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Android启动过程——init.rc,Zygote,SystemServer

时间:2015-08-18 14:19:57      阅读:538      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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一、Android设备启动经历的三个阶段:Boot Loader;Linux Kernel;Android系统服务;每个阶段都有自己的启动画面。
1、Android中第一个被启动的进程——init,init进程的PID为0,其他的服务都由其进行创建。它是通过解析init.rc脚本来构建出系统的初始运行状态的。init进程是在系统启动启动过程中启动的。
2、init.rc语法规则:
1)Actions动作
    一个Action实际上就是相应某个事件的过程。下面给出boot事件的脚本
/* \system\core\rootdir\init.rc*/
    on boot
    # basic network init
    ifup lo
    hostname localhost
    domainname localdomain
 
    # set RLIMIT_NICE to allow priorities from 19 to -20
    setrlimit 13 40 40
 
    # Memory management.  Basic kernel parameters, and allow the high
    # level system server to be able to adjust the kernel OOM driver
    # parameters to match how it is managing things.
    write /proc/sys/vm/overcommit_memory 1
    write /proc/sys/vm/min_free_order_shift 4
    chown root system /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj
    chmod 0220 /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj
    chown root system /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree
    chmod 0220 /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree
    ....

语法规则:
on  <trigger>        #触发条件
      <command>   #执行命令
      <command>   #执行命令
       ........
    当<trigger>所描述的触发事件产生时,便会依次执行各种command

Commands命令:
ifup <interface>           使用网络接口<interface>成功连接
hostname <name>       设置主机名为<name>
domainname <name>  设置域名
start <service>             如果该服务为运行的话,启动该服务
stop <service>             如果该服务正在运行的话,停止该服务
............. 

2)Services服务
    Services是可执行程序,它们在特定选项的约束下会被init程序运行或者重启。
先看个实例,下面是启动ServiceManager的脚本:

/* \system\core\rootdir\init.rc*/
//组件     进程名            程序文件
service servicemanager /system/bin/servicemanager //service 表明SM是以服务的形式启动的
    class core
    user system                //表明进程是以系统用户system身份运行的
    group system            
    critical                  /* 表明SM是系统中的一个关键服务,
                               * 在系统运行过程中,关键服务是不允许退出的;一旦退出,就会被系统重启;
                               * 而如果一个关键服务在4分钟内退出次数大于4,则系统会重启*/
    onrestart restart healthd /* 表明一旦SM被重启,这些进程zygote等也会被重启*/
    onrestart restart zygote
    onrestart restart media
    onrestart restart surfaceflinger
    onrestart restart drm


语法规则:
service  <name>  <pathname>  [<argument>]*
            <option>
            <option>
            .........
name         ---   Service服务名称
pathname   ---  service服务所在的文件路径
argument   ---  启动Service的参数
option        ---  约束选项

options(约束选项)
class <name>             为该Service指定一个class名。同一个class的所有服务必须同时启动或者停止;默认情况下所有Service的class均为"default"
user  <username>      再启动服务前将用户切换至<username>,默认情况下用户都是root
group <groupname> [<groupname>]*  再启动服务前将用户组切换至<groupname>
critical                       表明这是对设备至关重要的一个服务。如果它在四分钟内退出超过四次,则设备将重启进入恢复模式
disabled                    此服务不会自动启动,而是需要通过显示调用服务名来启动
oneshot                     在此服务退出时,不要主动去重启它
onrestart                   当此服务重启时,执行这些命令

二、系统关键服务
1、Zygote服务
    Zygote依然是Android系统的核心,zygote是受精卵的意思,可以认为是Android framework大家族的祖先!Android中大多数应用进程和系统进程都是通过Zygote来生成的。

    zygote本身是一个应用层的程序,和驱动,内核模块之类的没点关系。zygote的启动由linux的祖先init启动。zygote其最初的名字是app_process,通过直接调用pctrl把名字给改成了”zygote”

    来看一下Zygote进程在脚本中是被如何启动的:

    /* \system\core\rootdir\init.zygote64.rc */
    service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    class main
    socket zygote stream 660 root system
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart media
    onrestart restart netd
   可以看到Zygote的class是main(ManagerService的class是core),其路径在/system/bin/app_process64(类似的还有32,32_64,64_32情况);后面跟的都是Zygote的参数。


1)Zygote的源码路径在\frameworks\base\cmds\app_process文件夹中:
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2)先来看Android.mk文件:

    LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
    include $(CLEAR_VARS)
 
