Android(安卓)9.0 系统启动流程
16lz
2022-04-26
本篇文章主要介绍 Android 开发中的部分知识点，通过阅读本篇文章，您将收获以下内容:
一、启动流程概述
二、Android启动分析
三、init 进程启动分析
四、init 启动脚本分析
五、init 进程分析
六、init 脚本执行
七、init 进程守护
八、init rc 脚本启动Zygote
九、启动分析小结
一、 启动流程概述
Android启动流程跟 Linux启动类似，大致分为如下五个阶段。
- 1.开机上电，加载固化的
ROM。 - 2.加载
BootLoader，拉起Android OS。 - 3.加载
Uboot，初始外设，引导Kernel启动等。 - 4.启动
Kernel，加载驱动，硬件。 - 5.启动
Android，挂载分区，加载驱动、服务，init进程等。
Android系统启动大致过程如下：
Android 启动过程
由于水平有限，无法深入了理解驱动层代码，本文主要对 Android上层启动流程进行分析。
二、Android启动分析
Uboot启动Kernel完成系统设置后，会首先在系统中寻找init.rc文件（文件多存放在/system/core/init目录下）,并启动init进程。
Android启动 主要包含如下两种
- 1.启动脚本
- 2.Zygote 启动
Android 启动分析主要内容如下：
Android 启动分析
三、init 进程启动分析
Init进程是是Android启动的第一个进程，进程号为1，是Android的系统启动的核心进程，主要用来创建Zygote、属性服务等。源码主要存在\system\core\init目录下。
常见init.xxx.rc 进程如下：
常见init.xxx.rc 进程
init 进程的入口 main 函数init.cpp 中的main 函数，是init进程的入口函数（代码路径：\system\core\init\init.cpp）
main 函数主要做的事情
1.创建挂载启动所需的文件系统（tmpfs、 devpts、 proc、 sysfs、 selinuxfs等）。
2.初始化并启动属性服务
3.解析init.rc 脚本配置文件，并启动Zygote 进程。
init 进程
init.cpp main 函数实现代码如下：
int main(int argc, char** argv) { if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd")) { return ueventd_main(argc, argv); } if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd")) { //启动看门狗函数 return watchdogd_main(argc, argv); } if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "subcontext")) { InitKernelLogging(argv); const BuiltinFunctionMap function_map; return SubcontextMain(argc, argv, &function_map); } if (REBOOT_BOOTLOADER_ON_PANIC) { InstallRebootSignalHandlers(); } bool is_first_stage = (getenv("INIT_SECOND_STAGE") == nullptr); //启动第一阶段 if (is_first_stage) { boot_clock::time_point start_time = boot_clock::now(); // 清理 umask. umask(0); clearenv(); setenv("PATH", _PATH_DEFPATH, 1); // 在RAM内存上获取基本的文件系统，剩余的被 rc 文件所用 mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755"); mkdir("/dev/pts", 0755); mkdir("/dev/socket", 0755); mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL); #define MAKE_STR(x) __STRING(x) mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC)); // 非特权应用不能使用 Android 命令行 chmod("/proc/cmdline", 0440); gid_t groups[] = { AID_READPROC }; setgroups(arraysize(groups), groups); mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL); mount("selinuxfs", "/sys/fs/selinux", "selinuxfs", 0, NULL); mknod("/dev/kmsg", S_IFCHR | 0600, makedev(1, 11)); if constexpr (WORLD_WRITABLE_KMSG) { mknod("/dev/kmsg_debug", S_IFCHR | 0622, makedev(1, 11)); } mknod("/dev/random", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 8)); mknod("/dev/urandom", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 9)); // Mount staging areas for devices managed by vold // See storage config details at http://source.android.com/devices/storage/ mount("tmpfs", "/mnt", "tmpfs", MS_NOEXEC | MS_NOSUID | MS_NODEV, "mode=0755,uid=0,gid=1000"); //创建可供读写的 vendor目录 mkdir("/mnt/vendor", 0755); // 在/dev目录下挂载好 tmpfs 以及 kmsg // 这样就可以初始化 /kernel Log 系统，供用户打印log InitKernelLogging(argv); LOG(INFO) << "init first stage started!"; if (!DoFirstStageMount()) { LOG(FATAL) << "Failed to mount required partitions early ..."; } SetInitAvbVersionInRecovery(); // Enable seccomp if global boot option was passed (otherwise it is enabled in zygote). global_seccomp(); // 优先加载selinux log系统， 紧接着初始化selinux SelinuxSetupKernelLogging(); SelinuxInitialize(); // 添加 selinux 是否启动成功的log if (selinux_android_restorecon("/init", 0) == -1) { PLOG(FATAL) << "restorecon failed of /init failed"; } setenv("INIT_SECOND_STAGE", "true", 1); static constexpr uint32_t kNanosecondsPerMillisecond = 1e6; uint64_t start_ms = start_time.time_since_epoch().count() / kNanosecondsPerMillisecond; setenv("INIT_STARTED_AT", std::to_string(start_ms).c_str(), 1); char* path = argv[0]; char* args[] = { path, nullptr }; execv(path, args); // execv() only returns if an error happened, in which case we // panic and never fall through this conditional. PLOG(FATAL) << "execv(\"" << path << "\") failed"; } //启动第二阶段 InitKernelLogging(argv); LOG(INFO) << "init second stage started!"; // Set up a session keyring that all processes will have access to. It // will hold things like FBE encryption keys. No process should override // its session keyring. keyctl_get_keyring_ID(KEY_SPEC_SESSION_KEYRING, 1); // Indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc. close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000)); //初始化属性 property_init(); // If arguments are passed both on the command line and in DT, // properties set in DT always have priority over the command-line ones. process_kernel_dt(); process_kernel_cmdline(); // Propagate the kernel variables to internal variables // used by init as well as the current required properties. export_kernel_boot_props(); // Make the time