深入浅出 - Android系统移植与平台开发（七）- Android系统的启动

第三章、Android系统的启动

本章节主要介绍Android系统从init进程启动开始到Android的桌面启动的全部过程。

本章节主要内容：

Ø Android init进程启动

Ø Android本地守护进程启动

Ø Zygote进程的启动及SystemServer进程的创建

Ø Android系统服务的启动

Ø Android桌面HOME的启动

3.1 Android init进程启动

Linux被bootloader加载到了内存之后开始运行，在初始化完Linux运行环境之后，挂载ramdisk.img根文件系统映像，运行里面的init程序（在Android系统的根目录下），这也是Linux的第一个用户程序，其pid为1。Init进程对于整个系统的启动和运行有着重要的意义，对Android系统的启动过程分析就从init进程开始。

图 xx-xx Android根文件系统中的init进程

 

init进程对应的代码在android源码目录中的：system/core/init/init.c中。

在Android2.3的init.c代码中，init进程主要完成四大功能。

Ø 解析init.rc及init.{hardware}.rc初始化脚本文件

Android里引入了Android 初始化脚本语言，来完成Android系统关键进程和服务的启动，详细内容在3.1.1章节进行介绍。

Ø 监听keychord组合按键事件

Keychord表示Android设备的组合按键，当几个组合按键被按下时，代表一个标准键盘输入。

Ø 监听属性服务

属性服务（Property Service）好比如Windows下的注册表，是系统定义的一系列的key-value键值对，这些属性影响系统的工作机制或功能，例如：设置persist.service.adb.enable=0表示手机关闭adb调试桥，不能应用程序进行调试。

Ø 监听并处理子进程死亡事件

一个子进程的死亡通常由其父进程为其收尸，如果子进程的父进程提前结束了，这个子进程就变成一个孤儿进程，由Init进程监管，当该子进程结束时，父进程要通过wait系统调用为其收尸（其实就是响应SIGCHLD信号）。

注：android2.3代码里对设备节点的监听处理交给了uevent服务，后面章节会介绍。

下面我们来依次进程分析介绍。

3.1.1Android init脚本语言

Android初始化语言包含了四种类型的声明：Actions（行为）、Commands（命令）、Services（服务）和Options（选项），这些类型有以下特点：

Ø所有这些都是以行为单位的，各种记号由空格来隔开。

ØC语言风格的反斜杠号可用于在记号间插入空格。

Ø双引号也可用于防止字符串被空格分割成多个记号。

Ø行末的反斜杠用于折行，注释行以井号（#）开头（允许以空格开头）。

ØActions和Services的声明表示一个新的分组Section。所有的Commands或Options都属于

最近声明的Actions或Services。

Ø位于第一个分组之前的Commands或Options将会被忽略。

ØActions和Services有唯一的名字。如果有重名的情况，第二个申明的将会被作为错误忽

略。

（1）、Actions（行为）：

Actions其实就是一序列的Commands（命令）。每个Actions都有一个trigger（触发器），它被用于决定action的执行时间。当一个符合action触发条件的事件发生时，action会被加入到执行队列的末尾，除非它已经在队列里了。

队列中的每一个action都被依次提取出，而这个action中的每个command（命令）都将被依次执行。

Actions的形式如下：

on<trigger>
<command1>
<command2>
<command3>

on后面跟着一个触发器，当trigger被触发时，command1，command2，command3，会依次执行，直到下一个Action或下一个Service。简单来说，Actions就是Android在启动时定义的一个启动脚本，当条件满足时，会执行该脚本，脚本里都是一些命令commands，不同的脚本用on来区分。

（2）、Triggers（触发器）

Triggers（触发器）是一个用于匹配特定事件类型的字符串，用于使Actions发生。触发器的形式如下：

Ø 命名触发器如：boot： 这是init执行后的第一个被触发的Triggers（触发器）。

Ø 属性触发器：<key>=<value>：这种形式的Triggers（触发器）会在属性<key>被设置为指定的<value>时被触发。

Ø 设备变化触发器：device-added-<path>、device-removed-<path>：这种形式的Triggers（触发器）会在一个设备节点文件被增删时触发。

