Android init进程启动

我会带着你远行 2022-06-11 09:39 262阅读 0赞

**一、Android Init.c执行流程**

Android中的内核启动后，kernel会启动第一个用户级别的进程：init，它是一个由内核启动的用户级进程。内核自行启动（已经被载入内存，开始运行，并已初始化所有的设备驱动程序和数据结构等）之后，就通过启动一个用户级程序init的方式，完成引导进程。init始终是第一个进程。  
PS:可以通过：ps aux | grep init命令来查看其Pid为1。  
init进程对应的代码在android源码目录中的：system/core/init/init.c中。  
789 int main(int argc, char \*\*argv)  
790 \{  
\# 创建一些linux根文件系统中的目录  
817     mkdir("/dev", 0755);  
818     mkdir("/proc", 0755);  
819     mkdir("/sys", 0755);  
820  
821     mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", 0, "mode=0755");  
822     mkdir("/dev/pts", 0755);  
823     mkdir("/dev/socket", 0755);  
824     mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL);  
825     mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL);  
826     mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);   
\# init的标准输入，标准输出，标准错误文件描述符定向到\_\_null\_\_，意味着没有输入和输出，它的输入和输出全部写入到Log中  
834     open\_devnull\_stdio();

＃ 初始化log，写入init进程信息

835     log\_init();  
\# 读取并且解析init.rc文件  
838     parse\_config\_file("/init.rc");  
\# 取得硬件名  
844     get\_hardware\_name();  
845     snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);  
\# 读取并且解析硬件相关的init脚本文件  
846     parse\_config\_file(tmp);  
\# 触发在init脚本文件中名字为early-init的action，并且执行其commands，其实是: on early-init  
848     action\_for\_each\_trigger("early-init", action\_add\_queue\_tail);  
849     drain\_action\_queue();  
\# 初始化动态设备管理，设备文件有变化时反应给内核，后面具体解释  
852     device\_fd = device\_init();  
\# 加载启动动画，如果动画打开失败，则在屏幕上打印： A N D R O I D字样。  
872     if( load\_565rle\_image(INIT\_IMAGE\_FILE) ) \{  
 873     fd = open("/dev/tty0", O\_WRONLY);  
 874     if (fd >= 0) \{  
 875         const char \*msg;  
 876             msg = "\\n"  
 877         "\\n"  
 878         "\\n"  
 879         "\\n"  
 880         "\\n"  
 881         "\\n"  
 882         "\\n"  // console is 40 cols x 30 lines  
 883         "\\n"  
 884         "\\n"  
 885         "\\n"  
 886         "\\n"  
 887         "\\n"  
 888         "\\n"  
 889         "\\n"  
 890         //"             A N D R O I D ";  
 891         write(fd, msg, strlen(msg));  
 892         close(fd);  
 893     \}  
 894     \}  
 895  
\# 触发在init脚本文件中名字为init的action，并且执行其commands，其实是：on init  
919     action\_for\_each\_trigger("init", action\_add\_queue\_tail);  
 920     drain\_action\_queue();  
\# 启动系统属性服务： system property service  
927     property\_set\_fd = start\_property\_service();

\# 创建socket用来处理孤儿进程信号  
930     if (socketpair(AF\_UNIX, SOCK\_STREAM, 0, s) == 0) \{  
 931         signal\_fd = s\[0\];  
 932         signal\_recv\_fd = s\[1\];  
 933         fcntl(s\[0\], F\_SETFD, FD\_CLOEXEC);  
 934         fcntl(s\[0\], F\_SETFL, O\_NONBLOCK);  
 935         fcntl(s\[1\], F\_SETFD, FD\_CLOEXEC);  
 936         fcntl(s\[1\], F\_SETFL, O\_NONBLOCK);  
 937     \}

\# 触发在init脚本文件中名字为early-boot和boot的action，并且执行其commands，其实是：on early-boot和on boot  
948     action\_for\_each\_trigger("early-boot", action\_add\_queue\_tail);  
 949     action\_for\_each\_trigger("boot", action\_add\_queue\_tail);  
 950     drain\_action\_queue();  
\# 启动所有属性变化触发命令，其实是： on property:ro.xx.xx=xx  
953     queue\_all\_property\_triggers();  
 954     drain\_action\_queue();  
\# 进入死循环  
987     for(;;) \{

