Android的init过程(二):初始化语言(init.rc)解析【转】
转自:http://www.cnblogs.com/nokiaguy/p/3164799.html
本文使用的软件版本
Android:4.2.2
Linux内核:3.1.10
在上一篇文章中介绍了init的初始化第一阶段,也就是处理各种属性。在本文将会详细分析init最重要的一环:解析init.rc文件。
init.rc 文件并不是普通的配置文件,而是由一种被称为“Android初始化语言”(Android Init Language,这里简称为AIL)的脚本写成的文件。在了解init如何解析init.rc文件之前,先了解AIL非常必要,否则机械地分析 init.c及其相关文件的源代码毫无意义。
为了学习AIL,读者可以到自己Android手机的根目录寻找init.rc文件,最好下载到本地以便查看,如果有编译好的Android源代码, 在<Android源代码根目录>out/target/product/generic/root目录也可找到init.rc文件。
AIL由如下4部分组成。
1. 动作(Actions)
2. 命令(Commands)
3. 服务(Services)
4. 选项(Options)
这4部分都是面向行的代码,也就是说用回车换行符作为每一条语句的分隔符。而每一行的代码由多个符号(Tokens)表示。可以使用反斜杠转义符在 Token中插入空格。双引号可以将多个由空格分隔的Tokens合成一个Tokens。如果一行写不下,可以在行尾加上反斜杠,来连接下一行。也就是 说,可以用反斜杠将多行代码连接成一行代码。
AIL的注释与很多Shell脚本一行,以#开头。
AIL在编写时需要分成多个部分(Section),而每一部分的开头需要指定Actions或Services。也就是说,每一个Actions或 Services确定一个Section。而所有的Commands和Options只能属于最近定义的Section。如果Commands和 Options在第一个Section之前被定义,它们将被忽略。
Actions和Services的名称必须唯一。如果有两个或多个Action或Service拥有同样的名称,那么init在执行它们时将抛出错误,并忽略这些Action和Service。
下面来看看Actions、Services、Commands和Options分别应如何设置。
Actions的语法格式如下:
on <trigger> <command> <command> <command>
也就是说Actions是以关键字on开头的,然后跟一个触发器,接下来是若干命令。例如,下面就是一个标准的Action。
on boot ifup lo hostname localhost domainname localdomain
其中boot是触发器,下面三行是command
那么init.rc到底支持哪些触发器呢?目前init.rc支持如下5类触发器。
1. boot
这是init执行后第一个被触发Trigger,也就是在 /init.rc被装载之后执行该Trigger
2. <name>=<value>
当属性<name>被设置成<value>时被触发。例如,
on property:vold.decrypt=trigger_reset_main
class_reset main
3. device-added-<path>
当设备节点被添加时触发
4. device-removed-<path>
当设备节点被移除时添加
5. service-exited-<name>
会在一个特定的服务退出时触发
Actions后需要跟若干个命令,这些命令如下:
1. 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执行超时。
2. export <name> <value>
在全局环境中将 <name>变量的值设为<value>。(这将会被所有在这命令之后运行的进程所继承)
3. ifup <interface>
启动网络接口
4. import <filename>
指定要解析的其他配置文件。常被用于当前配置文件的扩展
5. hostname <name>
设置主机名
6. chdir <directory>
改变工作目录
7. chmod <octal-mode><path>
改变文件的访问权限
8. chown <owner><group> <path>
更改文件的所有者和组
9. chroot <directory>
改变处理根目录
10. class_start<serviceclass>
启动所有指定服务类下的未运行服务。
11 class_stop<serviceclass>
停止指定服务类下的所有已运行的服务。
12. domainname <name>
设置域名
13. insmod <path>
加载<path>指定的驱动模块
14. 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。
15. mount <type> <device> <dir> [<mountoption> ]*
试图在目录<dir>挂载指定的设备。<device> 可以是mtd@name的形式指定一个mtd块设备。<mountoption>包括 "ro"、"rw"、"re
16. setkey
保留,暂时未用
17. setprop <name><value>
将系统属性<name>的值设为<value>。
18. setrlimit <resource> <cur> <max>
设置<resource>的rlimit (资源限制)
19. start <service>
启动指定服务(如果此服务还未运行)。
20.stop<service>
停止指定服务(如果此服务在运行中)。
21. symlink <target> <path>
创建一个指向<path>的软连接<target>。
22. 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)
23. trigger <event>
触发一个事件。用于Action排队
24. wait <path> [<timeout> ]
等待一个文件是否存在,当文件存在时立即返回,或到<timeout>指定的超时时间后返回,如果不指定<timeout>,默认超时时间是5秒。
25. write <path> <string> [ <string> ]*
向<path>指定的文件写入一个或多个字符串。
Services (服务)是一个程序,他在初始化时启动,并在退出时重启(可选)。Services (服务)的形式如下:
service <name> <pathname> [ <argument> ]* <option> <option>
例如,下面是一个标准的Service用法
service servicemanager /system/bin/servicemanager class core user system group system critical onrestart restart zygote onrestart restart media onrestart restart surfaceflinger onrestart restart drm
Services的选项是服务的修饰符,可以影响服务如何以及怎样运行。服务支持的选项如下:
1. critical
表明这是一个非常重要的服务。如果该服务4分钟内退出大于4次,系统将会重启并进入 Recovery (恢复)模式。
2. disabled
表明这个服务不会同与他同trigger (触发器)下的服务自动启动。该服务必须被明确的按名启动。
3. setenv <name><value>
在进程启动时将环境变量<name>设置为<value>。
4. socket <name><type> <perm> [ <user> [ <group> ] ]
Create a unix domain socketnamed /dev/socket/<name> and pass
its fd to the launchedprocess. <type> must be"dgram", "stream" or "seqpacket".
