android系统启动过程

1.0整体流程

1.1. 内核启动：内核完成系统启动，初始化系统服务和驱动。
1.2. Init进程启动：init 是用户空间的第一个进程（PID=1），解析 init.rc 脚本，管理服务生命周期。

• 挂载早期文件：如 /dev、/proc。
• 启动 ueventd 守护进程：创建设备节点并设置权限。
• 启动 logd 日志服务。

1.3. 核心服务启动：由 init.rc 触发。

• servicemanager：Binder 的核心组件，管理跨进程通信。
• healthd：电池状态监控。
• lmkd：内存不足时终止低优先级进程。

1.4. Zygote进程孵化：init.rc 中定义的 zygote-start 触发器启动 Zygote 进程。

• 预加载类和资源：如主题、布局，提升应用启动速度。
• 主 Zygote（app_process）和 WebView Zygote（专用于渲染 WebView）。

1.5. System Server 进程启动：由 Zygote fork 并执行 com.android.server.SystemServer。

• 启动核心系统服务：
  • 引导服务：ActivityManagerService（AMS）：管理应用生命周期。
  • PowerManagerService：电源管理。
  • PackageManagerService（PMS）：应用安装与权限控制。
  • 核心服务：WindowManagerService（WMS）：窗口管理。
  • DisplayManagerService：显示设备管理。
• 其他服务：NotificationManagerService：通知系统。InputMethodManagerService：输入法管理。

1.6. 系统就绪与应用启动：SystemServer 完成服务启动后发送 BOOT_COMPLETED 广播。

• Launcher：桌面应用，由 AMS 启动。
• 系统应用：电话、短信等，通过 Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED 启动。
• 后台服务：账户同步、推送服务等。

1.7. 守护进程与独立服务：独立进程。

• surfaceflinger：图形合成服务，由 init 直接启动。
• mediaserver：多媒体服务（音频、视频编解码）。
• 网络相关：
  • netd：网络配置。
  • rild：射频通信（电话模块）。

2.0 init的执行流程

2.1、init 进程入口

1. 启动位置

   • 内核完成初始化后，通过 kernel_init 启动 /init 程序（位于 system/core/init）
   • PID=1，用户态第一个进程

2. 入口函数

   • main() 函数位于 system/core/init/init.cpp

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2.2、执行流程分解

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2.3、关键阶段详解

2.3.1. 早期初始化 (Early-init)

• 主要动作：

  # init.rc 片段
  on early-init
    start ueventd          # 创建设备节点
    mkdir /dev/memcg/memory 0700 root system
    mount tmpfs tmpfs /mnt  mode=0755,uid=0,gid=1000
  

• 核心任务：
  • 挂载 /dev, /proc, /sys 等临时文件系统
  • 启动 ueventd 守护进程（设备节点管理）

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2.3.2. 主初始化阶段 (Init)

• 触发条件：

  on init && property:ro.bootmode=normal
  

• 关键操作：
  • 属性服务初始化

    property_init();       // 初始化属性存储区
    property_load_boot_defaults(); // 加载/default.prop
    

  • SELinux 策略加载

    selinux_initialize();  // 加载/sepolicy
    

  • 启动核心服务：

    service console /system/bin/sh
        class core
        user shell
        group shell log
    

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2.3.3. 后期初始化 (Late-init)

• 触发条件：

  on late-init
  

• 核心任务：
  • 触发 zygote-start 触发器：

    trigger zygote-start   # 启动Zygote进程
    

  • 启动 surfaceflinger 显示服务
  • 发送 boot_progress 启动进度广播

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2.4、关键技术实现

2.4.1. 配置文件解析

• 文件结构：

  /system/core/rootdir/init.rc          # 主配置文件
  /system/etc/init/                      # 新增服务配置文件（Android 7.0特性）
  

• 语法规则：
  • Action：由 on <trigger> 定义（如 on boot）
  • Service：由 service <name> <path> 定义
  • Command：start, stop, class_start 等

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2.4.2. 属性服务(Property Service)

• 实现机制：

  // 代码路径：system/core/init/property_service.cpp
  void property_init() {
    init_property_area();  // 共享内存区域（/dev/__properties__）
  }
  

• 重要属性：
  • ro.*：只读属性（从/default.prop加载）
  • persist.*：持久化存储（在/data/property保存）
  • sys.*：系统运行时状态

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2.4.3. 信号处理与进程管理

• 服务重启策略：

  service zygote /system/bin/app_process
    class main
    socket zygote stream 660 root system
    onrestart restart surfaceflinger
    onrestart restart netd
  

