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Linux 内核启动挂载android根文件系统过程分析

2012-01-19 19:01 337 查看
顺便罗列一下内核启动流程:

/arch/arm/boot/compressed/head.S:

Start:

Decompressed_kernel() //在/arch/arm/boot/compressed/misc.c 中

Call_kernel()

Stext:

/init/main.c

Start_kernel()

Setup_arch()



Rest_init()

Init()

Do_basic_setup()

Prepare_namespace()

看到了这里,我已激动得说不出话了,因为来到我与挂载根文件系统最重要的接口函数。

/* This is a non __init function. Force it to be noinline otherwise gcc

* makes it inline to init() and it becomes part of init.text section

*/

static int noinline init_post(void)

{

free_initmem();

unlock_kernel();

mark_rodata_ro();

system_state = SYSTEM_RUNNING;

numa_default_policy();

if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)

printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial console.\n");

(void) sys_dup(0);

(void) sys_dup(0);

current->signal->flags |= SIGNAL_UNKILLABLE;

if (ramdisk_execute_command) {

run_init_process(ramdisk_execute_command);

printk(KERN_WARNING "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) {

run_init_process(execute_command);

printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting ""defaults...\n",

execute_command);

}

run_init_process("/sbin/init");

run_init_process("/etc/init");

run_init_process("/bin/init");

run_init_process("/bin/sh");

panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");

}

其中,我们看到行代码run_init_process(execute_command);

execute_command 是从UBOOT 传递过来的参数,一般为/init,也就是调用文件系统里的init 初始化进程。如果找不到init 文件就会在

run_init_process("/sbin/init");

run_init_process("/etc/init");

run_init_process("/bin/init");

run_init_process("/bin/sh");

中找,否则报错。

在这里由于我们的根文件系统是从/linuxrc 开始的,所以我硬性把它改为

if (execute_command) {

run_init_process("/linuxrc");

printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting "

"defaults...\n", execute_command);

}

Android 文件系统初始化核心Init.c文件分析

上面我们说的init 这个文件是由android 源代码编译来的,编译后在/out/target/product/generic/root/

其源码在/system/core/init/init.c

Init.c 主要功能:

(1)安装SIGCHLD 信号。(如果父进程不等待子进程结束,子进程将成为僵尸进程(zombie)从而占用系统资源。因此需要对SIGCHLD 信号做出处理,回收僵尸进程的资源,避免造成不必要的资源浪费。)

(2)对umask 进行清零。

何为umask,请看http://www.szstudy.cn/showArticle/53978.shtml

(3)为rootfs 建立必要的文件夹,并挂载适当的分区。

/dev (tmpfs)

/dev/pts (devpts)

/dev/socket

/proc (proc)

/sys (sysfs)

(4)创建/dev/null 和/dev/kmsg 节点。

(5)解析/init.rc,将所有服务和操作信息加入链表。

(6)从/proc/cmdline 中提取信息内核启动参数,并保存到全局变量。

(7)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。

(8)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。

在G1 的ramdisk 根目录下有两个/init.(硬件).rc:init.goldfish.rc 和init.trout.rc,init 程序会根据上一步获得的硬件信息选择一个解析。

(9)执行链表中带有“early-init”触发的的命令。

(10)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)。

(11)初始化属性系统,并导入初始化属性文件。

(12)从属性系统中得到ro.debuggable,若为1,則初始化keychord 監聽。

(13)打開console,如果cmdline 中沒有指定console 則打開默認的 /dev/console

(14)讀取/initlogo.rle(一張565 rle 壓縮的位圖),如果成功則在

/dev/graphics/fb0 顯示Logo,如果失敗則將/dev/tty0 設為TEXT 模式并打開/dev/tty0,輸出文“ANDROID”字樣。

(15)判斷cmdline 中的參數,并设置属性系统中的参数:

1、 如果 bootmode 為

- factory,設置ro.factorytest 值為1

- factory2,設置ro.factorytest 值為2

- 其他的設ro.factorytest 值為0

2、如果有serialno 参数,則設置ro.serialno,否則為""

3、如果有bootmod 参数,則設置ro.bootmod,否則為"unknown"

4、如果有baseband 参数,則設置ro.baseband,否則為"unknown"

5、如果有carrier 参数,則設置ro.carrier,否則為"unknown"

