很多人阅读代码,总喜欢从头开始,这样觉得很安全,有依靠,无论如何总是能知道“头”,有头就能找到任何需要的部分。
Android生在linux内核基础上,linux内核启动的最后一步,一定是启动的android的进程,下面看收集到的文章。
1. linux内核启动过程
引用地址:http://blog.csdn.net/ayangke/article/details/6888699
内核版本:2.6.22 为什么要采用这样一个较低的版本进行移植了,因为韦东山大牛说了,低版本的才能学到东西,越是高版本需要移植时做的工作量越少,学的东西越少。
内核启动分为三个阶段,第一是运行head.S文件和head-common.S,第三个阶段是允许第二是运行main.c文件
对于ARM的处理器,内核第一个启动的文件是arc/arm/kernel下面的head.S文件。当然arc/arm/boot/compress下面 也有这个文件,这个文件和上面的文件略有不同,当要生成压缩的内核时zImage时,启动的是后者,后者与前者不同的时,它前面的代码是做自解压的,后面 的代码都相同。我们这里这分析arc/arm/kernel下面的head.S文件。当head.S所作的工作完成后它会跳到init/目录下跌的 main.c的start_kernel函数开始执行。
第一阶段:
首先截取部分head.S文件
ENTRY(stext)
msr cpsr_c,#PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
@ andirqs disabled
mrc p15,0, r9, c0, c0 @ get processor id
bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
movs r10,r5 @ invalidprocessor (r5=0)?
beq __error_p @ yes, error 'p'
bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo
movs r8,r5 @ invalidmachine (r5=0)?
beq __error_a @ yes, error 'a'
bl __create_page_tables
/*
*The following calls CPU specific code in a position independent
*manner. See arch/arm/mm/proc-*.S fordetails. r10 = base of
*xxx_proc_info structure selected by __lookup_machine_type
*above. On return, the CPU will be readyfor the MMU to be
*turned on, and r0 will hold the CPU control register value.
*/
ldr r13,__switch_data @ address to jump toafter
@ mmuhas been enabled
adr lr,__enable_mmu @ return (PIC)address
第一步,执行的是__lookup_processor_type,这个函数是检查处理器型号,它读取你的电路板的CPU型号与内核支持的处理器进行比较看是否能够处理。这个我们不关心它的具体实现过程,因为现在主流处理器内核都提供了支持。
第二步,执行的是__lookup_machine_type,这个函数是来检查机器型号的,它会读取你bootloader传进来的机器ID和他能够处 理的机器ID进行比较看是否能够处理。内核的ID号定义在arc/arm/tool/mach_types文件中MACH_TYPE_xxxx宏定义。内 核究竟就如何检查是否是它支持的机器的呢?实际上每个机器都会在/arc/arm/mach-xxxx/smdk-xxxx.c文件中有个描述特定机器的 数据结构,如下
MACHINE_START和 MACHINE_END实际上被展开成一个结构体
于是上面的数据结构就被展开为
每个机器都会有一个machine_desc__mach_desc结构,内核通过检查每个machine_desc__mach_desc的nr 号和bootloader传上来的ID进行比较,如果相同,内核就认为支持该机器,而且内核在后面的工作中会调用该机器的 machine_desc__mach_desc_结构中的方法进行一些初始化工作。
第三步,创建一级页表。
第四步,在R13中保存__switch_data 这个函数的地址,在第四步使能mmu完成后会跳到该函数执行。
第五步,执行的是__enable_mmu,它是使能MMU,这个函数调用了__turn_mmu_on函数,让后在_turn_mmu_on在最后将第三步赋给R13的值传给了PC指针 (mov pc, r13),于是内核开始跳到__switch_data这个函数开始执行。
我们再来看arch/arm/kenel/head-common.S这个文件中的__switch_data函数
这个函数做的工作是,复制数据段清楚BBS段,设置堆在指针,然后保存处理器内核和机器内核等工作,最后跳到start_kernel函数。于是内核开始执行第二阶段。
第二阶段:
我们再来看init/目录下的main.c的start_kernel函数,这里我只截图了部分。
从上面可以看出start_kernel首先是打印内核信息,然后对bootloader传进来的一些参数进行处理,再接着执行各种各样的初始化,在这其中会初始化控制台。最后会调用rest_init();
我们再来看rest_init()函数
他启动了kernel_init这个函数,再来看kerne_init函数
kernel_init先调用了prepare_namespace();然后调用了init_post函数
可以看出prepare_namespace调用了mount_root挂接根文件系统。接着kernel_init再执行init_post
注意上面的run_init_process的会等待init进程返回才往后面执行,所有它一旦找到一个init可执行的文件它将一去不复返。
综上,内核启动的过程大致为以下几步:
1.检查CPU和机器类型
2.进行堆栈、MMU等其他程序运行关键的东西进行初始化
3.打印内核信息
4.执行各种模块的初始化
5.挂接根文件系统
6.启动第一个init进程
2. android启动
引用地址:http://monner.iteye.com/blog/728334
init进程是Android启动后系统执行的第一个名称为init的可执行程序。这个程序以一个守护进程的方式运行,它提供了以下功能:
init 可执行文件是系统运行的第一个用户空间程序,它以守护进程的方式运行。因此这个程序的init.c文件包含main函数的入口,基本分析如下:int main(int argc,char**argv){ (省略若干。。。) umask(0); /*对umask进行清零。*/ mkdir("/dev",0755);/*为rootfs建立必要的文件夹,并挂载适当的分区。 */ 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); /*创建/dev/null和/dev/kmsg节点*/ open_devnull_stdio(); log_init(); /*解析/init.rc,将所有服务和操作信息加入链表。*/ INFO("reading config file\n"); parse_config_file("/init.rc"); /*获取内核命令行参数*/ qemu_init(); import_kernel_cmdline(0); /*先从上一步获得的全局变量中获取信息硬件信息和版本号,如果没有则从/proc/cpuinfo中提取, *并保存到全局变量。根据硬件信息选择一个/init.(硬件).rc,并解析,将服务和操作信息加入链表。 */ get_hardware_name(); snprintf(tmp,sizeof(tmp),"/init.%s.rc", hardware); parse_config_file(tmp); /*执行链表中带有“early-init”触发的的命令。*/ action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail); drain_action_queue(); /*遍历/sys文件夹,是内核产生设备添加事件(为了自动产生设备节点)。 *初始化属性系统,并导入初始化属性文件。用于在系统运行过程中动态创建设备节点、删除设备节点等操作 */ INFO("device init\n"); device_fd = device_init(); property_init(); // 从属性系统中得到ro.debuggable,若为1,则初始化keychord监听。 debuggable = property_get("ro.debuggable"); if(debuggable &&!strcmp(debuggable,"1")){ keychord_fd = open_keychord(); } /*打开console,如果cmdline中没有指定的console则打开默认的/dev/console*/ if(console[0]){ snprintf(tmp,sizeof(tmp),"/dev/%s", console); console_name = strdup(tmp); } fd = open(console_name, O_RDWR); if(fd >=0) have_console =1; close(fd); /*读取/initlogo.rle(一张位图),如果成功则在/dev/graphics/fb0 显示Logo,如果失败则将/dev/tty0 *设为TEXT模式并打开/dev/tty0,输出文本ANDROID(本人修改为Zhao Rui Jia做为启动项目的修改)。 */ if( load_565rle_image(INIT_IMAGE_FILE)){ fd = open("/dev/tty0", O_WRONLY); if(fd >=0){ constchar*msg; msg ="\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" // console is 40 cols x 30 lines "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" /*" A N D R O I D ";*/ " z h a o R u i J i a"; write(fd, msg, strlen(msg)); close(fd); } } /* 判断cmdline 中的參數,并设置属性系统中的参数: * 1、 如果 bootmode为 * - factory,设置ro.factorytest值为1 * - factory2,设置ro.factorytest值为2 * - 其他的設ro.factorytest值為0 * 2、如果有serialno参数,则设置ro.serialno,否则为"" * 3、如果有bootmod参数,则设置ro.bootmod,否则为"unknown" * 4、如果有baseband参数,则设置ro.baseband,否则为"unknown" * 5、如果有carrier参数,则设置ro.carrier,否则为"unknown" * 6、如果有bootloader参数,则设置ro.bootloader,否则为"unknown" * 7、通过全局变量(前面从/proc/cpuinfo中提取的)设置ro.hardware和ro.version。 */ if(qemu[0]) import_kernel_cmdline(1); if(!strcmp(bootmode,"factory")) property_set("ro.factorytest","1"); elseif(!strcmp(bootmode,"factory2")) property_set("ro.factorytest","2"); else property_set("ro.factorytest","0"); property_set("ro.serialno", serialno[0]? serialno :""); property_set("ro.bootmode", bootmode[0]? bootmode :"unknown"); property_set("ro.baseband", baseband[0]? baseband :"unknown"); property_set("ro.carrier", carrier[0]? carrier :"unknown"); property_set("ro.bootloader", bootloader[0]? bootloader :"unknown"); property_set("ro.hardware", hardware); snprintf(tmp, PROP_VALUE_MAX,"%d", revision); property_set("ro.revision", tmp); /*执行所有触发标识为init的action。*/ action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail); drain_action_queue(); property_set_fd = start_property_service(); /* 为sigchld handler创建信号机制*/ if(socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM,0, s)==0){ signal_fd = s[0]; signal_recv_fd = s[1]; fcntl(s[0], F_SETFD, FD_CLOEXEC); fcntl(s[0], F_SETFL, O_NONBLOCK); fcntl(s[1], F_SETFD, FD_CLOEXEC); fcntl(s[1], F_SETFL, O_NONBLOCK); } /* 确认所有初始化工作完成 * device_fd(device init 完成) * property_set_fd(property server start 完成) * signal_recv_fd (信号机制建立) */ if((device_fd <0)|| (property_set_fd <0)|| (signal_recv_fd <0)){ ERROR("init startup failure\n"); return1; } /* execute all the boot actions to get us started */ action_for_each_trigger("early-boot", action_add_queue_tail); action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail); drain_action_queue(); /* run all property triggers