Ø 服务退出触发器：service-exited-<name>：这种形式的Triggers（触发器）会在一个特定的服务退出时触发。
触发器通常和on一起来联合使用。

on early-init

    start ueventd

on init

sysclktz 0

loglevel 3

# setup the globalenvironment

    export PATH /sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin

    export LD_LIBRARY_PATH/vendor/lib:/system/lib

    export ANDROID_BOOTLOGO 1

    export ANDROID_ROOT /system

    export ANDROID_ASSETS /system/app

    export ANDROID_DATA /data

exportEXTERNAL_STORAGE /mnt/sdcard

…

on boot

# basicnetwork init

    ifup lo

    hostname localhost

    domainname localdomain

# setRLIMIT_NICE to allow priorities from 19 to -20

    setrlimit 13 40 40

# Definethe oom_adj values for the classes of processes that can be

# killedby the kernel.  These are used inActivityManagerService.

    setprop ro.FOREGROUND_APP_ADJ 0

    setprop ro.VISIBLE_APP_ADJ 1

    setprop ro.PERCEPTIBLE_APP_ADJ 2

    setprop ro.HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ 3

    setprop ro.SECONDARY_SERVER_ADJ 4

    setprop ro.BACKUP_APP_ADJ 5

    setprop ro.HOME_APP_ADJ 6

    setprop ro.HIDDEN_APP_MIN_ADJ 7

    setprop ro.EMPTY_APP_ADJ 15

…

on property:ro.secure=0

    start console

# adbdon at boot in emulator

onproperty:ro.kernel.qemu=1

    start adbd

on property:persist.service.adb.enable=1

    start adbd

onproperty:persist.service.adb.enable=0

    stop adbd

上面声明了7个action：early-init，init，boot等，以on init为例当每个init action被触发时，会顺序执行它后面的命令，直到其后面的onboot。init的触发是由init.c里的函数action_for_each_trigger来执行的。再比如当属性触发器ro.kernel.qemu为1 时，会触发执行start adbd命令，开启adbd服务。

（3）、Commands（命令）

Action后面是一系列的命令，主要有以下常用的命令：

命令	说明
sysclktz <mins_west_of_gmt>	设置系统时钟基准（0代表时钟滴答以格林威治平均时（GMT）为准）
exec <path> [ <argument> ]*	创建和执行一个程序（<path>）。在程序完全执行前，init将会阻塞。
export <name><value>	在全局环境变量中设在环境变量<name>为<value>，所有在这命令之后运行的进程所继承
ifup <interface>	启动网络接口<interface>
import <filename>	导入一个init配置文件。
hostname <name>	设置主机名。
chmod <octal-mode><path>	更改文件访问权限。
chown <owner><group><path>	更改文件的所有者和组。
class_start <serviceclass>	启动所有指定服务类别下的未运行服务。
class_stop <serviceclass>	停止指定服务类下的所有已运行的服务。
domainname <name>	设置域名。
insmod <path>	加载<path>中的模块。
mkdir <path> [mode] [owner] [group]	创建一个目录<path>，可以选择性地指定mode、owner以及group。如果没有指定，默认的权限为755，并属于root用户和root组。
mount <type><device><dir> [ <mountoption> ]*	试图在目录<dir>挂载指定的设备。<device>可以是以 mtd@name 的形式指定一个mtd块设备。<mountoption>包括 "ro"、"rw"、"remount"、"noatime"
setprop <name><value>	设置系统属性<name>为<value>值。
setrlimit <resource><cur><max>	设置<resource>的rlimit（资源限制）。
start <service>	启动指定服务（如果此服务还未运行）。
stop <service>	停止指定服务（如果此服务在运行中）。
symlink <target><path>	创建一个指向<path>的软连接<target>。
trigger <event>	触发一个事件。
write <path><string> [ <string> ]*	打开路径为<path>的一个文件，并写入一个或多个字符串。

（4）、Services（服务）

Services（服务）其实就是一个程序，一个本地守护进程，它被init进程启动，并在退出时可选择让其重启。Services（服务）的形式如下：

       service <name><pathname> [ <argument> ]*

<option>

<option>

          ...

