Android系統啓動過程剖析

介紹Android系統架構的介紹——《Android系統啓動過程剖析》。

1. 系統啓動流程簡介

在Linux內核啓動後，init 1(1號進程)將做爲第一個用戶空間(Linux虛擬內存的大小爲232(在32位的x86機器上)，內核將這4G字節的空間分爲兩部分。最高的1G字節供內核使用，稱爲「內核空間」。而較低的3G字節供各個進程使用，稱爲「用戶空間」。)的進程來啓動Android系統，該啓動流程能夠分爲以下5個階段，以下圖：

Android啓動流程能夠分爲以下5個階段

(1) 啓動準備：該階段包括建立文件系統的基本目錄、打開基本輸入、輸出設備，初始化日誌功能等;

(2) 解析init.rc文件：該階段對init.rc腳本文件進行解析，主要對Service(服務)和Action(動做)進行解析。其中，Service由命令(Command)和一系列服務的附加內容(Option，選項)組成，如：「service vold /system/bin/vold」爲一個Service，而「socket vold stream 0660 root mount「則爲配合該服務使用的Option;Action則由一系列的命令組成，如：「on init mkdir /system」爲系統初始化時創建系統文件夾的Action;

(3) 觸發須要執行的action：Action須要在Triggers(觸發條件)中調用，本階段對須要執行的Action進行觸發，並根據觸發條件將須要執行的Action放入Action隊列;

(4) 執行在action隊列中的命令：對上一階段觸發的Action以及Service進行執行。並在此過程當中，派生了Zygote和Service Manager兩個很是重要的進程;

(5) 循環處理事件：init進程進入無限循環，處理設備插入/拔出，服務屬性狀態變化和signal事件等。

2. 源碼分析結果

對android-2.3.3_r1版本中的以下源碼文件進行分析：

(1) init.c：路徑爲system/core/init/init.c

(2) init_parser.c：路徑爲system/core/init/ init_parser.c

(3) builtins.c：路徑爲system/core/init/ builtins.c

(4) property_service.c：路徑爲system/core/init/property_service.c

(5) keycords.c：路徑爲system/core/init/keycords.c

(6) signal_handler.c：路徑爲system/core/init/signal_handler.c

總結得出系統啓動流程對應的源代碼文件及函數以下(注：如下函數間的順序執行關係使用「>」表示;函數間的調用執行關係使用「à」表示)

2.1 第一階段(啓動準備)

具體的函數執行過程以下：

 mkdir > mount > open_devnull_stdio > log_init

2.2 第二階段(解析init.rc文件)

具體的函數調用過程以下：

 init_parse_config_fileàparse_configà parse_new_sectionàparse_service (或者parse_action)-> parse_line_service(或者parce_line_action)

2.3 第三階段(觸發須要執行的action)

具體的調用過程以下：

 action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);à action_add_queue_tail ( class_start default) à action_remove_queue_head à do_class_start

2.4 第四階段(執行在action隊列中的命令)

具體的調用過程以下：

 execute_one_commandà action_remove_queue_head àdo_class_start àservice_for_each_classà service_start_if_not_disabledà service_start

2.5 第五階段(循環處理)

具體的循環處理過程以下：

for (; ;) { 

poll > handle_property_set_fd > handle_keychord > handle_signal 

} 

2.6 主要函數介紹

函數名 所在文件 功能概述

main system/core/init/init.c 1號進程init的入口函數。主要分析init.rc配置文件，執行基本的action和啓動必備的native service，而後進入一個infinite loop 處理來自property, signal的event 

mkdir system/core/init/init.c 創建文件系統的基本目錄

mount system/core/init/init.c 裝載文件系統

open_devnull_stdio system/core/init/init.c 打開基本輸入、輸出設備

log_init system/core/init/init.c 初始化日誌功能

init_parse_config_file system/core/init/ init_parser.c 讀取init.rc文件內容到內存數據區

parse_config system/core/init/ init_parser.c 識別init.rc文件中的 Section（service and action series ）和Text

parse_new_section system/core/init/ init_parser.c 識別section類別

parse_service system/core/init/ init_parser.c 對service section第一行進行分析

parse_line_service system/core/init/ init_parser.c 對service section的option選項進行分析

parse_action system/core/init/ init_parser.c 對action section第一行進行分析

parse_line_action system/core/init/ init_parser.c 對action section的每一行獨立的命令進行分析

action_for_each_trigger system/core/init/ init_parser.c 觸發某個action的執行 

action_add_queue_tail system/core/init/ init_parser.c 將某個action的從action_list加到action_queue

execute_one_command system/core/init/init.c 執行當前action的一個command

action_remove_queue_head system/core/init/ init_parser.c 從action_queue鏈表上移除頭結點(action)

do_class_start system/core/init/ builtins.c class_start default對應的入口函數，主要用於啓動native service

service_for_each_class system/core/init/ init_parser.c 遍歷service_list鏈表上的全部結點

service_start_if_not_disabled system/core/init/ builtins.c 判斷service的flag是否disabled，若是不是，則調用相關函數，準備啓動service

service_start system/core/init/init.c 啓動service的主要入口函數，設置service數據結構的相關數據結構後，調用fork建立一個新的進行，而後調用execve執行新的service

fork Lib function(ulibc) 進程建立函數

execve Lib function(ulibc) 調用執行新的service

poll Lib function(ulibc) 查詢property_set_fd，signal_fd和keychord_fd文件句柄是否有服務請求

handle_property_set_fd system/core/init/property_service.c 處理系統屬性服務請求，如：service, wlan和dhcp等等

handle_keychord system/core/init/keycords.c 處理註冊在service structure上的keychord，一般是啓動service

handle_signalsystem/core/init/signal_handler.c處理SIGCHLD signal