Android 内核 - 04 Framework 的启动

从Linux的角度看，Android只是Linux中的一个应用程序而已。
启动Android便是启动一系列的服务和应用模块。从这个角度去理解Android的启动过程会使问题变得简单点。

先启动一个原始进程，加载必要的资源，建立原型，并开启socket等待命令(进程间通信的一种手段)
当原始进程收到命令时，把原始进程的资源信息复制一份，fork一个子进程以节省启动时间。



系统中先创建的进程是Zygote，其他的进程便可以由它进行复制而来。
SystemServer比较特殊，虽然它也是有Zygote孵化而来，但它会负责系统管理的职责，所以单独罗列出来。

Zygote 启动 Step 1

从 app_process 进入ZygoteInit 中

App_main.cpp 在文件夹 frameworks\base\cmds\app_process 中。

AndroidRuntime.cpp 在文件夹 frameworks\base\core\jni 中。

App_main.cpp main函数中会通过参数判断要创建对象的类型，是zygote还是普通application，然后将目标类的名称传递给AndroidRuntime。

由Runtime负责后续工作。



zygote 创建的参数定义在 init.rc中, 如下：

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
class main
socket zygote stream 660 root system
onrestart write /sys/android_power/request_state wake
onrestart write /sys/power/state on
onrestart restart media
onrestart restart netd

Zygote 启动 Step 2 ZygoteInit的工作

描述一下 ZygoteInte 的工作大致有以下几个方面

建立/注册 socket
加载资源
start SystemServer
进入线程循环状态



1） 函数registerZygoteSocket 建立Socket

/**
* Registers a server socket for zygote command connections
*
* @throws RuntimeException when open fails
*/
private static void registerZygoteSocket() {} 的核心是调用 sServerSocket
= new LocalServerSocket(createFileDescriptor(fileDesc)); 建立socket 连接

LocalServerSocket 的构造函数就是建立一个socket的过程，包括bind 和listen。

/**
* Crewates a new server socket listening at specified name.
* On the Android platform, the name is created in the Linux
* abstract namespace (instead of on the filesystem).
*
* @param name address for socket
* @throws IOException
*/
public LocalServerSocket(String name) throws IOException
{
impl = new LocalSocketImpl();

impl.create(LocalSocket.SOCKET_STREAM);

localAddress = new LocalSocketAddress(name);
impl.bind(localAddress);

impl.listen(LISTEN_BACKLOG);
}

连接建立完成后，使用这个连接主要是在第4步。

2）预先加载资源 preload()

preload() 函数中主要调用了3个函数

preloadClasses(); Performs Zygote process initialization. Loads and initializes commonly used classes.
它的核心是Class.forName(name); 用来创建类的实例

preloadResources(); Load in commonly used resources, so they can be shared across processes.

preloadOpenGL(); EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY)

3）startSystemServer() 创建system_service进程

函数中使用fork方式创建一个新的进程system_service，它的参数定义在了函数中

String args[] = {
"--setuid=1000",
"--setgid=1000",
"--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
"--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
"--runtime-init",
"--nice-name=system_server", // 进程名称
"com.android.server.SystemServer", // 进程的工作实体
};

pid = Zygote.forkSystemServer(
parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
parsedArgs.gids,
parsedArgs.debugFlags,
null,
parsedArgs.permittedCapabilities,
parsedArgs.effectiveCapabilities);

SystemServer文件保存在 framework\base\services\java\com\android\server中。

这里只保存关于启动过程的信息，关于SystemServe的相系信息整理在：

Android 内核 - 05 SystemServer

4）runSelectLoop() 线程进入循环状态

* Runs the zygote process's select loop. Accepts new connections as they happen,
* and reads commands from connections one spawn-request's worth at a time.

zygote process正式开始工作了，为新的连接做准备，从新的连接读取命令并处理。

runSelectLoop的工作源码：

while (true) {
int index;

/*
* Call gc() before we block in select().
* It's work that has to be done anyway, and it's better
* to avoid making every child do it.  It will also
* madvise() any free memory as a side-effect.
*
* Don't call it every time, because walking the entire
* heap is a lot of overhead to free a few hundred bytes.
*/
if (loopCount <= 0) {
gc();
loopCount = GC_LOOP_COUNT;
} else {
loopCount--;
}

try {
fdArray = fds.toArray(fdArray);
index = selectReadable(fdArray);
} catch (IOException ex) {
throw new RuntimeException("Error in select()", ex);
}

if (index < 0) {
throw new RuntimeException("Error in select()");
} else if (index == 0) {
ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer();
peers.add(newPeer);
fds.add(newPeer.getFileDesciptor());
} else {
boolean done;
done = peers.get(index).runOnce();

if (done) {
peers.remove(index);
fds.remove(index);
}
}
}
}

源码中特意强调了gc()要在select 阻塞之前做，并且避免每个子任务单独的去做GC。

index = selectReadable(fdArray); 作为和子任务通信的接口，用select方式去读取来自socket connect的数据。

如果index == 0，表明是一个新的连接，加入peers的列表
如果index > 0， 表明有数据过来了，需要peers列表中的对象进行处理。

ZygoteConnection的runOnce()

* Reads one start command from the command socket. If successful,
* a child is forked and a {@link ZygoteInit.MethodAndArgsCaller}
* exception is thrown in that child while in the parent process,
* the method returns normally. On failure, the child is not
* spawned and messages are printed to the log and stderr. Returns
* a boolean status value indicating whether an end-of-file on the command
* socket has been encountered.

从socket 中读取args

args = readArgumentList();

分析 args 得到 Arguments

创建子进程

pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids,
parsedArgs.debugFlags, rlimits, parsedArgs.mountExternal, parsedArgs.seInfo,
parsedArgs.niceName);