that init started available for bootstat to log. property_set("ro.boottime.init", getenv("INIT_STARTED_AT")); property_set("ro.boottime.init.selinux", getenv("INIT_SELINUX_TOOK")); // Set libavb version for Framework-only OTA match in Treble build. const char* avb_version = getenv("INIT_AVB_VERSION"); if (avb_version) property_set("ro.boot.avb_version", avb_version); // 清空设置的环境变量 unsetenv("INIT_SECOND_STAGE"); unsetenv("INIT_STARTED_AT"); unsetenv("INIT_SELINUX_TOOK"); unsetenv("INIT_AVB_VERSION"); // 设置第二阶段的selinux SelinuxSetupKernelLogging(); SelabelInitialize(); SelinuxRestoreContext(); //创建 epoll 句柄 epoll_fd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC); if (epoll_fd == -1) { PLOG(FATAL) << "epoll_create1 failed"; } //设置 子进程处理函数 sigchld_handler_init(); if (!IsRebootCapable()) { // If init does not have the CAP_SYS_BOOT capability, it is running in a container. // In that case, receiving SIGTERM will cause the system to shut down. InstallSigtermHandler(); } LoadRscRoProps(); property_load_boot_defaults(); export_oem_lock_status(); //启动属性服务 start_property_service(); //为USB存储设置udc Contorller, sys/class/udc set_usb_controller(); const BuiltinFunctionMap function_map; Action::set_function_map(&function_map); subcontexts = InitializeSubcontexts(); ActionManager& am = ActionManager::GetInstance(); ServiceList& sm = ServiceList::GetInstance(); LoadBootScripts(am, sm); // Turning this on and letting the INFO logging be discarded adds 0.2s to // Nexus 9 boot time, so it's disabled by default. if (false) DumpState(); am.QueueEventTrigger("early-init"); // Queue an action that waits for coldboot done so we know ueventd has set up all of /dev... am.QueueBuiltinAction(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done"); // ... so that we can start queuing up actions that require stuff from /dev. am.QueueBuiltinAction(MixHwrngIntoLinuxRngAction, "MixHwrngIntoLinuxRng"); am.QueueBuiltinAction(SetMmapRndBitsAction, "SetMmapRndBits"); am.QueueBuiltinAction(SetKptrRestrictAction, "SetKptrRestrict"); am.QueueBuiltinAction(keychord_init_action, "keychord_init"); am.QueueBuiltinAction(console_init_action, "console_init"); // Trigger all the boot actions to get us started. am.QueueEventTrigger("init"); // Repeat mix_hwrng_into_linux_rng in case /dev/hw_random or /dev/random // wasn't ready immediately after wait_for_coldboot_done am.QueueBuiltinAction(MixHwrngIntoLinuxRngAction, "MixHwrngIntoLinuxRng"); // Don't mount filesystems or start core system services in charger mode. std::string bootmode = GetProperty("ro.bootmode", ""); if (bootmode == "charger") { am.QueueEventTrigger("charger"); } else { am.QueueEventTrigger("late-init"); } // Run all property triggers based on current state of the properties. am.QueueBuiltinAction(queue_property_triggers_action, "queue_property_triggers"); while (true) { // By default, sleep until something happens. int epoll_timeout_ms = -1; if (do_shutdown && !shutting_down) { do_shutdown = false; if (HandlePowerctlMessage(shutdown_command)) { shutting_down = true; } } if (!(waiting_for_prop || Service::is_exec_service_running())) { am.ExecuteOneCommand(); } if (!(waiting_for_prop || Service::is_exec_service_running())) { if (!shutting_down) { auto next_process_restart_time = RestartProcesses(); // If there's a process that needs restarting, wake up in time for that. if (next_process_restart_time) { epoll_timeout_ms = std::chrono::ceil( *next_process_restart_time - boot_clock::now()) .count(); if (epoll_timeout_ms < 0) epoll_timeout_ms = 0; } } // If there's more work to do, wake up again immediately. if (am.HasMoreCommands()) epoll_timeout_ms = 0; } epoll_event ev; int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, epoll_timeout_ms)); if (nr == -1) { PLOG(ERROR) << "epoll_wait failed"; } else if (nr == 1) { ((void (*)()) ev.data.ptr)(); } } return 0;} Init 进程源码分析
Init 进程源码分析
基于MTK 平台 init.cpp 源码分析
基于MTK 平台 init.cpp 主要作用
四、 init 启动脚本分析
init.rc 路径 一般在system/core/rootdir下，init脚本是有Android 初始化语言编写。
Android Init Language 语句类型：
- 1.Action
- 2.Command
- 3.Service
- 4.Option
- 5.Import
init.rc分析
Android 启动脚本
init.rc on
init.rc services
init.rc import
五、init 进程分析
init 进程分析
init 解析脚本分析
init 事件列表
init 事件结构
六 、init 脚本执行
init 进程解析和执行
启动脚本解析结果
整理事件列表
init 构建事件
Service 事件分类
init 进程执行命令和启动服务
七、init 进程守护
init进程处理消息事件
-
- 根据
Shell或者系统中消息设置系统prop
- 根据
-
- 守护系统服务，如果服务退出，重启退出的服务。
init守护进程
init 处理 prop 消息分析
init 守护服务分析
八、init rc 脚本启动Zygote
Zygote 的 classname 为main.init.rc文件配置代码如下：
... ... on nonencrypted class_start main class_start late_starton property:sys.init_log_level=* loglevel ${sys.init_log_level}... ...九、启动分析小结
启动分析小结
xmind 小结文件下载地址如下：
小结源文件下载地址
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