本的zygote进程启动。

在init.rc的import段我们看到如下代码:

import /init.${ro.zygote}.rc // 可以看出init.rc不再直接引入一个固定的文件,而是根据属性ro.zygote的内容来引入不同的文件

 init.rc位于/system/core/rootdir下。在这个路径下还包括四个关于zygote的rc文件。

分别是init.zygote32.rc,init.zygote32_64.rc,init.zygote64.rc,init.zygote64_32.rc,由硬件决定调用哪个文件。

这里拿64位处理器为例,init.zygote64.rc的代码如下所示:

service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    class main        # class是一个option,指定zygote服务的类型为main
            priority -20
            user root
           group root readproc reserved_disk
            socket zygote stream 660 root system  # socket关键字表示一个option,创建一个名为dev/socket/zygote,类型为stream,权限为660的socket
           socket usap_pool_primary stream 660 root system
            onrestart write /sys/android_power/request_state wake # onrestart是一个option,说明在zygote重启时需要执行的command
            onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart audioserver
    onrestart restart cameraserver
    onrestart restart media
    onrestart restart netd
    onrestart restart wificond
    writepid /dev/cpuset/foreground/tasks
 

service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server 解析:

service zygote :init.zygote64.rc 中定义了一个zygote服务。 init进程就是通过这个service名称来创建zygote进程

/system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server解析:

zygote这个服务,通过执行进行/system/bin/app_process64 并传入4个参数进行运行:

参数1:-Xzygote 该参数将作为虚拟机启动时所需的参数
参数2:/system/bin 代表虚拟机程序所在目录
参数3:--zygote 指明以ZygoteInit.java类中的main函数作为虚拟机执行入口
参数4:--start-system-server 告诉Zygote进程启动systemServer进程
 

8.总结


init进程第一阶段做的主要工作是挂载分区,创建设备节点和一些关键目录,初始化日志输出系统,启用SELinux安全策略。

init进程第二阶段主要工作是初始化属性系统,解析SELinux的匹配规则,处理子进程终止信号,启动系统属性服务,可以说每一项都很关键,如果说第一阶段是为属性系统,SELinux做准备,那么第二阶段就是真正去把这些功能落实。

init进行第三阶段主要是解析init.rc 来启动其他进程,进入无限循环,进行子进程实时监控。

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