• 关键信号：
  • SIGCHLD：子进程终止时触发服务重启检查
  • SIGTERM：系统关机时终止所有服务

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2.5、Android 7.0 新增特性

1. 更严格的SELinux策略

   • 所有系统服务默认运行在 enforcing 模式
   • 新增 neverallow 规则限制权限扩散

2. 并行启动优化

   • 通过 class_start <classname> 并行启动同类服务
   • 缩短开机时间（system_server 与 Zygote 并行初始化）

3. 服务监控增强

   • 引入 seccomp 过滤器限制系统调用
   • 增加 cgroup 内存控制（防止OOM）

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2.6、调试方法

1. 查看启动日志：

   adb logcat -b events | grep "boot_progress"
   

2. 检查服务状态：

   adb shell getprop | grep init.svc
   

3. 追踪属性变更：

   adb shell watchprops
   

**2.7、源码位置

• 主入口文件：

  system/core/init/init.cpp   # 核心逻辑（不同版本路径可能略有差异）
  

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2.8、核心功能实现

2.8.1. 初始化阶段 (main() 函数)

int main(int argc, char** argv) {
    // 1. 初始化内核日志（/dev/kmsg）
    InitKernelLogging(argv);

    // 2. 创建基础目录（/dev, /proc, /sys 等）
    CreateEssentialDirectories();

    // 3. 解析 init.rc 配置文件
    LoadBootScripts();

    // 4. 启动服务管理和属性系统
    StartPropertyService();
    ProcessKernelCmdline();

    // 5. 进入事件循环
    while (true) {
        epoll_wait(...);  // 监听事件（设备插拔、信号、属性变更等）
        ExecuteCommands();// 执行触发动作
    }
}

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2.8.2. 解析 init.rc 文件

关键代码流程：

1. 入口函数：

   void LoadBootScripts() {
       Parser parser = CreateParser();  // 创建解析器对象
       parser.ParseConfig("/init.rc");  // 解析主配置文件
       parser.ParseConfigDir("/system/etc/init"); // 加载模块化配置
   }
   

2. 语法解析器 (Parser 类)：

   • 将 init.rc 中的 service、on、import 等指令转换为内存中的数据结构：
     • Action：表示一组命令（如 on early-init）
     • Service：表示后台服务（如 zygote）
   • 使用 SectionParser 处理不同段落的解析逻辑。

3. 示例：解析 service

   // system/core/init/service.cpp
   bool ServiceParser::ParseSection(const std::vector<std::string>& args, std::string* err) {
       // 创建 Service 对象
       auto service = std::make_unique<Service>(args[1], args[2]);
       services_.emplace_back(std::move(service));
   }
   

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2.8.3. 服务管理 (Service 类)

关键逻辑：

• 启动服务：通过 fork() 创建子进程并执行二进制文件。

  void Service::Start() {
      pid_ = fork();
      if (pid_ == 0) {
          execve(path_, args_, environ); // 执行服务程序
      }
  }
  

• 服务重启策略：

  • restart_period：定时重启
  • onrestart：定义服务退出时触发的其他动作

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2.8.4. 属性系统 (PropertyService)

实现细节：

1. 共享内存机制：
   • 属性通过 system_properties 共享内存区域存储，供所有进程读取。
2. 属性变更监听：

   void PropertyService::Start() {
       // 创建 Socket 监听属性变更请求（setprop 命令）
       socket_ = socket_local_server(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, 0666);
   }
   

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2.8.5. 触发器与动作执行

• 触发器类型：
  • boot：系统启动时触发
  • property:ro.debuggable=1：属性条件触发
• 动作队列：

  ActionManager::ExecuteOneCommand() {
      auto command = action->NextCommand(); // 从 Action 中取出命令
      ExecuteCommand(command);              // 执行命令（如 start servicename）
  }
  

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2.9、关键数据结构

1. Action 类
   • 存储一组命令（如 mkdir /dev）和触发条件。
2. Service 类
   • 管理服务的启动参数、重启策略、SELinux 上下文等。
3. Parser 类
   • 实现 init.rc 语法的词法分析和语义分析。

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2.10、调试与扩展

2.10.1. 查看 init 日志

adb logcat | grep -i "init"  # 过滤 init 进程的日志

2.10.2. 修改服务行为

• 在 Service::Start() 中添加日志输出：

  LOG(INFO) << "Starting service: " << name_;
  

2.10.3. 动态调试

adb shell stop   # 停止大部分服务
adb shell start  # 重新触发初始化流程

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2.11、Android 版本差异

• Android 8.0+：引入 apexd、hwservicemanager 等新服务，需在 init.rc 中添加对应配置。
• Android 10+：强化 first_stage_init 和 second_stage_init 的分阶段启动逻辑。

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通过分析 init.cpp 的实现，可以深入理解 Android 启动流程的控制逻辑，并为定制系统行为（如添加新服务、修改启动顺序）提供技术基础。