Android(安卓)根文件系统启动分析

nit进程是Android启动后系统执行的第一个名称为init的可执行程序。这个程序以一个守护进程的方式运行，它提供了以下功能：
设备管理
解析启动脚本
执行启动脚本中的基本功能
执行启动脚本中的各种功能

1、init可执行程序

init可执行文件是系统运行的第一个用户空间程序，它以守护进程的方式运行。因此这个程序的init.c文件包含main函数的入口，基本分析如下：
int main(int argc, char **argv){ (省略若干。。。) umask(0);
/*对umask进行清零。*/
mkdir("/dev", 0755);
/*为rootfs建立必要的文件夹，并挂载适当的分区。 */
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);
/*创建/dev/null和/dev/kmsg节点*/
open_devnull_stdio();
log_init();
/*解析/init.rc，将所有服务和操作信息加入链表。*/
INFO("reading config file ");
parse_config_file("/init.rc");
/*获取内核命令行参数*/
qemu_init();
import_kernel_cmdline(0);
/*先从上一步获得的全局变量中获取信息硬件信息和版本号，如果没有则从/proc/cpuinfo中提取， *并保存到全局变量。根据硬件信息选择一个/init.(硬件).rc，并解析，将服务和操作信息加入链表。 */
get_hardware_name();
snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);
parse_config_file(tmp);
/*执行链表中带有“early-init”触发的的命令。*/
action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);
drain_action_queue();
/*遍历/sys文件夹，是内核产生设备添加事件(为了自动产生设备节点)。 *初始化属性系统，并导入初始化属性文件。用于在系统运行过程中动态创建设备节点、删除设备节点等操作 */
INFO("device init ");
device_fd = device_init();
property_init();
// 从属性系统中得到ro.debuggable，若为1，则初始化keychord监听。
debuggable = property_get("ro.debuggable");
if (debuggable && !strcmp(debuggable, "1"))
{
keychord_fd = open_keychord();
}
/*打开console，如果cmdline中没有指定的console则打开默认的/dev/console*/
if (console[0])
{ snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/dev/%s", console);
console_name = strdup(tmp);
}
fd = open(console_name, O_RDWR);
if (fd >= 0) have_console = 1;
close(fd);
/*读取/initlogo.rle(一张位图)，如果成功则在/dev/graphics/fb0 显示Logo,如果失败则将/dev/tty0 *设为TEXT模式并打开/dev/tty0,输出文本ANDROID(本人修改为Zhao Rui Jia做为启动项目的修改)。 */
if( load_565rle_image(INIT_IMAGE_FILE) )
{ fd = open("/dev/tty0", O_WRONLY);
if (fd >= 0)
{
const char *msg; msg = " " " " " " " " " " " " " " // console is 40 cols x 30 lines " " " " " " " " " " " " " " /*" A N D R O I D ";*/ " z h a o R u i J i a"; write(fd, msg, strlen(msg)); close(fd);
}
}
/* 判断cmdline 中的??，并设置属性系统中的参数: * 1、如果 bootmode为 * - factory,设置ro.factorytest值为1 * - factory2,设置ro.factorytest值为2 * - 其他的韵ro.factorytest值?0 * 2、如果有serialno参数，则设置ro.serialno，否则为"" * 3、如果有bootmod参数，则设置ro.bootmod，否则为"unknown" * 4、如果有baseband参数，则设置ro.baseband，否则为"unknown" * 5、如果有carrier参数，则设置ro.carrier，否则为"unknown" * 6、如果有bootloader参数，则设置ro.bootloader，否则为"unknown" * 7、通过全局变量(前面从/proc/cpuinfo中提取的)设置ro.hardware和ro.version。 */
if (qemu[0]) import_kernel_cmdline(1);
if (!strcmp(bootmode,"factory")) property_set("ro.factorytest", "1");
else if (!strcmp(bootmode,"factory2")) property_set("ro.factorytest", "2");
else property_set("ro.factorytest", "0");
property_set("ro.serialno", serialno[0] ? serialno : "");
property_set("ro.bootmode", bootmode[0] ? bootmode : "unknown");
property_set("ro.baseband", baseband[0] ? baseband : "unknown");
property_set("ro.carrier", carrier[0] ? carrier : "unknown");
property_set("ro.bootloader", bootloader[0] ? bootloader : "unknown");
property_set("ro.hardware", hardware); snprintf(tmp, PROP_VALUE_MAX, "%d", revision);
property_set("ro.revision", tmp); /*执行所有触发标识为init的action。*/
action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);
drain_action_queue(); property_set_fd = start_property_service();
/* 为sigchld handler创建信号机制*/
if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, s) == 0)
{ signal_fd = s[0]; signal_recv_fd = s[1];
fcntl(s[0], F_SETFD, FD_CLOEXEC);
fcntl(s[0], F_SETFL, O_NONBLOCK);
fcntl(s[1], F_SETFD, FD_CLOEXEC);
fcntl(s[1], F_SETFL, O_NONBLOCK);
}
/* 确认所有初始化工作完成 * device_fd(device init 完成) * property_set_fd(property server start 完成) * signal_recv_fd (信号机制建立) */
if ((device_fd < 0) || (property_set_fd < 0) || (signal_recv_fd < 0))
{
ERROR("init startup failure ");
return 1;
}
/* 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); drain_action_queue(); /* run all property triggers based on current state of the properties */
queue_all_property_triggers();
drain_action_queue();
/* enable property triggers */
property_triggers_enabled = 1;
/* * 注册轮询事件: * - device_fd * - property_set_fd * -signal_recv_fd * -如果有keychord，则注册keychord_fd */
ufds[0].fd = device_fd;
ufds[0].events = POLLIN;
ufds[1].fd = property_set_fd;
ufds[1].events = POLLIN;
ufds[2].fd = signal_recv_fd;
ufds[2].events = POLLIN;
fd_count = 3;
if (keychord_fd > 0)
{
ufds[3].fd = keychord_fd;
ufds[3].events = POLLIN; fd_count++;
}
else {
ufds[3].events = 0;
ufds[3].revents = 0;
}
/*如果支持BOOTCHART,则初始化BOOTCHART*/
#if BOOTCHART bootchart_count = bootchart_init();
if (bootchart_count < 0)
{
ERROR("bootcharting init failure ");
}
else if (bootchart_count > 0)
{
NOTICE("bootcharting started (period=%d ms) ", bootchart_count*BOOTCHART_POLLING_MS);
}
else {
NOTICE("bootcharting ignored ");
}
#endif
/* *进入主进程循环: * - 重置轮询事件的接受状态，revents为0 * - 查询action队列并执行。 * - 重启需要重启的服务 * - 轮询注册的事件 * - 如果signal_recv_fd的revents为POLLIN，则得到一个信号，获取并处理 * -
如果device_fd的revents为POLLIN,调用handle_device_fd * - 如果property_fd的revents为POLLIN,调用handle_property_set_fd * - 如果keychord_fd的revents为POLLIN,调用handle_keychord */
for(;;)
{
int nr, i, timeout = -1;
for (i = 0; i < fd_count; i++) ufds.revents = 0;
drain_action_queue();
restart_processes();
if (process_needs_restart)
{
timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000;
if (timeout < 0) timeout = 0;
}
#if BOOTCHART if (bootchart_count > 0)
{
if (timeout < 0 || timeout > BOOTCHART_POLLING_MS) timeout = BOOTCHART_POLLING_MS;
if (bootchart_step() < 0 || --bootchart_count == 0)
{
bootchart_finish();
bootchart_count = 0;
}
}
#endif nr = poll(ufds, fd_count, timeout);
if (nr <= 0) continue;
if (ufds[2].revents == POLLIN)
{
/* we got a SIGCHLD - reap and restart as needed */
read(signal_recv_fd, tmp, sizeof(tmp));
while (!wait_for_one_process(0)) ;
continue;
}
if (ufds[0].revents == POLLIN) handle_device_fd(device_fd);
if (ufds[1].revents == POLLIN) handle_property_set_fd(property_set_fd);
if (ufds[3].revents == POLLIN) handle_keychord(keychord_fd); } return 0;}