\# 启动所有init脚本中声明的service，  
\# 如：266 service servicemanager /system/bin/servicemanager  
\#     user system  
\#     critical  
\#     onrestart restart zygote  
\#     onrestart restart media  
994         restart\_processes();  
\# 多路监听设备管理，子进程运行状态，属性服务  
1012         nr = poll(ufds, fd\_count, timeout);  
1013         if (nr <= 0)  
1014             continue;  
1016         if (ufds\[2\].revents == POLLIN) \{  
1017             /\* we got a SIGCHLD - reap and restart as needed \*/  
1018             read(signal\_recv\_fd, tmp, sizeof(tmp));  
1019             while (!wait\_for\_one\_process(0))  
1020                 ;  
1021             continue;  
1022         \}  
1023  
1024         if (ufds\[0\].revents == POLLIN)  
1025             handle\_device\_fd(device\_fd);  
1026  
1027         if (ufds\[1\].revents == POLLIN)  
1028             handle\_property\_set\_fd(property\_set\_fd);  
1029         if (ufds\[3\].revents == POLLIN)  
1030             handle\_keychord(keychord\_fd);  
1031     \}  
1032  
1033     return 0;  
1034 \}

**二、Android init脚本语言**

前面简单分析了下init.c里的操作，里面提到了解析Init.rc和硬件脚本下面详细解析下Android init脚本语言的规范。

Android初始化语言包含了四种类型的声明：

Actions（行为）、Commands（命令）、Services（服务）和Options（选项）

*  所有这些都是以行为单位的，各种记号由空格来隔开。
 *  C语言风格的反斜杠号可用于在记号间插入空格。
 *  双引号也可用于防止字符串被空格分割成多个记号。
 *  行末的反斜杠用于折行，注释行以井号（\#）开头（允许以空格开头）。

Actions和Services声明一个新的分组Section。所有的命令或选项都属于最近声明的分组。位于第一个分组之前的命令或选项将会被忽略。  
Actions和Services有唯一的名字。如果有重名的情况，第二个申明的将会被作为错误忽略。

**Actions（行为）**  
  Actions其实就是一序列的Commands（命令）。Actions都有一个trigger（触发器），它被用于决定action的执行时间。当一个符合action触发条件的事件发生时，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）都将被依次执行。  
Actions的形式如下：  
        on <trigger>  
           <command1>  
           <command2>  
           <command3>  
on后面跟着一个触发器，当trigger被触发时，command1，command2，command3，会依次执行，直到下一个Action或下一个Service。  
简单来说，Actions就是Android在启动时定义的一个启动脚本，当条件满足时，会执行该脚本，脚本里都是一些命令commands，不同的脚本用on来区分。

**Triggers（触发器）**  
    Triggers（触发器）是一个用于匹配特定事件类型的字符串，用于使Actions发生。  
        boot：  
            这是init执行后的第一个被触发的Triggers（触发器）。（在 /init.conf （启动配置文件）被装载之后）  
        <name>=<value>：  
            这种形式的Triggers（触发器）会在属性<name>被设置为指定的<value>时被触发。  
        device-added-<path>：  
        device-removed-<path>：  
            这种形式的Triggers（触发器）会在一个设备节点文件被增删时触发。  
        service-exited-<name>：  
            这种形式的Triggers（触发器）会在一个特定的服务退出时触发。  
触发器通常和on一起来联合使用。  
示例：  
on init  
  export LD\_LIBRARY\_PATH /system/lib  
  insmod modules/fsr.ko  
  symlink /system/etc /etc  
  mkdir /sdcard 0000 system system  
  write /proc/cpu/alignment 4

on boot  
  …  
on property:ro.kernel.qemu=1  
   start adbd  
上面声明了三个action：init，boot和一个属性触发器，当init被触发时，会顺序执行后面的命令，直到on boot新的action。Init的触发是由init.c里的函数action\_for\_each\_trigger来决定的。当属性ro.kernel.qemu为1 时，会触发start adbd命令。

**Services（服务）**  
Services（服务）是一个程序，它在初始化时启动，并在退出时可选择让其重启。Services（服务）的形式如下：  
        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

