Android系统源码分析-从init进程开始

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原创 2022-02-09 13:56:48 8.2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

从源码角度看Android系统init进程启动过程 init进程是Linux系统中用户空间的第一个进程，进程号为1。Kernel启动后，在用户空间启动init进程，并调用/system/core/init.cpp中的main方法执行一些重要的工作。备注：本文将结合Android8.0的源码看init进程的启动过程以及init进程做了哪些重要工作。 1. init进程启动前系统的启动流程在引入init进程前，我们需要大致了解系统是如何走到init... 阅读详情

简介

Android系统底层用的是Linux，和Linux一样，init进程是Linux系统用户进程的第一个进程，它是由Linux内核（kenerl）启动的。其它所有的用户进程都是init进程的子进程。
我们从init进程来分析Android系统的启动流程。

init进程代码分析：

init进程是被kernel中的kernel_init函数通过execve系统调用进行的初始化。

init进程的代码位置：
system/core/init/init.c

init的main函数：

(1) 创建并挂载文件系统相关目录，并且赋予root权限（0755）；例如，代码中的：

    mkdir("/dev", 0755);
    mkdir("/proc", 0755);
    mkdir("/sys", 0755);

也就是说，这些目录是在Android系统运行期间由init进程创建的，而不是在编译期间创建。

(2)创建标准输入输出设备节点文件，即

open_devnull_stdio();

这个函数会在/dev目录下创建__null__设备节点文件，然后，标准输入输出，标准错误输出会重定向到这个设备节点中。

(3) 简析init.rc,%hardware%.rc文件。init.rc文件是init进程启动后执行的脚本文件。在rc文件中，启动了很多守护进程，例如，服务管理器servicemanager，rild，installd......等等。init.rc它主要包含五种类型语句：
Action、Commands、Services、Options和Import。

解析init.rc的语句是：

init_parse_config_file("/init.rc");

(4) 初始化设备id;

(5)初始化属性（property）服务;

property_init（）

Android系统中的所有进程共享系统属性值，这些属性值被保存在共享内存中，通过调用 property_init()函数，来初始化属性值；

(6) 启动property服务；

(7) 循环处理device/property，进行事件处理。包括重启（restart_processes（）函数）或终止子进程，并发送SIGCHLD信号等。

整个流程图如下：

init.c main函数代码：

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd_count = 0;
    struct pollfd ufds[4];
    char *tmpdev;
    char* debuggable;
    char tmp[32];
    int property_set_fd_init = 0;
    int signal_fd_init = 0;
    int keychord_fd_init = 0;
    bool is_charger = false;

    if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd"))
        return ueventd_main(argc, argv);

    /* clear the umask */
    umask(0);

        /* Get the basic filesystem setup we need put
         * together in the initramdisk on / and then we'll
         * let the rc file figure out the rest.
         */
    mkdir("/dev", 0755);
    mkdir("/proc", 0755);
    mkdir("/sys", 0755);

    mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "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);

        /* indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc */
    close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT, 0000));

        /* We must have some place other than / to create the
         * device nodes for kmsg and null, otherwise we won't
         * be able to remount / read-only later on.
         * Now that tmpfs is mounted on /dev, we can actually
         * talk to the outside world.
         */
    open_devnull_stdio();
    klog_init();
    property_init();

    get_hardware_name(hardware, &revision);

    process_kernel_cmdline();

......

    for(;;) {
        int nr, i, timeout = -1;

        execute_one_command();
        restart_processes();

        if (!property_set_fd_init && get_property_set_fd() > 0) {
            ufds[fd_count].fd = get_property_set_fd();
            ufds[fd_count].events = POLLIN;
            ufds[fd_count].revents = 0;
            fd_count++;
            property_set_fd_init = 1;
        }
        if (!signal_fd_init && get_signal_fd() > 0) {
            ufds[fd_count].fd = get_signal_fd();
            ufds[fd_count].events = POLLIN;
            ufds[fd_count].revents = 0;
            fd_count++;
            signal_fd_init = 1;
        }
    ......