2、启动脚本init.rc

在Android中使用启动脚本init.rc,可以在系统的初始化过程中进行一些简单的初始化操作。这个脚本被直接安装到目标系统的根文件系统中，被init可执行程序解析。 init.rc是在init启动后被执行的启动脚本，其余发主要包含了以下内容：
Commands：命令
Actions：动作
Triggers:触发条件
Services：服务
Options：选项
Propertise：属性
Commands是一些基本的操作，例如：
mkdir /sdcard 0000 system system mkdir /system mkdir /data 0771 system system mkdir /cache 0770 system cache mkdir /config 0500 root root mkdir /sqlite_stmt_journals 01777 root root mount tmpfs tmpfs /sqlite_stmt_journals size=4m
这些命令在init可执行程序中被解析，然后调用相关的函数来实现。 Actions(动作)表示一系列的命令，通常在Triggers(触发条件)中调用，动作和触发条件例如：
on init export PATH /sbin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin
init表示一个触发条件，这个触发事件发生后，进行设置环境变量和建立目录的操作称为一个“动作” Services(服务)通常表示启动一个可执行程序，Options(选项)是服务的附加内容，用于配合服务使用。
service vold /system/bin/vold socket vold stream 0660 root mountservice bootsound /system/bin/playmp3 user media group audio oneshot
vold 和bootsound分别是两个服务的名称，/system/bin/vold和/system/bin/playmp3分别是他们所对应的可执行程序。 socket、user、group、oneshot就是配合服务使用的选项。 Properties(属性)是系统中使用的一些值，可以进行设置和读取。
setprop ro.FOREGROUND_APP_MEM 1536 setprop ro.VISIBLE_APP_MEM 2048 start adbd
setprop 用于设置属性，on property可以用于判断属性，这里的属性在整个Android系统运行中都是一致的。
综上如果想要修改启动过程只需要修改init.c或者init.rc里的内容即可，本人只做了修改启动界面显示的实验

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