Android 源码分析 -- (一) Android启动过程
将创建的PDF文件导入到cnBlogs中排版实在是不太方便，所以直接分享到slideshare上了。
简单分析了一下Android启动过程，错漏之处敬请指正。
Android 源码分析 -- (一) Android启动过程
1. 源码文件路径: platform/system/core/init/init.c
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;
if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd"))
2) 基于C语言的风格，在函数入口处声明一些后续会使用的变量。
0) 这个代码文件主要用于实现Android系统中init进程 (init进程为Android系统中用户空间启动的第一个进程，其作用相当于Linux系统中的init进程)
NOTE: 如果调用此文件生成的可执行文件的第一个参数为“ueventd”，那么此文件将实现Android系统中的 “ueventd” 进程。
1) 在进行编译后，此文件生成的可执行程序名称为”init”，同时会生成一个指向此文件的软链接: “ueventd”
3) 如果执行此文件生成的可执行程序的方式类似于: “ueventd xxx”。也即是基于执行此文件对应的软链接: /sbin/ueventd时会调用”ueventd_main”函数，进而生成”ueventd” 进程。
4) Android系统中的 ueventd 进程用于实现用户态进程与内核进行数据通信。
5) 在Android系统的init.rc文件: platform/system/core/rootdir/init.rc中通过如下方式来启动 ueventd 进程:
on early-init
# Set init and its forked children's oom_adj.
write /proc/1/oom_adj -16
start 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();
INFO("reading config file\n");
6) 生成Android系统中的一些基本的系统目录并挂载对应的文件系统。
7) 生成 “/dev/__null__” 虚拟设备(类似于Linux系统中的 /dev/null 设备)并将stdin/stdout/stderr三个文件重定向到 “/dev/__null__”
8) 生成 ” /dev/__kmsg__” 虚拟设备用于记录log。
Klog_init 实现文件: system/core//libcutils/klog.c
9) 解析 init.rc (platform/system/core/rootdir/init.rc)。
init_parse_config_file("/init.rc");
/* pull the kernel commandline and ramdisk properties file in */
import_kernel_cmdline(0, import_kernel_nv);
/* don't expose the raw commandline to nonpriv processes */
chmod("/proc/cmdline", 0440);
get_hardware_name(hardware, &revision);
snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);
init_parse_config_file(tmp);
action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);
queue_builtin_action(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");
queue_builtin_action(property_init_action, "property_init");
queue_builtin_action(keychord_init_action, "keychord_init");
queue_builtin_action(console_init_action, "console_init");
queue_builtin_action(set_init_properties_action, "set_init_properties");
/* execute all the boot actions to get us started */
action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);
10) 从 “/proc/cmdline” 中读取内核命令行参数，
对应函数实现路径: platform/system/core/init/util.c
11) 在第 10 步读取完 /proc/cmdline 中的参数后，修改此文件的权限，禁止非授权用户操作此文件。
12) 从 “/proc/cpuinfo” 中读取系统的CPU硬件信息。
对应函数实现路径: platform/system/core/init/util.c
13) 基于第12步中读取的硬件信息来解析特定于硬件的配置信息。
14) 基于”early-init”,”property_init”,”keychord_init”,”console_init”标识，使用” queue_builtin_action”来过滤上述操作中解析的init.rc文件中的action 并将符合条件的action添加到对应的 action_queue 中,然后调用” action_for_each_trigger”来运行这些actions(实际上是action在list中的分类移动操作)。
对应函数实现路径: platform/system/core/init/init_parser.c
基于下面的运行逻辑可以看出，运行”init.rc”中的action的顺序为:“early-init” -> “init” -> “early-boot” -> “boot”
/* skip mounting filesystems in charger mode */
if (strcmp(bootmode, "charger") != 0)
{
action_for_each_trigger("early-fs", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("fs", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("post-fs", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("post-fs-data", action_add_queue_tail);
}
queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init");
queue_builtin_action(signal_init_action, "signal_init");
queue_builtin_action(check_startup_action, "check_startup");
if (!strcmp(bootmode, "charger"))
{
action_for_each_trigger("charger", action_add_queue_tail);
}
else
{
action_for_each_trigger("early-boot", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);
}
/* run all property triggers based on current state of the properties */
queue_builtin_action(queue_property_triggers_action, "queue_propety_triggers");
#if BOOTCHART
queue_builtin_action(bootchart_init_action, "bootchart_init");
#endif
for (;;)
{
int nr, i, timeout = -1;
execute_one_command();
restart_processes();
15) “init” 进程开始进行”循环事件处理”逻辑。
16) 运行第14步操作中所分类整理的action_queue中对应的action。
17) 查看当前的服务进程状态，如果有服务进程退出，重启对应服务进程。
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;
}
if (!keychord_fd_init && get_keychord_fd() > 0)
{
ufds[fd_count].fd = get_keychord_fd();
ufds[fd_count].events = POLLIN;
ufds[fd_count].revents = 0;
fd_count++;
keychord_fd_init = 1;
}
if (process_needs_restart)
{
timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000;
if (timeout < 0)
timeout = 0;
}
18) 基于 property_service 的事件句柄填充 poll event 结构体，用于后续poll操作。
22) 如果当前的action_queue 中有需要处理的action，那么下面调用poll时的timeout设置为0，这样就不会因为poll在无事件激发时而阻塞导致当前的init进程 对action处理的的延迟，从而提高 init 进程对action处理的实时性。
19) 处理当前init 进程上接收到的signal，主要是处理SIGCHLD。
20) 基于 keychord service 的事件句柄填充 poll event 结构体，用于后续poll操作。
21) 如果有所监控的子进程退出，此时init进程需要负责重新启动这些退出的服务进程，因此下面调用poll时的timeout设置为0，这样就不会因为poll在无事件激发 时而阻塞导致当前的init进程对”重启服务进程”处理的的延迟，从而可以尽快恢复退出的服务进程。
if (!action_queue_empty() || cur_action)
timeout = 0;
#if BOOTCHART
if (bootchart_count > 0)
{
if (timeout < 0 || timeout > BOOTCHART_POLLING_MS)
timeout = BOOTCHART_POLLING_MS;
if (bootchart_step() < 0 || --bootchart_count == 0)
{
bootchart_finish();
bootchart_count = 0;
}
}
#endif
nr = poll(ufds, fd_count, timeout);
if (nr <= 0)
continue;
for (i = 0; i < fd_count; i++)
{
if (ufds[i].revents == POLLIN)
{
if (ufds[i].fd == get_property_set_fd())
23) 关于” BOOTCHART”参数的解释:
/*
* 如果在编译选项中添加了BOOTCHART 参数，那么意味着在系统的启动
* 过程中需要生成bootchart(http://www.bootchart.org/)，用于后续
* Android 启动过程中的性能分析并生成系统启动过程的可视图表。
* makefile中的编译选项如下:
ifeq ($(strip $(INIT_BOOTCHART)),true)
LOCAL_SRC_FILES += bootchart.c
LOCAL_CFLAGS += -DBOOTCHART=1
endif
bootchart的实现文件: platform/system/core/init/bootchart.c
*/
24) 类似于网络服务器开发中常见的基于”poll”机制来检测所关注的句柄上是否有指定的事件激发。
25) 如果当前所关注的事件句柄上有事件发生，进行对应的事件处理。
handle_property_set_fd();
else if (ufds[i].fd == get_keychord_fd())
handle_keychord();
else if (ufds[i].fd == get_signal_fd())
handle_signal();
}
}
}
return 0;
}