6、如果有bootloader 参数,則設置ro.bootloader,否則為"unknown"

7、通过全局变量(前面从/proc/cpuinfo 中提取的)設置ro.hardware 和

ro.version。

(16)執行所有触发标识为init 的action。

(17)開始property 服務,讀取一些property 文件,這一動作必須在前面

那些ro.foo 設置后做,以便/data/local.prop 不能干預到他們。

- /system/build.prop

- /system/default.prop

- /data/local.prop

- 在讀取默認的 property 后讀取 presistent propertie,在 /data/property 中

(18)為 sigchld handler 創建信號機制

(19)確認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 (信號機制建立)

(20) 執行所有触发标识为early-boot 的action

(21) 執行所有触发标识为boot 的action

(22)基于當前property 狀態,執行所有触发标识为property 的action

(23)注冊輪詢事件:

- device_fd

- property_set_fd

-signal_recv_fd

-如果有keychord,則注冊keychord_fd

(24)如果支持BOOTCHART,則初始化BOOTCHART

(25)進入主進程循環:

- 重置輪詢事件的接受狀態,revents 為0

- 查詢action 隊列,并执行。

- 重啟需要重啟的服务

- 輪詢注冊的事件

- 如果signal_recv_fd 的revents 為POLLIN,則得到一個信號,獲取并處



- 如果device_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_device_fd

- 如果property_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_property_set_fd

- 如果keychord_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_keychord

到了这里,整个android 文件系统已经起来了。

初始化核心的核心init.rc文件分析

在上面红色那一行(5)解析/init.rc,将所有服务和操作信息加入链表。

parse_config_file("/init.rc");//在init.c 中代码 (有关 /init.rc的脚本我就不贴出来了)

名词解释:

Android 初始化語言由四大类声明组成:行为类(Actions)、命令类(Commands)、服务类(Services)、选项类(Options)。

初始化语言以行为单位,由以空格间隔的语言符号組成。C 风格的反斜杠转义符可以用来插入空白到语言符号。双引号也可以用来防止文本被空格分成多个语言符号。当反斜杠在行末时,作为换行符。

* 以#开始(前面允许空格)的行为注释。

* Actions 和Services 隐含声明一个新的段落。所有该段落下Commands 或 Options 的声明属于该段落。第一段落前的Commands 或Options 被忽略。

* Actions 和Services 拥有唯一的命名。在他们之后声明相同命名的类将被当作错误并忽略。

Actions 是一系列命令的命名。Actions 拥有一个触发器(trigger)用来決定action 何時执行。当一个action 在符合触发条件被执行时,如果它还没被加入到待执行队列中的话,則加入到队列最后。队列中的action 依次执行,action 中的命令也依次执行。

Init 在执行命令的中间处理其他活动(设备创建/销毁,property 设置,进程重启)。

Actions 的表现形式:

on <trigger>

<command>

<command>

<command>

重要的数据结构两个列表,一个队列。

static list_declare(service_list);

static list_declare(action_list);

static list_declare(action_queue);

*.rc 脚本中所有 service 关键字定义的服务将会添加到 service_list 列表中。

*.rc 脚本中所有 on 关键开头的项将会被会添加到 action_list 列表中。每个action 列表项都有一个列表,此列表用来保存该段落下的 Commands。

脚本解析过程:

parse_config_file("/init.rc")

int parse_config_file(const char *fn)

{

char *data;

data = read_file(fn, 0);

if (!data) return -1;

parse_config(fn, data);

DUMP();

return 0;

}

static void parse_config(const char *fn, char *s) {

...

case T_NEWLINE:

if (nargs) {

int kw = lookup_keyword(args[0]);

if (kw_is(kw, SECTION)) {

state.parse_line(&state, 0, 0);

parse_new_section(&state, kw, nargs, args);

} else {

state.parse_line(&state, nargs, args);

}

nargs = 0;

}

...



parse_config 会逐行对脚本进行解析,如果关键字类型为 SECTION ,那么将会执行parse_new_section();

类型为 SECTION 的关键字有: on 和 sevice

关键字类型定义在 Parser.c (system\core\init) 文件中

Parser.c (system\core\init)