    return 0;
}

在文件系统创建完成后，就进入了loop循环，在循环中，进行了一系列的fd（文件描述符）的初始化和设置。这些文件fd是struct pollfd结构体类型的，主要有{ device _fd , property_set_fd , signal_recv_fd , keychord_fd }4种。

device _fd：

主要设置包括sdcard在内的socket。

property_set_fd：

property的cs架构：

#define PROP_SERVICE_NAME "property_service"

signal_recv_fd and signal_fd：

//signal_recv_fd and signal_fd:

/* create a signalling mechanism for the sigchld handler */
    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);
    }

……
//read signal
read(signal_recv_fd, tmp, sizeof(tmp);
while (!wait_for_one_process(0)); //阻塞

这些文件系统，socket等的初始化都ok后，其它进程会和这些资源进行进程间通信。

下面，是一个典型的进程列表：

USER PID PPID VSIZE RSS WCHAN PC NAME

root 1 0 548 196 c00b8c14 0000d5cc S /init

root 2 0 0 0 c006bf70 00000000 S kthreadd

......

root 724 2 0 0 c0216908 00000000 S mmcqd

root 726 1 772 180 c019dbc4 afe0c1dc S /system/bin/sh

system 727 1 840 188 c022d8a0 afe0c47c S /system/bin/servicemanager

root 729 1 1920 336 ffffffff afe0c1dc S /system/bin/mountd

root 730 1 704 176 c0257854 afe0ce0c S /system/bin/debuggerd

root 731 1 4132 628 c027e2f8 afe0ce0c S /opl/bin/tcmd

root 732 1 852 248 c00b92b0 afe0c5a4 S /opl/bin/adapter

radio 733 1 12796 648 ffffffff beaab18c S /system/bin/rild

root 734 1 72000 14172 c00b92b0 afe0c5a4 S zygote

root 735 1 33848 4512 ffffffff afe0c47c S /system/bin/mediaserver

root 736 1 1080 216 c00b8c14 bedc021c S /system/bin/dbus-daemon

root 737 1 832 208 c02b6e80 afe0c1dc S /system/bin/installd

root 740 1 856 260 c00b92b0 afe0c5a4 S /opl/bin/bpd

root 741 1 828 172 c00b8c14 afe0d27c S /opl/bin/battmond

root 768 1 720 272 c02265ec afe0c1dc S /system/bin/logcat

root 769 1 716 264 c02265ec afe0c1dc S /system/bin/logcat

root 816 2 0 0 c0068eec 00000000 S battery.0

system 825 734 574128 28360 ffffffff afe0c47c S system_server

radio 877 734 158260 20040 ffffffff afe0d404 S com.android.phone

app_5 879 734 100888 13616 ffffffff afe0d404 S android.process.acore

system 882 734 144664 24296 ffffffff afe0d404 S android.process.omsservice

app_45 884 734 92304 10932 ffffffff afe0d404 S com.motorola.motohome

app_22 890 734 117068 30228 ffffffff afe0d404 S oms.home

app_3 918 734 98760 12652 ffffffff afe0d404 S oms.widgetmanager

app_5 928 734 100888 13336 ffffffff afe0d404 S com.android.inputmethod.borqs

app_24 930 734 105176 19168 ffffffff afe0d404 S com.db4o.servo.search

app_18 960 734 104180 15208 ffffffff afe0d404 S com.android.mms

app_8 979 734 118860 14044 ffffffff afe0d404 S android.process.media

app_9 991 734 91980 12264 ffffffff afe0d404 S com.android.alarmclock

app_15 998 734 103144 12908 ffffffff afe0d404 S oms.dcd

system 1018 734 94732 13792 ffffffff afe0d404 S oms.dm

app_14 1025 734 95636 13036 ffffffff afe0d404 S com.android.calendar

app_42 1041 734 93292 11316 ffffffff afe0d404 S com.motorola.smsautoreg

app_40 1090 734 97152 15192 ffffffff afe0d404 S com.motorola.mtc

app_38 1102 734 93832 12868 ffffffff afe0d404 S com.streamezzo.browser.android

app_26 1115 734 96596 15084 ffffffff afe0d404 S oms.mediacenter

app_37 1126 734 98208 15212 ffffffff afe0d404 S com.hyfsoft.docviewer