based on current state of the properties */ queue_all_property_triggers(); drain_action_queue(); /* enable property triggers */ property_triggers_enabled =1; /* * 注册轮询事件: * - device_fd * - property_set_fd * -signal_recv_fd * -如果有keychord,则注册keychord_fd */ ufds[0].fd = device_fd; ufds[0].events = POLLIN; ufds[1].fd = property_set_fd; ufds[1].events = POLLIN; ufds[2].fd = signal_recv_fd; ufds[2].events = POLLIN; fd_count =3; if(keychord_fd >0){ ufds[3].fd = keychord_fd; ufds[3].events = POLLIN; fd_count++; }else{ ufds[3].events =0; ufds[3].revents =0; }/*如果支持BOOTCHART,则初始化BOOTCHART*/#if BOOTCHART bootchart_count = bootchart_init(); if(bootchart_count <0){ ERROR("bootcharting init failure\n"); }elseif(bootchart_count >0){ NOTICE("bootcharting started (period=%d ms)\n", bootchart_count*BOOTCHART_POLLING_MS); }else{ NOTICE("bootcharting ignored\n"); }#endif /* *进入主进程循环: * - 重置轮询事件的接受状态,revents为0 * - 查询action队列并执行。 * - 重启需要重启的服务 * - 轮询注册的事件 * - 如果signal_recv_fd的revents为POLLIN,则得到一个信号,获取并处理 * - 如果device_fd的revents为POLLIN,调用handle_device_fd * - 如果property_fd的revents为POLLIN,调用handle_property_set_fd * - 如果keychord_fd的revents为POLLIN,调用handle_keychord */ for(;;){ int nr, i, timeout =-1; for(i =0; i < fd_count; i++) ufds[i].revents =0; drain_action_queue(); restart_processes(); if(process_needs_restart){ timeout =(process_needs_restart - gettime())*1000; if(timeout <0) timeout =0; }#if BOOTCHART if(bootchart_count >0){ if(timeout <0|| timeout > BOOTCHART_POLLING_MS) timeout = BOOTCHART_POLLING_MS; if(bootchart_step()<0||--bootchart_count ==0){ bootchart_finish(); bootchart_count =0; } }#endif nr = poll(ufds, fd_count, timeout); if(nr <=0) continue; if(ufds[2].revents == POLLIN){ /* we got a SIGCHLD - reap and restart as needed */ read(signal_recv_fd, tmp,sizeof(tmp)); while(!wait_for_one_process(0)) ; continue; } if(ufds[0].revents == POLLIN) handle_device_fd(device_fd); if(ufds[1].revents == POLLIN) handle_property_set_fd(property_set_fd); if(ufds[3].revents == POLLIN) handle_keychord(keychord_fd); } return0;}
在 Android中使用启动脚本init.rc,可以在系统的初始化过程中进行一些简单的初始化操作。这个脚本被直接安装到目标系统的根文件系统中,被 init可执行程序解析。 init.rc是在init启动后被执行的启动脚本,其余发主要包含了以下内容:
Commands是一些基本的操作,例如:
mkdir /sdcard 0000 system system mkdir /system mkdir /data 0771 system system mkdir /cache 0770 system cache mkdir /config 0500 root root mkdir /sqlite_stmt_journals 01777 root root mount tmpfs tmpfs /sqlite_stmt_journals size=4m
这些命令在init可执行程序中被解析,然后调用相关的函数来实现。 Actions(动作)表示一系列的命令,通常在Triggers(触发条件)中调用,动作和触发条件例如:
on init export PATH /sbin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin
init表示一个触发条件,这个触发事件发生后,进行设置环境变量和建立目录的操作称为一个“动作” Services(服务)通常表示启动一个可执行程序,Options(选项)是服务的附加内容,用于配合服务使用。
service vold /system/bin/vold socket vold stream 0660 root mount service bootsound /system/bin/playmp3 user media group audio oneshot
vold和bootsound分别是两个服务的名称,/system/bin /vold和/system /bin/playmp3分别是他们所对应的可执行程序。socket、user、group、oneshot就是配合服务使用的选项。 Properties(属性)是系统中使用的一些值,可以进行设置和读取。
setprop ro.FOREGROUND_APP_MEM 1536 setprop ro.VISIBLE_APP_MEM 2048 start adbd
setprop 用于设置属性,on property可以用于判断属性,这里的属性在整个Android系统运行中都是一致的。
综上如果想要修改启动过程只需要修改init.c或者init.rc里的内容即可.
3. 总结:
(1)内核的init_post类似接口,会去文件系统中启动init类似的用户进程
(2)android实现了这样的init,这就是android框架启动的地方,当然linux内核也可说是android系统的一部分
(3)init进程无限分裂,启动框架,演变成android系统
(4)android的init进程的代码在system/core/init/init.c中,从main函数开始.
本文完~