Android（一）系统启动过程
内容摘自：一文看明白Android系统启动过程
计算机启动方式
程序执行时首先将程序从硬盘读取到内存，然后加载到CPU
按下开机键之后，BIOS将操作系统加载到内存中
BIOS：Basic Input/Output System
- BIOS首先进行硬件自检
- 自检完成后，BIOS将控制权交给下一个启动程序，一般会按照启动排序顺序加载，一般就是Boot Sequence界面
- 第一存储区被激活，计算机读取第一扇区，即最前面的512个字节（主引导记录，Master boot record，MBR），如果这512个自己最后两个字节是0x55和0xAA，表明设备可以启动
- 计算机从MBR中读取前面的446字节的机器码，运行事先安装的启动管理器(Boot Loader)，由用户选择启动哪个操作系统
- 操作系统的内核被加载入内存。
（1） 第1-446字节：调用操作系统的机器码。
（2） 第447-510字节：分区表（Partition table）。
（3） 第511-512字节：主引导记录签名（0x55和0xAA）。
Android 手机启动过程
Android系统主要分区
/boot：存放引导程序，包括内核和内存操作程序
/system：相当于电脑c盘，存放Android系统及系统应用
/recovery：恢复分区，可以进入该分区进行系统恢复
/data：用户数据区，包含了用户的数据 ：联系人、短信、设置、用户安装的程序
/cache：安卓系统缓存区，保存系统最常访问的数据和应用程序
/misc：包含一些杂项内容，如系统设置和系统功能启用禁用设置
/sdcard：用户自己的存储区，可以存放照片，音乐，视频等文件
按下开机键之后，首先加载Bootloader
- Bootloader读取ROM，找到操作系统，并将Linux内核加载到RAM中
- Linux内核初始化各种软硬件环境，加载驱动程序，挂载根文件系统
- Linux内核最后阶段，执行第一个用户空间的init进程
init进程
- 内核启动后，调用/system/core/init/init.cpp的main()方法
初始化Kernel log、创建共享内存空间、加载/default.prop文件、解析init.rc文件
init.rc文件
Android系统的配置文件，在/system/core/rootdir/目录下
功能：
- 定义了系统启动时需要执行的一系列action
- 执行特定动作
- 设置环境变量和属性
- 执行特定的Service
init进程通过创建子进程启动init.rc脚本文件中配置的服务，这些Service属于native服务，运行在linux空间，通过socket向上层提供服务，以守护进程的方式运行在后台。
守护进程：
运行在后台，不受任何终端控制的进程。常常在系统引导时启动，仅在系统关闭时停止
通过init.rc脚本启动的服务：
- service_manager：启动 binder IPC，管理所有的 Android 系统服务。（详见笔记《Android（二）Binder 进程间通讯》）
ServiceManager 进程是Bind IPC通信过程中的守护进程，本身也是一个Binder服务。ServiceManager 主要用于启动Binder，提供服务的查询和注册。
- mountd：设备安装 Daemon（守护进程），负责设备安装及状态通知
- debuggerd：启动 debug system，处理调试进程的请求
- rild：启动 radio interface layer daemon 服务，处理电话相关的事件和请求
- media_server：启动 AudioFlinger，MediaPlayerService 和 CameraService，负责多媒体播放相关的功能，包括音视频解码
AudioFlinger 音频服务，CameraService 相机服务。
- surface_flinger：启动 SurfaceFlinger 负责显示输出
SurfaceFlinger 负责图像绘制，是应用UI的核心。SurfaceFlinger 进程主要启动FrameBuffer，初始化显示系统
- zygote：进程孵化器，启动 Android Java VMRuntime 和启动 systemserver，负责 Android 应用进程的孵化工作
Zygote进程
- 孵化了所有的 Android 应用进程，是 Android Framework 的基础。
- 该进程的启动标志着Framework框架初始化启动的开始
主要功能：
- 将底层功能的JNI函数注册到虚拟机
- 预加载Java类和资源
- fork并启动system_server核心进程
- 作为守护进程监听处理“孵化新进程”的请求
Zygote进程启动后：执行frameworks/base/cmds/app_process/App_main.cpp文件的main()方法
App_main.main() //设置进程名，并启动 AppRuntime。
AndroidRuntime::start() //创建 Java 虚拟机，注册 JNI 方法，调用 ZygoteInit.main() 方法。
ZygoteInit.main() //为 Zygote 注册 socket，预加载类和资源，启动 system_server 进程。
system_server进程
system_server进程由Zygote进程fork（派生、分支，创建副本）而来
下面是system_server的启动过程
//首先会调用 ZygoteInit.startSystemServer() 方法。
//fork子进程system_server，并进入该进程
ZygoteInit.startSystemServer()
//设置当前进程名为“system_server”，创建 PathClassLoader 类加载器。
ZygoteInit.handleSystemServerProcess()
//重定向 log 输出，通用的初始化（设置默认异常捕捉方法，时区等）
//初始化 Zygote -> nativeZygoteInit()。
RuntimeInit.zygoteInit()
//方法经过层层调用，会进入 app_main.cpp 中的 onZygoteInit() 方法。
nativeZygoteInit()
// 启动新 Binder 线程。
app_main::onZygoteInit()
//方法经过层层调用，会抛出异常 ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv)
//ZygoteInit.main() 会捕捉该异常。
applicationInit()
//开启 DDMS 功能，preload() 加载资源，预加载 OpenGL，调用 SystemServer.main() 方法。
ZygoteInit.main()
//先初始化 SystemServer 对象，再调用对象的 run() 方法。
SystemServer.main()
//准备主线程 looper，加载 android_servers.so 库，该库包含的源码在 frameworks/base/services/ 目录下。
SystemServer.run()
system_server启动后，将初始化系统上下文，创建SystemServerManager，然后启动各种服务：
//
/** 启动引导服务
* 该方法主要启动服务：
* ActivityManagerService
* PowerManagerService
* LightsService
* DisplayManagerService
* PackageManagerService
* UserManagerService
*/
startBootstrapServices();
//
/** 启动核心服务
* 主要启动服务：
* BatteryService 统计电池电量，前置条件：LightService
* UsageStateService，统计应用使用情况
* WebViewUpdateService
*/
startCoreServices();
/** 启动其他服务
* 主要启动服务：InputManagerService，WindowManagerService，StatusBarManagerService
* 等待ServiceManager，SurfaceFlinger启动完成，显示启动界面
*/
startOtherServices();
所有服务启动完成后会注册到ServiceManager。
ActivityManagerService服务启动完成后
- 进入ActivityManagerService.systemReady()
- 启动SystemUI、WebViewFactory，Watchdog
- 启动桌面Launcher App
ActivityManagerService启动
启动桌面Launcher App需要等待ActivityManagerService启动完成。启动过程如下：
/**
* 创建名为"ActivityManager"的前台线程，并获取mHander
* 通过UiThread类，创建名为"android.ui"的线程
* 创建前台广播和后台广播接收器
* 创建目录 /data/system
* 创建服务 BatterStateService
*/
ActivityManagerService(Context)
//安装所有的系统 Provider。
ActivityManagerService.startOtherServices() -> installSystemProviders()
/**
* 恢复最近任务栏的 task
* 启动 WebView，SystemUI，开启 Watchdog，启动桌面 Launcher App
* 发送系统广播
*/
ActivityManagerService.systemReady()
完整启动过程
