深入理解Android内核——Android启动分析

系统启动进程

android设备的启动分为三个阶段：Boot Loader, Linux Kernel,Android 系统服务。Android系统实际上是运行在Linux Kernel之上的一系列系统服务进程。init进程是Android中被启动的第一个进程，PID = 0 。它通过解析init.rc脚本来构建出android运行初始化形态（android系统服务程序大多是在这个脚本中被启动）

系统启动流程图可以从这个图里面看出，这个网上找的一张，这里是出处

init.rc初始化脚本

脚本包括actions、commands、services、options四种类型声明。

actions实际上是响应某个触发（也叫事件），当触发(事件)发生时运行action,格式如下：

on <trigger>##触发条件
<command>##要执行的命令
<command>##要执行的命令
...

常见触发有下面几种：

boot 。这是init程序启动后触发的第一个事件

device-added-< path>。当设备节点添加或者删除时触发事件

device-removed-< path>。

service-exited-< name>。当指定的name服务存在时触发事件

…

services是可执行程序，形式如下

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

pathname表示service程序所在路径，里面有程序源码。因为是可执行程序，所有必须有路径。

commands和options比较多，不一一介绍。

由于还没有编译源码，所有在source中找不到代码路径：\system\core\init\init.c，此处盗用网上一般的init.c分析，下次找到了再自己具体分析。

int main(int argc, char **argv)
{
// 1、设置子进程退出的信号处理函数：sigchld_handler
...
// 2、创建文件夹，并挂载设备
mkdir("/dev", 0755);
mkdir("/proc", 0755);
....
// 3、重定向标准输入输出错误到 /dev/__null__
...
// 4、解析 init.rc 脚本
parse_config_file("/init.rc");
// 5、解析机器相关的配置文件，一般相关的放在init.rc中利用service action调过去
snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);
parse_config_file(tmp);
// 6、建立 uevent,用于与linux kernel交互的socket
...
// 7、初始化及加载属性相关资源
...
// 8、执行 on init 、early-boot 及 boot 片段动作,这些定义于 init.rc 中
/* execute all the boot actions to get us started */
action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);
drain_action_queue();
/* 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);

9.init进程的处理循环
for(;;) {
// I、执行init.rc 脚本中的动作
drain_action_queue();
// II、执行标志为SVC_RESTARTING的进程，利用fork+execve启动新的进程
restart_processes();
...
}
return 0;
}

系统关键服务的启动简介

在上述init程序启动中，通过解析init.rc，实际上也就陆续启动了其他关键服务，这些服务中最重要的就是ServiceManager,Zygote,SystemServer三个系统服务进程。例如在启动boot触发事件中就有启动Zygote服务。

ServiceManger–DNS服务器

ServiceManager简称SM,是Android Binder机制中的”DNS服务器”，负责域名（某个Binder服务在SM中注册时提供的名字）到IP地址(由底层Binder驱动分配的值)的解析。SM在init.rc中的描述如下所示

service serviceManager /system/bin/servicemanager
class core #同一个class名（此处为core）的所有服务进程同时启动/停止
user system
group system
critical
onrestart restart zygote
onrestart restart media
onrestart restart surfaceflinger
onrestart restart drm

/system/bin/servicemanager路径表示该服务真正的执行程序在该路径下。当SM每次重启时，其他关键进程如zygote , media, surfaceflinger, drm也会重启。

Zygote–受精卵孕育新线程/进程

Android中大多数应用进程和系统进程都是通过Zygote来生成的。zygote进程在内部会先启动虚拟机，继而加载一些必要的系统资源和系统类，最后进入一种监听状态。在后续的运作中，当其他系统模块（比如AMS）希望创建新进程时，只需向zygote进程发出请求，zygote进程监听到该请求后，会相应地“分裂”出新的进程，于是这个新进程在初生之时，就先天具有了自己的Dalvik虚拟机以及系统资源。出自这里。Zygote在init.rc中的描述如下所示

service zygote /system/bin/app_process /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
onreatart restart netd

在app_process程序中，最核心的代码是下面这句

...
runtime.start("com.android.internal.os.zygoteInit",startSystemServer?"start-system -server":"");
...

runtime 运行时环境变量启动了虚拟机，让ZygoteInit在虚拟机上运行。Zygote.java文件提供几个static方法在ZygoteInit.java等类中被使用。例如ZygoteInit中的startSystemServer方法调用了 Zygote.forkSystemServer()方法。（实际上startSystemServer方法也是ZygoteInit主要作用之一）。

ZygoteInit的作用：

启动SystemServer。该服务也是由Zygote fork而来。

利用preload,预装载各种系统类,main()方法如下所示

static void main() {
Log.d(TAG, "begin preload");
registerZygoteSocket();
preloadClasses();
preloadResources();
startSystemServer();
runSelectLoop();
closeServerSocket();
}

SystemServer–Android的系统服务

SystemServer是Android进入Launcher之前的最后准备，它提供了众多的java语言系统服务。由ZygoteInit中的startSystemServer经过层层调用（包括native code）,最后到达SystemServer中的run（）方法。在run（）方法中：

...
// Create the system service manager.
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
//应该是添加的第一个LocalService，SSM本身也是服务
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
try{
startBootstrapServices();
startCoreServices();
startOtherServices();
}

在startBootstarpServices()中启动并注册了下面几种服务：

ActivityManagerService

PowerManagerService

DisplayManagerService

LightsService

PackageManagerService

UserManagerService

SensorService(native)

在startCoreServices()中启动并注册了下面几种服务：

BatteryService

UsageStatsService

WebViewUpdateService

在startOtherServices()中启动并注册了下面几种服务：

WindowManagerService

NetworkStatsService

InputManagerService

AudioService

CameraService

…

将java层的开机流程大致的画在一张图上，如下：



对于zygote,作为一个最原始的“受精卵”，它必须在合适的时机进行必要的细胞分裂。分裂动作也没什么大的花样，不过就是fork()新进程而已。如果fork()出的新进程是system server，那么其最终执行的就是SystemServer类的main()函数，而如果fork()出的新进程是普通的用户进程的话，那么其最终执行的就是ActivityThread类的main()函数。有关ActivityThread的细节，我们有时间再深入探讨，这里就不细说了。上述一段话引用自这里

至此，android启动差不多完成了，原来开机时系统竟然做了这么多事情，66666。下章分析ActivityManagerService,AMS是导致Launcher被启动的关键所在。