**Options（选项）**  
    Options（选项）是一个Services（服务）的修正者。他们影响Services（服务）在何时，并以何种方式运行。  
     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> （设置环境变量）  
            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  
            服务退出时不重启。

class <name>  
            指定一个服务类。所有同一类的服务可以同时启动和停止。如果不通过class选项指定一个类，则默认为"default"类服务。

onrestart  
            当服务重启，执行一个命令（下详）。

**Commands（命令）**  
    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。由于它不是内置命令，应尽量避免使用exec，它可能会引起init卡死。(??? 是否需要一个超时设置?)  
    export <name> <value>  
        在全局环境变量中设在环境变量 <name>为<value>。（这将会被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>  
           解析一个init配置文件，扩展当前配置。  
    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][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>。  
    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）  
    trigger <event>  
           触发一个事件。用于将一个action与另一个 action排列。  
    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。

**Properties（属性）**  
    Init更新一些系统属性以提供对正在发生的事件的监控能力:  
        init.action  
               此属性值为正在被执行的action的名字，如果没有则为""。  
        init.command  
               此属性值为正在被执行的command的名字，如果没有则为""。  
        init.svc.<name>  
               名为<name>的service的状态("stopped"（停止）, "running"（运行）, "restarting"（重启）)

**三、Android init 示例**

**  1 on init**  
  2  
  3 sysclktz 0  
  4  
  5 loglevel 3  
  6  
  7 \# setup the global environment  
  8     export PATH /system/busybox/bin:/system/busybox/sbin:/system/busybox/usr/bin:/system/busybox/usr/sbin:/sbin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin  
  9     export LD\_LIBRARY\_PATH /system/lib  
 10     export ANDROID\_BOOTLOGO 1  
 11     export ANDROID\_ROOT /system  
 12     export ANDROID\_ASSETS /system/app  
 13     export ANDROID\_DATA /data  
 14     export EXTERNAL\_STORAGE /sdcard

... ...

23     symlink /system/etc /etc  
 24     symlink /sys/kernel/debug /d  
 25      
 26 \# create mountpoints and mount tmpfs on sqlite\_stmt\_journals  
 27     mkdir /sdcard 0000 system system  
 28     mkdir /system  
 29     mkdir /data 0771 system system  
 30     mkdir /cache 0770 system cache  
 31     mkdir /config 0500 root root  
 32     mkdir /sqlite\_stmt\_journals 01777 root root  
 33     mount tmpfs tmpfs /sqlite\_stmt\_journals size=4m  
 34  
 35 \#    mount rootfs rootfs / ro remount  
 36  
 37     write /proc/sys/kernel/panic\_on\_oops 1  
 38     write /proc/sys/kernel/hung\_task\_timeout\_secs 0  
 39     write /proc/cpu/alignment 4  
 40     write /proc/sys/kernel/sched\_latency\_ns 10000000  
 41     write /proc/sys/kernel/sched\_wakeup\_granularity\_ns 2000000  
 42     write /proc/sys/kernel/sched\_compat\_yield 1  
 43     write /proc/sys/kernel/sched\_child\_runs\_first 0  
 44  
 45 \# Create cgroup mount points for process groups  
 46     mkdir /dev/cpuctl

47     mount cgroup none /dev/cpuctl cpu  
 48     chown system system /dev/cpuctl  
 49     chown system system /dev/cpuctl/tasks  
 50     chmod 0777 /dev/cpuctl/tasks  
 51     write /dev/cpuctl/cpu.shares 1024  
 52  
 53     mkdir /dev/cpuctl/fg\_boost  
 54     chown system system /dev/cpuctl/fg\_boost/tasks  
 55     chmod 0777 /dev/cpuctl/fg\_boost/tasks  
 56     write /dev/cpuctl/fg\_boost/cpu.shares 1024  
 57  
 58     mkdir /dev/cpuctl/bg\_non\_interactive  
 59     chown system system /dev/cpuctl/bg\_non\_interactive/tasks  
 60     chmod 0777 /dev/cpuctl/bg\_non\_interactive/tasks  
 61     \# 5.0 %  
 62     write /dev/cpuctl/bg\_non\_interactive/cpu.shares 52  
 ... ...

