Android系统启动流程——init进程

配置文件：system/rootdir/init.rc

    init进程是一个由内核启动的用户级进程。内核自行启动之后（已经被载入内存，开始运行并已初始化所有设备驱动程序和数据结构等），通过启动一个用户级程序init的方式完成引导过程。Init始终是第一个进程，可以说它是root进程或者说是后续所有进程的父进程。

    Init进程的作用包括：文件夹建立，挂载，rc文件解析，属性设置，启动服务，执行动作，socket监听……启动过程就是代码init.c中main函数执行过程。

(1)   初始化log系统

(2)  解析/init.rc和/init.{hardware}.rc文件

(3)  执行.rc文件中的early-init action

(4)  设备初始化，如/dev下创建所有设备节点，下载firmwares

(5)   初始化属性

(6)  执行init action

(7)   开启属性服务

(8)  执行early-boot和boot action

(9)  执行propertyaction

(10)  进入无限循环，等待device/property set/child process退出

rc文件解析</system/core/init.rc >

Init进程启动后，解析init.rc及init.{hardware}.rc初始化脚本文件。脚本被直接安装到目标系统的根文件系统中，,使用方法参考system/core/init/readme.txt，关键字参考system/core/init/keyword.h。Android初始化语言由四大类型的声明组成，即Commands（命令）、Actions（动作）、Services（服务）、以及Options（选项）。 

• Command（命令）

Command是一些基本的操作，主要有以下常用命令：

命令	说明
sysclktz <mins_west_of_gmt>	设置系统时钟基准（0代表时钟滴答以格林威治平均时（GMT）为准）
exec <path> [ <argument> ]*	创建和执行一个程序（<path>）。在程序完全执行前，init将会阻塞。
export <name><value>	在全局环境变量中设在环境变量<name>为<value>，所有在这命令之后运行的进程所继承
ifup <interface>	启动网络接口<interface>
import <filename>	导入一个init配置文件。
hostname <name>	设置主机名。
chmod <octal-mode><path>	更改文件访问权限。
chown <owner><group><path>	更改文件的所有者和组。
class_start <serviceclass>	启动所有指定服务类别下的未运行服务。
class_stop <serviceclass>	停止指定服务类下的所有已运行的服务。
domainname <name>	设置域名。
insmod <path>	加载<path>中的模块。
mkdir <path> [mode] [owner] [group]	创建一个目录<path>，可以选择性地指定mode、owner以及group。如果没有指定，默认的权限为755，并属于root用户和root组。
mount <type><device><dir> [ <mountoption> ]*	试图在目录<dir>挂载指定的设备。<device>可以是以 mtd@name 的形式指定一个mtd块设备。<mountoption>包括 "ro"、"rw"、"remount"、"noatime"
setprop <name><value>	设置系统属性<name>为<value>值。
setrlimit <resource><cur><max>	设置<resource>的rlimit（资源限制）。
start <service>	启动指定服务（如果此服务还未运行）。
stop <service>	停止指定服务（如果此服务在运行中）。
symlink <target><path>	创建一个指向<path>的软连接<target>。
trigger <event>	触发一个事件。
write <path><string> [ <string> ]*	打开路径为<path>的一个文件，并写入一个或多个字符串。

 

• Action（动作）

Actions的语法如下：

   on<trigger>
      <command1>
      <command2>
      <command3>

Actions其实就是一序列的Commands（命令）。每个Actions都有一个trigger（触发器），用来决定action的执行时间。当trigger被触发时，action会被加入到执行队列的末尾，除非它已经在队列里了。队列中的每一个action都被依次提取出，而这个action中的每个command（命令）将被依次执行。

• Services（服务）

Services的语法如下：

service <name><pathname> [<argument> ]*

<option>

<option>

     ...

name：服务名

pathname：当前服务对应的程序位置

option：当前服务设置的选项

 

