Android 启动过程init分析

1、Init为了防止僵尸程序出现，在启动过程中Init下的子进程需要给Init发送SIGCHLD信号来得知子进程结束的情况。Linux中僵尸程序是在进程结束后未及时处理造成内从空间被占用的情况。又由于系统默认情况下进程的暂停也会向父进程发送SIGCHLD信号，因此Init第一部代码如下：

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);

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。

2、创建文件系统目录并挂载相关的文件系统

umask(0);//清除屏蔽字，保证新建的目录的访问权限不受屏蔽字影响

root的默认权限 umask 为 022，一般身份用户为 002
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);</span>

3、相关权限

umask值为022 默认目录权限为0777- 022 =0755 默认目录权限为0666- 022 =0655

第一个字符代表这个文件的类型(如目录、文件或链接文件等等)：

当为[ d ]则是目录；

当为[ - ]则是文件；

若是[ l ]则表示为连结档(link file)；

若是[ b ]则表示为装置文件里面的可供储存的接口设备(可随机存取装置)；

若是[ c ]则表示为装置文件里面的串行端口设备,例如键盘、鼠标(一次性读取装置)

接下来的字符中,以三个为一组,且均为『rwx』 的三个参数的组合

< [ r ]代表可读(read)、[ w ]代表可写(write)、[ x ]代表可执行(execute) 要注意的是,这三个权限的位置不会改变,如果没有权限,就会出现减号[ - ]而已>

第一组为『文件拥有者的权限』；

第二组为『同群组的权限』；

第三组为『其他非本群组的权限』.

4、在init初始化过程中，Android分别挂载了tmpfs，devpts，proc，sysfs
4类文件系统。

4.1、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

4.2、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。

4.3、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proc文件系统请参考linux内核文档：

kernel/Documentation/filesystems/proc.txt

4.4、 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。

5、屏蔽标准的输入输出，即标准的输入输出定向到NULL设备。

通过调用函数open_devnull_stdio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。

6、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);
}
}

unlink是删除名为name的文档，但有其他进程打开了此文件，则在所有关于此文件的文件描述词皆关闭后才会删除。

S_IFCHR 0020000 字符装置

由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。

7.解析init.rc

init.rc是一个可配置的初始化文件,通常定制厂商可以配置额外的初始化配置，init.%PRODUCT%.rc

init.rc是在$系统版本英文名/system/core/init/init.c中读取的,它基于“行”，包含一些用空格隔开的关键字（它属于特殊字符）

如果关键字中有空格，处理方法类似于C语言，使用/表示转义，使用“”防止关键字被断开，另外注意/在末尾表示换行

#开头的表示注释

init.rc包含4种状态类别：Actions/Commands/Services/Options

当声明一个service或者action的时候，它将隐式声明一个section，它之后跟随的command或者option都将属于这个section

action和service不能重名，否则忽略为error

actions就是在某种条件下触发一系列的命令，通常有一个trigger，形式如：

on <trigger>

<command>

<command>

service结构如下：

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

<option>

<option>

option是service的修饰词，主要包括：

critical

表示如果服务在4分钟内存在多于4次，则系统重启到recovery mode

disabled

表示服务不会自动启动，需要手动调用名字启动

setEnv <name> <value>

设置启动环境变量

socket <name> <type> <permission> [<user> [<group>]]

开启一个unix域的socket，名字为/dev/socket/<name> , <type>只能是dgram或者stream,<user>和<group>默认为0

user <username>

表示将用户切换为<username>,用户名已经定义好了，只能是system/root

group <groupname>

表示将组切换为<groupname>

oneshot

表示这个service只启动一次

class <name>

指定一个要启动的类，这个类中如果有多个service，将会被同时启动。默认的class将会是“default”

onrestart

在重启时执行一条命令

trigger主要包括：

boot

当/init.conf加载完毕时

<name>=<value>

当<name>被设置为<value>时

device-added-<path>

设备<path>被添加时

device-removed-<path>

设备<path>被移除时

service-exited-<name>

服务<name>退出时

exec <path> [ <argument> ]*

执行一个<path>指定的程序

export <name> <value>

设置一个全局变量

ifup <interface>

使网络接口<interface>连接

import <filename>

引入其他的配置文件

hostname <name>

设置主机名

chdir <directory>

切换工作目录

chmod <octal-mode> <path>

设置访问权限

chown <owner> <group> <path>

设置用户和组

chroot <directory>

设置根目录

class_start <serviceclass>

启动类中的service

class_stop <serviceclass>

停止类中的service

domainname <name>

设置域名

insmod <path>

安装模块

mkdir <path> [mode] [owner] [group]

创建一个目录，并可以指定权限，用户和组

mount <type> <device> <dir> [ <mountoption> ]*

加载指定设备到目录下

<mountoption> 包括"ro", "rw", "remount", "noatime"

setprop <name> <value>

设置系统属性

setrlimit <resource> <cur> <max>

设置资源访问权限

start <service>

开启服务

stop <service>

停止服务

symlink <target> <path>

创建一个动态链接

sysclktz <mins_west_of_gmt>

设置系统时钟

trigger <event>

触发事件

write <path> <string> [ <string> ]*

向<path>路径的文件写入多个<string>
Options和Commands的取值参考system/core/rootdir/init.rc

init.rc的解析过程：

init文件有两个init.rc和init.hardware.rc。

init_parse_config_file("/init.rc");//解析init.rc

/* pull the kernel commandline and ramdisk properties file in */

import_kernel_cmdline(0);//从/proc/cmdline读取内核启动参数，并保存到相应的变量中

get_hardware_name(hardware, &revision);//从/proc/cpuinfo中获取硬件信息

snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);

init_parse_config_file(tmp);//解析硬件相关的init信息

介绍一下init_parse_config_file过程，这个函数负责init文件的解析。

1.首先判断关键字，只能有两种可能on或者service，通过关键字来判定section范围；

2.根据Actions和Services的格式对section进行逐行解析；

3.将解析出的内容存放到双向循环链表中。