Android系统源码分析-从init进程开始

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2023-10-16 21:57 12阅读 0赞

#### 简介 ####

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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：

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBAbGlyYW5rZQ_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

**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：**

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBAbGlyYW5rZQ_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

主要设置包括sdcard在内的socket。

**property\_set\_fd：**

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBAbGlyYW5rZQ_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

property的cs架构：

\#define PROP\_SERVICE\_NAME "property\_service"

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBAbGlyYW5rZQ_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]

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。

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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。

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