Services（服务）其实就是一个程序，一个本地守护进程，它被init进程启动，并在退出时可选择让其重启。

• Options（选项）

Options（选项）是对Services（服务）的描述，决定了Services的运行机制，状态和功能。它们影响Services（服务）在何时以何种方式运行。

Service Options	说明
critical	说明这是一个对于设备关键的服务。如果他四分钟内退出大于四次，系统将会重启并进入recovery（恢复）模式。
disabled	说明这个服务不会同与他同trigger（触发器）下的服务自动启动。他必须被明确的按名启动。
setenv <name><value>	在进程启动时将环境变量<name>设置为<value>。
socket <name><type><perm> [ <user> [ <group> ] ]	创建一个Uinx域的名为/dev/socket/<name>的套接字，并传递它的文件描述符给已启动的进程。<type>必须是 "dgram"或"stream"。User 和 group默认为0。
user <username>	在启动这个服务前改变该服务的用户名。此时默认为root。（？？？有可能的话应该默认为nobody）。当前，如果你的进程要求Linux capabilities（能力），你无法使用这个命令。即使你是root，你也必须在程序中请求capabilities（能力）。然后降到你想要的 uid。
group <groupname> [ <groupname> ]*	在启动这个服务前改变该服务的组名。除了（必需的）第一个组名，附加的组名通常被用于设置进程的补充组（通过setgroups()）。此时默认为root。（？？？有可能的话应该默认为nobody）。
oneshot	服务仅运行一次，退出时不重启。
class <name>	指定一个Service类别，name为类别名。所有同一类的服务可以同时启动和停止。如果Service没有显式的指定类别，则默认为"default"服务。
onrestart	当服务重启，执行后面的命令。

•  Properties（属性）

是系统中使用的一些值，可以进行设置和读取。

setpropro.FOREGROUND_APP_MEM 1536
setprop ro.sf.hwrotation 90   

onproperty:ro.kernel.qemu=1
    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。

 

在init.rc中，定义了以下Actions：

Action	功能
early-init	在所有Action中最先启动，用于启动ueventd，设置init进程以及它创建的子进程的优先级，设置init进程的安全环境。
init	设置全局环境，为cpu accounting创建cgroup（资源控制）挂载点。导出必要的环境变量、构建根文件系统的目录结构、配置内核属性等一些和Android系统初始化化相关内容
fs	挂载Android的文件系统，主要挂载system.img和userdata.img映像
post-fs	该Action会在文件系统挂载完毕之后触发运行，将根文件系统挂载为只读，用于保护系统文件，修改文件或目录访问权限等
post-fs-data	改变/data目录以及它的子目录的访问权限。
boot	配置网络、配置系统进程的运行优先级。用于内存管理、修改系统服务和守护进程的访问权限，启动所有的默认Service。
property:ro.secure=0	属性触发器action，当属性ro.secure值为0时触发执行，用于在非安全系统模式时启动console终端。
property:ro.kernel.qemu=1	属性触发器action，当属性ro.kernel.qemu值为1时触发执行，用于运行在模拟器时开启adbd调试桥服务端。
property:persist.service.adb.enable	属性触发器action，用于控制adbd调试桥服务端。

     除了上述在init.rc里显式定义的Action，在system/core/init/init.c中还定义了一些内建Action：

Action	功能
wait_for_coldboot_done	用于等待机器冷启动完毕
property_init	初始化属性存储区及加载配置文件中的属性
keychord_init	初始化组合键服务
console_init	初始化console终端
set_init_properties	设备property的一些初始值
property_service_init	初始化属性服务
signal_init	Init进程信号处理初始化
check_startup	检测属性服务及信号处理已经就绪
queue_propety_triggers	将所有属性触发Action添加到Action列表中等待运行。
*  bootchart_init	根据内核配置决定是否会运行，bootchart是linux启动过程性能分析工具

    上述Action依次被init进程解释，放到action_list链表里，每个action_list节点都有一个commands链表存储所有Command，init进程从action_list依次触发每一个action，该action里的commands里的命令依次被执行，init.rc中所有Actions如图所示：

 

init.rc中Actions的执行流程

图中queue_property_triggers触发属性Actions，即：on property:xxx=xxx形式的Action。boot是最后一个被执行的Action，在boot的commands链表里，最后一个命令是class_startdefault，该命令用于启动所有未设置class分类的Service。

服务启动

    Init启动各种服务：adbd, servicemanager, vold, ril-daemon,debuggerd, surfaceflinger, zygote, media……对于service，这里会给每个服务建立一个struct service的结构体，全部挂入链表service_list之中，在init最后才启动。 

    此时，可以看到Android的logo了。