#define SECTION 0x01

#define COMMAND 0x02

#define OPTION 0x04

关键字 属性

capability, OPTION, 0, 0)

class, OPTION, 0, 0)

class_start, COMMAND, 1, do_class_start)

class_stop, COMMAND, 1, do_class_stop)

console, OPTION, 0, 0)

critical, OPTION, 0, 0)

disabled, OPTION, 0, 0)

domainname, COMMAND, 1, do_domainname)

exec, COMMAND, 1, do_exec)

export, COMMAND, 2, do_export)

group, OPTION, 0, 0)

hostname, COMMAND, 1, do_hostname)

ifup, COMMAND, 1, do_ifup)

insmod, COMMAND, 1, do_insmod)

import, COMMAND, 1, do_import)

keycodes, OPTION, 0, 0)

mkdir, COMMAND, 1, do_mkdir)

mount, COMMAND, 3, do_mount)

on, SECTION, 0, 0)

oneshot, OPTION, 0, 0)

onrestart, OPTION, 0, 0)

restart, COMMAND, 1, do_restart)

service, SECTION, 0, 0)

setenv, OPTION, 2, 0)

setkey, COMMAND, 0, do_setkey)

setprop, COMMAND, 2, do_setprop)

setrlimit, COMMAND, 3, do_setrlimit)

socket, OPTION, 0, 0)

start, COMMAND, 1, do_start)

stop, COMMAND, 1, do_stop)

trigger, COMMAND, 1, do_trigger)

symlink, COMMAND, 1, do_symlink)

sysclktz, COMMAND, 1, do_sysclktz)

user, OPTION, 0, 0)

write, COMMAND, 2, do_write)

chown, COMMAND, 2, do_chown)

chmod, COMMAND, 2, do_chmod)

loglevel, COMMAND, 1, do_loglevel)

device, COMMAND, 4, do_device)

parse_new_section() 中再分别对 service 或者 on 关键字开头的内容进行解

析。

...

case K_service:

state->context = parse_service(state, nargs, args);

if (state->context) {

state->parse_line = parse_line_service;

return;

}

break;

case K_on:

state->context = parse_action(state, nargs, args);

if (state->context) {

state->parse_line = parse_line_action;

return;

}

break;

...

对 on 关键字开头的内容进行解析

static void *parse_action(struct parse_state *state, int nargs, char **args)

{

...

act = calloc(1, sizeof(*act));

act->name = args[1];

list_init(&act->commands);

list_add_tail(&action_list, &act->alist);

...

}

对 service 关键字开头的内容进行解析

static void *parse_service(struct parse_state *state, int nargs, char **args)

{

struct service *svc;

if (nargs < 3) {

parse_error(state, "services must have a name and a program\n");

return 0;

}

if (!valid_name(args[1])) {

parse_error(state, "invalid service name '%s'\n", args[1]);

return 0;

}

//如果服务已经存在service_list 列表中将会被忽略

svc = service_find_by_name(args[1]);

if (svc) {

parse_error(state, "ignored duplicate definition of service '%s'\n", args[1]);

return 0;

}

nargs -= 2;

svc = calloc(1, sizeof(*svc) + sizeof(char*) * nargs);

if (!svc) {

parse_error(state, "out of memory\n");

return 0;

}

svc->name = args[1];

svc->classname = "default";

memcpy(svc->args, args + 2, sizeof(char*) * nargs);

svc->args[nargs] = 0;

svc->nargs = nargs;

svc->onrestart.name = "onrestart";

list_init(&svc->onrestart.commands);

//添加该服务到 service_list 列表

list_add_tail(&service_list, &svc->slist);

return svc;

}

服务的表现形式:

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

<option>

<option>

...

申请一个service 结构体,然后挂接到service_list 链表上,name 为服务的名称,pathname 为执行的命令,argument为命令的参数。之后的 option 用来控制这个service 结构体的属性,parse_line_service 会对 service 关键字后的内容进行解析并填充到 service 结构中 ,当遇到下一个service 或者on 关键字的时候此service 选项解析结束。

例如:

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server

socket zygote stream 666

onrestart write /sys/android_power/request_state wake

服务名称为: zygote

启动该服务执行的命令: /system/bin/app_process

命令的参数: -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server

socket zygote stream 666: 创建一个名为:/dev/socket/zygote 的 socket ,

类型为:stream

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