**146 on boot**  
147 \# basic network init  
148     ifup lo  
149     hostname localhost  
150     domainname localdomain  
151  
152 \# set RLIMIT\_NICE to allow priorities from 19 to -20  
153     setrlimit 13 40 40  
154  
155 \# Define the oom\_adj values for the classes of processes that can be  
156 \# killed by the kernel.  These are used in ActivityManagerService.  
157     setprop ro.FOREGROUND\_APP\_ADJ 0  
158     setprop ro.VISIBLE\_APP\_ADJ 1  
159     setprop ro.SECONDARY\_SERVER\_ADJ 2  
160     setprop ro.BACKUP\_APP\_ADJ 2  
161     setprop ro.HOME\_APP\_ADJ 4  
162     setprop ro.HIDDEN\_APP\_MIN\_ADJ 7

... ...

233 \# Define TCP buffer sizes for various networks  
234 \#   ReadMin, ReadInitial, ReadMax, WriteMin, WriteInitial, WriteMax,  
235     setprop net.tcp.buffersize.default 4096,87380,110208,4096,16384,110208  
236     setprop net.tcp.buffersize.wifi    4095,87380,110208,4096,16384,110208  
237     setprop net.tcp.buffersize.umts    4094,87380,110208,4096,16384,110208  
238     setprop net.tcp.buffersize.edge    4093,26280,35040,4096,16384,35040  
239     setprop net.tcp.buffersize.gprs    4092,8760,11680,4096,8760,11680  
240     setprop net.dns1 8.8.8.8  
241     setprop net.eth0.dns1 8.8.8.8  
242  
**243     class\_start default**

... ...

247 service console /system/bin/sh  
248    console  
249

252 service adbd /sbin/adbd  
253     disabled'

**259 on property:persist.service.adb.enable=1  
260     start adbd  
261  
262 on property:persist.service.adb.enable=0  
263     stop adbd**

**265 service servicemanager /system/bin/servicemanager  
266     user system  
267     critical  
268     onrestart restart zygote  
269     onrestart restart media**

271 service vold /system/bin/vold  
272     socket vold stream 0660 root mount

282 service ril-daemon /system/bin/rild  
283     socket rild stream 660 root radio  
284     socket rild-debug stream 660 radio system  
285     user root  
286     group radio cache inet misc  
287  
**288 service zygote /system/bin/app\_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server  
289     socket zygote stream 666  
290     onrestart write /sys/android\_power/request\_state wake  
291     onrestart write /sys/power/state on  
292     onrestart restart media**  
293  
294 service media /system/bin/mediaserver  
295     user media  
296     group system audio camera graphics inet net\_bt net\_bt\_admin  
297  
298 service bootsound /system/bin/playmp3  
299     user media  
300     group audio  
301     oneshot  
302  
303 service bootanim /system/bin/bootanimation  
304     user graphics  
305     group graphics

306     disabled  
307     oneshot

... ...

由上面的例子可知：该init.rc里定义了4个actions:

on init

on boot

on property:persist.service.adb.enable=1  
    on property:persist.service.adb.enable=0  
   其中，前两个的触发器是由Init.c里的代码action\_for\_each\_trigger实现触发的，后两个是由属性的值发生改变时触发的。当他们被触发时，会依次执行其后面的值，直到遇到一个新的Action或service。

该init.rc中定义了9个services，这些service属于本地服务，它们都是由c或c++代码写的，以可执行文件的方式存在文件系统里的/system/bin或/sbin目录下。由前面知识可知，如果一个服务没有使用class选项指定其分类，则其默认分类为：default，那么这9个services的分类为default。在on boot action触发时，其最后一个命令是class\_start default，也就是将这9个services都依次启动。

init.rc中的9个service里，以zygote和servicemanager最为重要。

**1> zygote service**

该service主要用于创建Dalvik Java虚拟机，然后启动SystemServer，启动所有的Android服务，最终启动Android系统。

**2> servicemanager**

该service主要用来打开binder驱动，binder是Android Service通信机制的底层实现，在该service里封装了binder的操作接口。

**技巧：**

在调试或理解系统的工作原理的时候，我们经常要去找服务程序对应的源码。

**寻找c或c++程序的源码文件：**

例如：以寻找init程序对应的源码为例。

find ./ -name Android.mk -exec grep -l init \{\} \\;

*注：通过find命令查找所有的Android.mk, 通过grep从中查找程序字符串，得到其路径，然后去路径下找源码即可，这么做的原因是，c或c++代码都是通过Android.mk来指导编译的。*

**寻找java源码文件：**