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51CTO專家專欄李洋談Android系統(tǒng)啟動過程剖析

【獨家特稿】李洋老師在前文中向我們介紹了“Android安全框架”和“Android系統(tǒng)及程序授權機制”。李洋老師將繼續(xù)介紹Android系統(tǒng)架構的介紹——《Android系統(tǒng)啟動過程剖析》。

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1. 系統(tǒng)啟動流程簡介

在Linux內核啟動后，init 1(1號進程)將作為第一個用戶空間(Linux虛擬內存的大小為232(在32位的x86機器上)，內核將這4G字節(jié)的空間分為兩部分。最高的1G字節(jié)供內核使用，稱為“內核空間”。而較低的3G字節(jié)供各個進程使用，稱為“用戶空間”。)的進程來啟動Android系統(tǒng)，該啟動流程可以分為如下5個階段，如下圖：

點擊查看大圖

(1) 啟動準備：該階段包括創(chuàng)建文件系統(tǒng)的基本目錄、打開基本輸入、輸出設備，初始化日志功能等;

(2) 解析init.rc文件：該階段對init.rc腳本文件進行解析，主要對Service(服務)和Action(動作)進行解析。其中，Service由命令(Command)和一系列服務的附加內容(Option，選項)組成，如：“service vold /system/bin/vold”為一個Service，而“socket vold stream 0660 root mount“則為配合該服務使用的Option;Action則由一系列的命令組成，如：“on init mkdir /system”為系統(tǒng)初始化時建立系統(tǒng)文件夾的Action;

(3) 觸發(fā)需要執(zhí)行的action：Action需要在Triggers(觸發(fā)條件)中調用，本階段對需要執(zhí)行的Action進行觸發(fā)，并根據(jù)觸發(fā)條件將需要執(zhí)行的Action放入Action隊列;

(4) 執(zhí)行在action隊列中的命令：對上一階段觸發(fā)的Action以及Service進行執(zhí)行。并在此過程中，派生了Zygote和Service Manager兩個非常重要的進程;

(5) 循環(huán)處理事件：init進程進入無限循環(huán)，處理設備插入/拔出，服務屬性狀態(tài)變化和signal事件等。

2. 源碼分析結果

對android-2.3.3_r1版本中的如下源碼文件進行分析：

(1) init.c：路徑為system/core/init/init.c

(2) init_parser.c：路徑為system/core/init/ init_parser.c

(3) builtins.c：路徑為system/core/init/ builtins.c

(4) property_service.c：路徑為system/core/init/property_service.c

(5) keycords.c：路徑為system/core/init/keycords.c

(6) signal_handler.c：路徑為system/core/init/signal_handler.c

總結得出系統(tǒng)啟動流程對應的源代碼文件及函數(shù)如下(注：以下函數(shù)間的順序執(zhí)行關系使用“>”表示;函數(shù)間的調用執(zhí)行關系使用“à”表示)

2.1 第一階段(啟動準備)

具體的函數(shù)執(zhí)行過程如下：

 mkdir > mount > open_devnull_stdio > log_init

2.2 第二階段(解析init.rc文件)

具體的函數(shù)調用過程如下：

 init_parse_config_fileàparse_configà parse_new_sectionàparse_service (或者parse_action)-> parse_line_service(或者parce_line_action)

2.3 第三階段(觸發(fā)需要執(zhí)行的action)

具體的調用過程如下：

 action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);à action_add_queue_tail ( class_start default) à action_remove_queue_head à do_class_start

2.4 第四階段(執(zhí)行在action隊列中的命令)

具體的調用過程如下：

 execute_one_commandà action_remove_queue_head àdo_class_start àservice_for_each_classà service_start_if_not_disabledà service_start

2.5 第五階段(循環(huán)處理)

具體的循環(huán)處理過程如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. for (; ;) { 
    2. 
  
  
  
  
  2. poll > handle_property_set_fd > handle_keychord > handle_signal 
    3. 
  
  
  
  
  3. } 
    4.

2.6 主要函數(shù)介紹

函數(shù)名所在文件功能概述
mainsystem/core/init/init.c1號進程init的入口函數(shù)。主要分析init.rc配置文件，執(zhí)行基本的action和啟動必備的native service，然后進入一個infinite loop 處理來自property, signal的event 
mkdirsystem/core/init/init.c建立文件系統(tǒng)的基本目錄
mountsystem/core/init/init.c裝載文件系統(tǒng)
open_devnull_stdiosystem/core/init/init.c打開基本輸入、輸出設備
log_initsystem/core/init/init.c初始化日志功能
init_parse_config_filesystem/core/init/ init_parser.c讀取init.rc文件內容到內存數(shù)據(jù)區(qū)
parse_configsystem/core/init/ init_parser.c識別init.rc文件中的 Section（service and action series ）和Text
parse_new_sectionsystem/core/init/ init_parser.c識別section類別
parse_servicesystem/core/init/ init_parser.c對service section第一行進行分析
parse_line_servicesystem/core/init/ init_parser.c對service section的option選項進行分析
parse_actionsystem/core/init/ init_parser.c對action section第一行進行分析
parse_line_actionsystem/core/init/ init_parser.c對action section的每一行獨立的命令進行分析
action_for_each_triggersystem/core/init/ init_parser.c觸發(fā)某個action的執(zhí)行 
action_add_queue_tailsystem/core/init/ init_parser.c將某個action的從action_list加到action_queue
execute_one_commandsystem/core/init/init.c執(zhí)行當前action的一個command
action_remove_queue_headsystem/core/init/ init_parser.c從action_queue鏈表上移除頭結點(action)
do_class_startsystem/core/init/ builtins.cclass_start default對應的入口函數(shù)，主要用于啟動native service
service_for_each_classsystem/core/init/ init_parser.c遍歷service_list鏈表上的所有結點
service_start_if_not_disabledsystem/core/init/ builtins.c判斷service的flag是否disabled，如果不是，則調用相關函數(shù)，準備啟動service
service_startsystem/core/init/init.c啟動service的主要入口函數(shù)，設置service數(shù)據(jù)結構的相關數(shù)據(jù)結構后，調用fork創(chuàng)建一個新的進行，然后調用execve執(zhí)行新的service
forkLib function(ulibc)進程創(chuàng)建函數(shù)
execveLib function(ulibc)調用執(zhí)行新的service
pollLib function(ulibc)查詢property_set_fd，signal_fd和keychord_fd文件句柄是否有服務請求
handle_property_set_fdsystem/core/init/property_service.c處理系統(tǒng)屬性服務請求，如：service, wlan和dhcp等等
handle_keychordsystem/core/init/keycords.c處理注冊在service structure上的keychord，通常是啟動service
handle_signalsystem/core/init/signal_handler.c處理SIGCHLD signal

 

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網(wǎng)頁名稱：51CTO專家專欄李洋談Android系統(tǒng)啟動過程剖析
文章轉載：http://www.dlmjj.cn/article/dhosjeo.html