Android內核開發：圖解Android系統的啓動過程

本文是《Android內核開發》系列的第六篇文章，前面的幾篇文章介紹了Android內核開發相關的基礎知識，包括：Android源碼的下載、版本和分支介紹、編譯和燒寫等等，從本文起就要開始真正地進行Android內核的學習及實戰了。

學習任何軟硬件系統，研究系統啓動過程都是一種很是有效地起步手段，搞Android內核開發也不例外。網上有不少文章對Android啓動相關代碼進行分析和走讀，你們能夠先搜索閱讀一下，我我的更喜歡更加直觀的方式去理解未知的東西，包括圖、表、系統輸出的log信息等等，所以，本文準備經過一些流程圖和log信息，來探索一下Android的啓動過程。

首先，給出一張圖，圖片來自這裏，我以爲它畫得很好，就引用過來了，幫助你們理解和分析。

 

第一階段：Android設備上電後，首先會從處理器片上ROM的啓動引導代碼開始執行，片上ROM會尋找Bootloader代碼，並加載到內存。（這一步由「芯片廠商」負責設計和實現）

 

第二階段：Bootloader開始執行，首先負責完成硬件的初始化，而後找到Linux內核代碼，並加載到內存。（這一步由「設備廠商」負責設計和實現）

 

第三階段：Linux內核開始啓動，初始化各類軟硬件環境，加載驅動程序，掛載根文件系統，並執行init程序，由此開啓Android的世界。（這一步則是Android內核開發過程當中須要涉及的地方）

 

Android系統以及各大Linux的發行版，他們的Linux內核部分啓動過程都是差很少的，他們之間最大的區別就在於init程序的不一樣，由於init程序決定了系統在啓動過程當中，究竟會啓動哪些守護進程和服務，以及呈現出怎樣的一個用戶UI界面。

 

所以，init程序是分析Android啓動過程當中最核心的程序。

 

對應的代碼位於：system/core/init/init.c，工做內容如圖所示（圖片來自《Embedded Android》這本書）：

 

 

init程序最核心的工做主要有3點：

 

（1） 建立和掛載一些系統目錄/設備節點，設置權限，如：/dev, /proc, and /sys

 

（2） 解析 init.rc 和 init.<hardware>.rc，並啓動屬性服務，以及一系列的服務和進程。

 

（3） 顯示boot logo，默認是「Android」字樣

 

其中，最重要的步驟是第二步，一系列的Android服務在這時被啓動起來，其實Android系統的啓動最重要的過程也就是各個系統服務的啓動，由於系統全部的功能都是依賴這些服務來完成的，好比啓動應用程序，撥打電話，使用WIFI或者藍牙，播放音視頻等等，只要這些服務都能正常地啓動起來而且正常工做，整個Android系統也就完成了本身的啓動。

 

這些服務包含2部分，一部分是本地服務，另外一部分是Android服務，全部的這些服務都會向ServiceManager進程註冊，由它統一管理，這些服務的啓動過程介紹以下：

 

（1）本地服務

 

本地服務是指運行在C++層的系統守護進程，一部分本地服務是init進程直接啓動的，它們定義在init.rc腳本和init.<hardware>.rc中，如 ueventd、servicemanager、debuggerd、rild、mediaserver等。還有一部分本地服務，是由這些本地服務進一步建立的，如mediaserver服務會啓動AudioFlinger, MediaPlayerService， 以及 CameraService 等本地服務。

 

咱們能夠經過查看init.rc和init.<hardware>.rc文件找出具體有哪些本地服務被init進程直接啓動了，這些文件的位置：system/core/rootdir/

 

注意，每個由init直接啓動的本地服務都是一個獨立的Linux進程，在系統啓動之後，咱們經過adb shell命令進入手機後，輸入top命令就能夠查看到這些本地進程的存在：

 

 

（2）Android服務

 

Android服務是指運行在Dalvik虛擬機進程中的服務，這些服務的建立過程描述以下：

 

init進程會執行app_process程序，建立Zygote進程，它是Android系統最重要的進程，全部後續的Android應用程序都是由它fork出來的。

 

Zygote進程會首先fork出"SystemServer"進程，"SystemServer"進程的所有任務就是將全部的Android核心服務啓動起來，這些服務包括：

 

 

當全部的服務都啓動完畢後，SystemServer會打印出「Making services ready」，而後經過ActivityManager啓動Home界面，併發送「ACTION_BOOT_COMPLETED」廣播消息。

 

注意，這些Android服務並無各類運行在獨立的進程中，它們由SystemServer以線程的方式建立，因此都運行在同一個進程中，即SystemServer進程中。

 

（3） 小結

 

上面的幾張圖我總以爲還不夠盡興，所以文章最後，再給出一張圖幫助你們加深一下理解，這幅圖來自《Improving the Boot Time of the Android OS》這篇論文。

 

關於圖解Android系統的啓動過程就介紹到這裏了

 

結束語

 

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