app_20 1146 734 99260 15320 ffffffff afe0d404 S com.android.music

app_47 1157 734 100204 15964 ffffffff afe0d404 S com.motorola.camera

app_11 1183 734 122672 23576 ffffffff afe0d404 S com.android.browser

app_6 1199 734 117032 20388 ffffffff afe0d404 S oms.mobilemusic

system 1244 734 99292 15940 ffffffff afe0d404 S com.android.settings

app_23 1311 734 96932 16004 ffffffff afe0d404 S oms.bru

root 1334 2 0 0 c0216908 00000000 S mmcqd

app_8 1351 734 100308 15876 ffffffff afe0d404 S com.android.camera

app_1 1424 734 111904 17024 ffffffff afe0d404 S oms.messaging

app_4 1436 734 101172 15504 ffffffff afe0d404 S oms.mail

app_2 1484 734 100716 18128 ffffffff afe0d404 S com.ms

app_16 1663 734 101024 16748 ffffffff afe0d404 S oms.android.filemanager

root 1684 1 3364 176 ffffffff 0000e8f4 S /sbin/adbd

root 1692 1684 776 348 c0059cd4 afe0d0ac S /system/bin/sh

root 1724 1692 920 356 00000000 afe0c1dc R ps

可见，所有的进程都是init的子进程。

列举几个重要的进程：

servicemanager:所有的服务都要最终注册在这个进程中，有它来进行管理这些服务。

rild：发短信，打电话等应用，会和rild进行通信，而rild再和baseband模块进行通信，从而实现发短信，打电话功能。

zygote：Android系统中最重要的进程，所有的上层应用都是它孵化出来的。

system_server：即Android framework所在的进程。包括一系列框架服务，例如，PackageManager，ActivityManager，BatteryManager...等等。

init.rc:

init.rc部分代码截取：

import /init.${ro.hardware}.rc
import /init.usb.rc
import /init.trace.rc

on early-init
    # Set init and its forked children's oom_adj.
    write /proc/1/oom_adj -16

    start ueventd

# create mountpoints
    mkdir /mnt 0775 root system

on init

sysclktz 0

loglevel 3

# setup the global environment
    export PATH /sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin
    export LD_LIBRARY_PATH /vendor/lib:/system/lib
    export ANDROID_BOOTLOGO 1
    export ANDROID_ROOT /system
    export ANDROID_ASSETS /system/app
    export ANDROID_DATA /data

......

    mkdir /system
    mkdir /data 0771 system system
    mkdir /cache 0770 system cache
    mkdir /config 0500 root root

......

## Daemon processes to be run by init.
##
service ueventd /sbin/ueventd
    class core
    critical

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

on property:ro.debuggable=1
    start console

# adbd is controlled via property triggers in init.<platform>.usb.rc
service adbd /sbin/adbd
    class core
    disabled

# adbd on at boot in emulator
on property:ro.kernel.qemu=1
    start adbd

service servicemanager /system/bin/servicemanager
    class core
    user system
    group system

......

分析：

1. 在init.rc中，创建了系统需要的系统文件夹，例如/system, /data，并赋予相应的权限。

2. 设置了全局环境变量，例如

export ANDROID_ROOT /system
export ANDROID_ASSETS /system/app
export ANDROID_DATA /data

3. 用service指令启动了很多守护进程，例如，ueventd,sh,adbd,servicemanager......等。从底层架构的角度来看，正是这些守护进程，对上提供了丰富的功能，对下层，大部分守护进程都是通过系统调用去与kenel进行交互，从而实现在整个系统中，能够进行进程间的通信。

了解底层的运作机制，对于理解上层代码，乃至整个系统，都非常有益。

收录于

Android系统源码分析

标签

#android #init #Android启动流程 #Android系统 #Android源码

Android底层启动解析过去的这一年多里，做过VR，AR，现在又回到了Android客户端，开始做AI相关的应用，Android方面的知识也开始重新捡了起来，所以在这儿撸一遍Android的底层源码，巩固加强一下在自己Android方面的技能。在撸Android的源码之前，我们先要有两件事要准备，第一件事是有一份Android的源码，我一般是通过线上(http://androidxref.com/)查看源码的，这个网... 阅读详情