User and group default to0.
创建一个unix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","stream" 或"seqpacket"。用户和组默认是0。
5. 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。
6. 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函数),档案默认是root。
7. oneshot
服务退出时不重启。
8. 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。
9. onrestart
当服务重启,执行一个命令(下详)。
现在接着分析一下init是如何解析init.rc的。现在打开system/core/init/init.c文件,找到main函数。在上一篇文章中 分析了main函数的前一部分(初始化属性、处理内核命令行等),现在找到init_parse_config_file函数,调用代码如下:
init_parse_config_file("/init.rc");
这个方法主要负责初始化和分析init.rc文件。init_parse_config_file函数在init_parser.c文件中实现,代码如下:
int init_parse_config_file(const char *fn) { char *data; data = read_file(fn, 0); if (!data) return -1; /* 实际分析init.rc文件的代码 */ parse_config(fn, data); DUMP(); return 0; }
init_parse_config_file方法开始调用了read_file函数打开了/init.rc文件,并返回了文件的内容(char*类 型),然后最核心的函数是parse_config。该函数也在init_parser.c文件中实现,代码如下:
static void parse_config(const char *fn, char *s) { struct parse_state state; struct listnode import_list; struct listnode *node; char *args[INIT_PARSER_MAXARGS]; int nargs; nargs = 0; state.filename = fn; state.line = 0; state.ptr = s; state.nexttoken = 0; state.parse_line = parse_line_no_op; list_init(&import_list); state.priv = &import_list; /* 开始获取每一个token,然后分析这些token,每一个token就是有空格、字表符和回车符分隔的字符串 */ for (;;) { /* next_token函数相当于词法分析器 */ switch (next_token(&state)) { case T_EOF: /* init.rc文件分析完毕 */ state.parse_line(&state, 0, 0); goto parser_done; case T_NEWLINE: /* 分析每一行的命令 */ /* 下面的代码相当于语法分析器 */ state.line++; if (nargs) { int kw = lookup_keyword(args[0]); if (kw_is(kw, SECTION)) { state.parse_line(&state, 0, 0); parse_new_section(&state, kw, nargs, args); } else { state.parse_line(&state, nargs, args); } nargs = 0; } break; case T_TEXT: /* 处理每一个token */ if (nargs < INIT_PARSER_MAXARGS) { args[nargs++] = state.text; } break; } } parser_done: /* 最后处理由import导入的初始化文件 */ list_for_each(node, &import_list) { struct import *import = node_to_item(node, struct import, list); int ret; INFO("importing '%s'", import->filename); /* 递归调用 */ ret = init_parse_config_file(import->filename); if (ret) ERROR("could not import file '%s' from '%s'\n", import->filename, fn); } }
parse_config方法的代码就比较复杂了,现在先说说该方法的基本处理流程。首先会调用 list_init(&import_list)初始化一个链表,该链表是用于存储通过import语句导入的初始化文件名。然后开始开始在 for循环中分析init.rc文件中的每一行代码。最后将init.rc文件分析完后,就会进入parser_done部分,并递归调用 init_parse_config_file方法分析通过import导入的初始化文件。
通过分析parse_config方法的原理,感觉也并不是很复杂。不过分析parse_config方法的具体代码,还需要点编译原理的知识(只是概念 上的就可以)。在for循环中调用了一个next_token方法不断从init.rc文件中获取token。这里的token,就是一种编程语言的最小 单元,也就是不可再分。例如,对于传统的编程语言,if、then等关键字、变量名等标识符都属于一个token。而对于init.rc文件来 说,import、on、以及触发器的参数值,都属于一个token。
一个完整的编译器(或解析器)最开始需要进行词法和语法分析,词法分析就是在源代码文件中挑出一个个的Token,也就是说,词法分析器的返回值是 Token,而语法分析器的输入就是词法分析器的输出。也就是说,语法分析器需要分析一个个的token,而不是一个个的字符。由于init解析语言很简 单,所以就将词法和语法分析器放到了一起。词法分析器就是next_token函数,而语法分析器就是T_NEWLINE分支中的代码。这些就清楚多了。 现在先看看next_token函数(在parser.c文件中实现)是如何获取每一个token的。