name：服务名

pathname：当前服务对应的程序位置

option：当前服务设置的选项

（5）、Options（选项）

   Options（选项）是一个Services（服务）的属性，决定了Services的运行机制，状态和功能。它们影响Services（服务）在何时，并以何种方式运行。

Service Options	说明
critical	说明这是一个对于设备关键的服务。如果他四分钟内退出大于四次，系统将会重启并进入recovery（恢复）模式。
disabled	说明这个服务不会同与他同trigger（触发器）下的服务自动启动。他必须被明确的按名启动。
setenv <name><value>	在进程启动时将环境变量<name>设置为<value>。
socket <name><type><perm> [ <user> [ <group> ] ]	创建一个Uinx域的名为/dev/socket/<name>的套接字，并传递它的文件描述符给已启动的进程。<type>必须是 "dgram"或"stream"。User 和 group默认为0。
user <username>	在启动这个服务前改变该服务的用户名。此时默认为root。（？？？有可能的话应该默认为nobody）。当前，如果你的进程要求Linux capabilities（能力），你无法使用这个命令。即使你是root，你也必须在程序中请求capabilities（能力）。然后降到你想要的 uid。
group <groupname> [ <groupname> ]*	在启动这个服务前改变该服务的组名。除了（必需的）第一个组名，附加的组名通常被用于设置进程的补充组（通过setgroups()）。此时默认为root。（？？？有可能的话应该默认为nobody）。
oneshot	服务仅运行一次，退出时不重启。
class <name>	指定一个Service类别，name为类别名。所有同一类的服务可以同时启动和停止。如果Service没有显式的指定类别，则默认为"default"服务。
onrestart	当服务重启，执行后面的命令。

 

（6）、Android2.3中init.rc分析

在Android2.3的init.rc中，定义了以下Actions：

表 xx-xx init.rc中的Actions

Action	功能
early-init	在所有Action中最先启动，用于启动ueventd
init	导出必要的环境变量、构建根文件系统的目录结构、配置内核属性等一些和Android系统初始化化相关内容
fs	挂载Android的文件系统，主要挂载system.img和userdata.img映像
post-fs	该Action会在文件系统挂载完毕之后触发运行，将根文件系统挂载为只读，用于保护系统文件，修改文件或目录访问权限等
boot	配置网络、配置系统进程的运行优先级用于内存管理、修改系统服务的和守护进程的访问权限、启动所有的默认Service
property:ro.secure=0	属性触发器action，当属性ro.secure值为0时触发执行，用于在非安全系统模式时启动console终端。
property:ro.kernel.qemu=1	属性触发器action，当属性ro.kernel.qemu值为1时触发执行，用于运行在模拟器时开启adbd调试桥服务端。
property:persist.service.adb.enable	属性触发器action，用于控制adbd调试桥服务端。

除了上述在init.rc里显式定义的Action，在system/core/init/init.c中还定义了一些内建Action：

Action	功能
wait_for_coldboot_done	用于等待机器冷启动完毕
property_init	初始化属性存储区及加载配置文件中的属性
keychord_init	初始化组合键服务
console_init	初始化console终端
set_init_properties	设备property的一些初始值
property_service_init	初始化属性服务
signal_init	Init进程信号处理初始化
check_startup	检测属性服务及信号处理已经就绪
queue_propety_triggers	将所有属性触发Action添加到Action列表中等待运行。
*  bootchart_init	根据内核配置决定是否会运行，bootchart是linux启动过程性能分析工具

上述Action依次被init进程解释，放到action_list链表里，每个action_list节点都有一个commands链表存储所有Command，init进程从action_list依次触发每一个action，该action里的commands里的命令依次被执行，init.rc中所有Actions如图xx-xx所示：

图 xx-xx init.rc中Actions的执行流程

图中queue_property_triggers触发属性Actions，即：on property:xxx=xxx形式的Action。

boot是最后一个被执行的Action，在boot的commands链表里，最后一个命令是class_startdefault，该命令用于启动所有未设置class分类的Service。