int next_token(struct parse_state *state) { char *x = state->ptr; char *s; if (state->nexttoken) { int t = state->nexttoken; state->nexttoken = 0; return t; } /* 在这里开始一个字符一个字符地分析 */ for (;;) { switch (*x) { case 0: state->ptr = x; return T_EOF; case '\n': x++; state->ptr = x; return T_NEWLINE; case ' ': case '\t': case '\r': x++; continue; case '#': while (*x && (*x != '\n')) x++; if (*x == '\n') { state->ptr = x+1; return T_NEWLINE; } else { state->ptr = x; return T_EOF; } default: goto text; } } textdone: state->ptr = x; *s = 0; return T_TEXT; text: state->text = s = x; textresume: for (;;) { switch (*x) { case 0: goto textdone; case ' ': case '\t': case '\r': x++; goto textdone; case '\n': state->nexttoken = T_NEWLINE; x++; goto textdone; case '"': x++; for (;;) { switch (*x) { case 0: /* unterminated quoted thing */ state->ptr = x; return T_EOF; case '"': x++; goto textresume; default: *s++ = *x++; } } break; case '\\': x++; switch (*x) { case 0: goto textdone; case 'n': *s++ = '\n'; break; case 'r': *s++ = '\r'; break; case 't': *s++ = '\t'; break; case '\\': *s++ = '\\'; break; case '\r': /* \ <cr> <lf> -> line continuation */ if (x[1] != '\n') { x++; continue; } case '\n': /* \ <lf> -> line continuation */ state->line++; x++; /* eat any extra whitespace */ while((*x == ' ') || (*x == '\t')) x++; continue; default: /* unknown escape -- just copy */ *s++ = *x++; } continue; default: *s++ = *x++; } } return T_EOF; }
next_token函数的代码还是很多的,不过原理到很简单。就是逐一读取init.rc文件(还有import导入的初始化文件)的字符,并将 由空格、“/t”和“/r”分隔的字符串挑出来,并通过state->text返回。如果返回了正常的token,next_token函数就返回 T_TEXT。如果一行结束,就返回T_NEWLINE,如果init.rc文件的内容已读取完,就返回T_EOF。当返回T_NEWLINE时,开始语 法分析(由于init初始化语言是基于行的,所以语言分析实际上就是分析init.rc文件的每一行,只是这些行已经被分解成一个个token了)。感兴 趣的读者可以详细分析一下next_token函数的代码,尽管代码很多,但并不复杂。而且还很有意思。
现在回到parse_config函数,先看一下T_TEXT分支。该分支将获得的每一行的token都存储在args数组中。现在来看 T_NEWLINE分支。该分支的代码涉及到一个state.parse_line函数指针,该函数指针指向的函数负责具体的分析工作。但我们发现,一看 是该函数指针指向了一个空函数parse_line_no_op,实际上,一开始该函数指针什么都不做,只是为了使该函数一开始不至于为null,否则调 用出错。
现在来回顾一下T_NEWLINE分支的完整代码。
case T_NEWLINE: state.line++; if (nargs) { int kw = lookup_keyword(args[0]); if (kw_is(kw, SECTION)) { state.parse_line(&state, 0, 0); parse_new_section(&state, kw, nargs, args); } else { state.parse_line(&state, nargs, args); } nargs = 0; } break;
在上面的代码中首先调用了lookup_keyword方法搜索关键字。该方法的作用是判断当前行是否合法,也就是根据Init初始化语言预定义的关键字 查询,如果未查到,返回K_UNKNOWN。lookup_keyword方法在init_parser.c文件中实现,代码如下:
int lookup_keyword(const char *s) { switch (*s++) { case 'c': if (!strcmp(s, "opy")) return K_copy; if (!strcmp(s, "apability")) return K_capability; if (!strcmp(s, "hdir")) return K_chdir; if (!strcmp(s, "hroot")) return K_chroot; if (!strcmp(s, "lass")) return K_class; if (!strcmp(s, "lass_start")) return K_class_start; if (!strcmp(s, "lass_stop")) return K_class_stop; if (!strcmp(s, "lass_reset")) return K_class_reset; if (!strcmp(s, "onsole")) return K_console; if (!strcmp(s, "hown")) return K_chown; if (!strcmp(s, "hmod")) return K_chmod; if (!strcmp(s, "ritical")) return K_critical; break; case 'd': if (!strcmp(s, "isabled")) return K_disabled; if (!strcmp(s, "omainname")) return K_domainname; break; … … case 'o': if (!strcmp(s, "n")) return K_on; if (!strcmp(s, "neshot")) return K_oneshot; if (!strcmp(s, "nrestart")) return K_onrestart; break; case 'r': if (!strcmp(s, "estart")) return K_restart; if (!strcmp(s, "estorecon")) return K_restorecon; if (!strcmp(s, "mdir")) return K_rmdir; if (!strcmp(s, "m")) return K_rm; break; case 's': if (!strcmp(s, "eclabel")) return K_seclabel; if (!strcmp(s, "ervice")) return K_service; if (!strcmp(s, "etcon")) return K_setcon; if (!strcmp(s, "etenforce")) return K_setenforce; if (!strcmp(s, "etenv")) return K_setenv; if (!strcmp(s, "etkey")) return K_setkey; if (!strcmp(s, "etprop")) return K_setprop; if (!strcmp(s, "etrlimit")) return K_setrlimit; if (!strcmp(s, "etsebool")) return K_setsebool; if (!strcmp(s, "ocket")) return K_socket; if (!strcmp(s, "tart")) return K_start; if (!strcmp(s, "top")) return K_stop; if (!strcmp(s, "ymlink")) return K_symlink; if (!strcmp(s, "ysclktz")) return K_sysclktz; break; case 't': if (!strcmp(s, "rigger")) return K_trigger; break; case 'u': if (!strcmp(s, "ser")) return K_user; break; case 'w': if (!strcmp(s, "rite")) return K_write; if (!strcmp(s, "ait")) return K_wait; break; } return K_UNKNOWN; }
lookup_keyword方法按26个字母顺序(关键字首字母)进行处理。
现在回到parse_config方法的T_NEWLIEN分支,接下来调用了kw_is宏具体判断当前行是否合法,该宏以及SECTION宏的定义如下。根据这些代码。明显是keyword_info数组中的某个元素的flags成员变量的值取最后一位。
#define SECTION 0x01 #define kw_is(kw, type) (keyword_info[kw].flags & (type))
现在问题又转到keyword_info数组了。该数组也在init_parser.c文件中定义,代码如下:
#include "keywords.h" #define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) \ [ K_##symbol ] = { #symbol, func, nargs + 1, flags, }, struct { const char *name; int (*func)(int nargs, char **args); unsigned char nargs; unsigned char flags; } keyword_info[KEYWORD_COUNT] = { [ K_UNKNOWN ] = { "unknown", 0, 0, 0 }, #include "keywords.h" };
从表面上看,keyword_info数组是一个struct数组,但本质上,是一个map。为每一个数组元素设置了一个key,例如,数组元素{ "unknown", 0, 0,0 }的key是K_UNKNOWN,而#include “keywords.h”大有玄机。上面的代码中引用了两次keywords.h文件,现在可以看一下keywords.h文件的代码。
#ifndef KEYWORD int do_chroot(int nargs, char **args); … … int do_export(int nargs, char **args); int do_hostname(int nargs, char **args); int do_rmdir(int nargs, char **args); int do_loglevel(int nargs, char **args); int do_load_persist_props(int nargs, char **args); int do_wait(int nargs, char **args); #define __MAKE_KEYWORD_ENUM__ /* "K_chdir", ENUM */ #define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) K_##symbol, enum { K_UNKNOWN, #endif KEYWORD(capability, OPTION, 0, 0) KEYWORD(chdir, COMMAND, 1, do_chdir) KEYWORD(chroot, COMMAND, 1, do_chroot) KEYWORD(class, OPTION, 0, 0) KEYWORD(class_start, COMMAND, 1, do_class_start) KEYWORD(class_stop, COMMAND, 1, do_class_stop) KEYWORD(class_reset, COMMAND, 1, do_class_reset) KEYWORD(console, OPTION, 0, 0) … … KEYWORD(critical, OPTION, 0, 0) KEYWORD(load_persist_props, COMMAND, 0, do_load_persist_props) KEYWORD(ioprio, OPTION, 0, 0) #ifdef __MAKE_KEYWORD_ENUM__ KEYWORD_COUNT, }; #undef __MAKE_KEYWORD_ENUM__ #undef KEYWORD #endif
从keywords.h文件的代码可以看出,如果未定义KEYWORD宏,则在keywords.h文件中定义一个KEYWORD宏,以及一个枚举类型, 其中K_##symbol的##表示连接的意思。而这个KEYWORD宏只用了第一个参数(symbol)。例 如,KEYWORD(chdir, COMMAND, 1, do_chdir)就会生成K_chdir。
而在keyword_info结构体数组中再次导入keywords.h文件,这是KEYWORD宏已经在init_parser.c文件中重新定义,所以第一次导入keywords.h文件使用的是如下的宏。
#define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) \ [ K_##symbol ] = { #symbol, func, nargs + 1, flags, },
这下就明白了,如果不使用keywords.h文件,直接将所有的代码都写到init_parser.c文件中,就会有下面的代码。
int do_chroot(int nargs, char **args); … … enum { K_UNKNOWN, K_ capability, K_ chdir, … … } #define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) \ [ K_##symbol ] = { #symbol, func, nargs + 1, flags, }, struct { const char *name; int (*func)(int nargs, char **args); unsigned char nargs; unsigned char flags; } keyword_info[KEYWORD_COUNT] = { [ K_UNKNOWN ] = { "unknown", 0, 0, 0 }, [K_ capability] = {" capability ", 0, 1, OPTION }, [K_ chdir] = {"chdir", do_chdir ,2, COMMAND}, … … #include "keywords.h" };
可能我们还记着lookup_keyword方法,该方法的返回值就是keyword_info数组的key。
在keywords.h前面定义的函数指针都是处理init.rc文件中service、action和command的。现在就剩下一个问题了,在哪里 为这些函数指针赋值呢,也就是说,具体处理每个部分的函数在哪里呢。现在回到前面的语法分析部分。如果当前行合法,则会执行 parse_new_section函数(在init_parser.c文件中实现),该函数将为section和action设置处理这两部分的函数。 parse_new_section函数的代码如下:
void parse_new_section(struct parse_state *state, int kw, int nargs, char **args) { printf("[ %s %s ]\n", args[0], nargs > 1 ? args[1] : ""); switch(kw) { case K_service: // 处理service state->context = parse_service(state, nargs, args); if (state->context) { state->parse_line = parse_line_service; return; } break; case K_on: // 处理action state->context = parse_action(state, nargs, args); if (state->context) { state->parse_line = parse_line_action; return; } break; case K_import: // 单独处理import导入的初始化文件。 parse_import(state, nargs, args); break; } state->parse_line = parse_line_no_op; }
现在看一下处理service的函数(parse_line_service)。
static void parse_line_service(struct parse_state *state, int nargs, char **args) { struct service *svc = state->context; struct command *cmd; int i, kw, kw_nargs; if (nargs == 0) { return; } svc->ioprio_class = IoSchedClass_NONE; kw = lookup_keyword(args[0]); // 下面处理每一个option switch (kw) { case K_capability: break; … … case K_group: if (nargs < 2) { parse_error(state, "group option requires a group id\n"); } else if (nargs > NR_SVC_SUPP_GIDS + 2) { parse_error(state, "group option accepts at most %d supp. groups\n", NR_SVC_SUPP_GIDS); } else { int n; svc->gid = decode_uid(args[1]); for (n = 2; n < nargs; n++) { svc->supp_gids[n-2] = decode_uid(args[n]); } svc->nr_supp_gids = n - 2; } break; case K_keycodes: if (nargs < 2) { parse_error(state, "keycodes option requires atleast one keycode\n"); } else { svc->keycodes = malloc((nargs - 1) * sizeof(svc->keycodes[0])); if (!svc->keycodes) { parse_error(state, "could not allocate keycodes\n"); } else { svc->nkeycodes = nargs - 1; for (i = 1; i < nargs; i++) { svc->keycodes[i - 1] = atoi(args[i]); } } } break; … … } …… }
Action的处理方式与service类似,读者可以自行查看相应的函数代码。现在一切都清楚了。处理service的函数是 parse_line_service,处理action的函数是parse_line_action。而前面的state.parse_line根据当 前是service还是action,指向这两个处理函数中的一个,并执行相应的函数处理actioncommand和serviceoption。
综合上述,实际上分析init.rc文件的过程就是通过一系列地处理,最终转换为通过parse_line_service或parse_line_action函数分析Init.rc文件中每一行的行为。