    LOCAL_SRC_FILES:=         app_main.cpp
 
    LOCAL_LDFLAGS := -Wl,--version-script,art/sigchainlib/version-script.txt -Wl,--export-dynamic
 
    LOCAL_SHARED_LIBRARIES :=         libdl         libcutils         libutils         liblog         libbinder         libandroid_runtime
 
    LOCAL_WHOLE_STATIC_LIBRARIES := libsigchain
 
    LOCAL_MODULE:= app_process
    LOCAL_MULTILIB := both
    LOCAL_MODULE_STEM_32 := app_process32
    LOCAL_MODULE_STEM_64 := app_process64
    include $(BUILD_EXECUTABLE)
 
    # Create a symlink from app_process to app_process32 or 64
    # depending on the target configuration.
    include  $(BUILD_SYSTEM)/executable_prefer_symlink.mk
 
    # Build a variant of app_process binary linked with ASan runtime.
    # ARM-only at the moment.
    ifeq ($(TARGET_ARCH),arm)
其涉及的主要文件是app_main.cpp;


3)app_main.cpp:

/** \frameworks\base\cmds\app_process\app_main.cpp **/
int main(int argc, char* const argv[])
{
    ......
    // 注意runtime是AppRuntime对象
    AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));
    /** 中间一系列代码用以解析传入参数argv  **/
 
    ++i;
    /*** 这些参数正是在脚本中传入的Arguments**/
    while (i < argc) {
        const char* arg = argv[i++];
        if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
            zygote = true;
            /* 注意这里对名字进行了修改,原来的名称为app_process,这里更改为zygote
             * @value static const char ZYGOTE_NICE_NAME[] = "zygote";*/
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
        } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
            startSystemServer = true;
        } else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
            application = true;
        } else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
            niceName.setTo(arg + 12);
        } else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {
            className.setTo(arg);
            break;
        } else {
            --i;
            break;
        }
    }
 
    ......
    /** 传进来的参数 --zygote,则zygote值为true **/
    if (zygote) {
    // 下面接下来分析AppRuntime类的start方法时如何启动
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args);
    } elseif (className) {
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args);
    } else {
        ....
        return 10;
    }
}


4)AppRuntime#start来看AppRuntime是如何启动Zygote的:

 /*
 * 这里启动Android Runtime.它实现了启动虚拟机,同时通过"className"来调用
 * 该类中的main函数("static void main(String[] args)");
 */
/* \frameworks\base\core\jni\AndroidRuntime.cpp */
void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options)
{
    static const String8 startSystemServer("start-system-server");
    /*
     * 'startSystemServer == true' means runtime is obsolete and not run from
     * init.rc anymore, so we print out the boot start event here.
     */
    for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
        if (options[i] == startSystemServer) {
           const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;
           LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,  ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
        }
    }
 
    // 设置环境变量ANDROID_ROOT为/system
    const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT");
    if (rootDir == NULL) {
        rootDir = "/system";
        if (!hasDir("/system")) {
            LOG_FATAL("No root directory specified, and /android does not exist.");
            return;
        }
        setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);
    }
 
    /*******开启虚拟机 **********/
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
    if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0) {
        return;
    }
    onVmCreated(env);
 
    /*
     * Register android functions.
     */
    if (startReg(env) < 0) {
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;
    }
 
    /*
     * 调用main函数
     * We want to call main() with a String array with arguments in it.
     * At present we have two arguments, the class name and an option string.
     * Create an array to hold them.
     */
    jclass stringClass;
    jobjectArray strArray;
    jstring classNameStr;
 
    stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
    assert(stringClass != NULL);
    strArray = env->NewObjectArray(options.size() + 1, stringClass, NULL);
    assert(strArray != NULL);
    classNameStr = env->NewStringUTF(className);
    assert(classNameStr != NULL);
    env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);
 
    for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
        jstring optionsStr = env->NewStringUTF(options.itemAt(i).string());
        assert(optionsStr != NULL);
        env->SetObjectArrayElement(strArray, i + 1, optionsStr);
    }
 
    /*
     * 启动VM虚拟机,而且这个线程也会变成VM的主线程,当VM退出前该线程都不会退出
     */
    char* slashClassName = toSlashClassName(className);
    jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
    if (startClass == NULL) {
        ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
        /* keep going */
    } else {
        jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
            "([Ljava/lang/String;)V");
        if (startMeth == NULL) {
            ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
            /* keep going */
        } else {
            env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
 
#if 0
            if (env->ExceptionCheck())
                threadExitUncaughtException(env);
#endif
        }
    }
    free(slashClassName);
 
    ALOGD("Shutting down VM\n");
    if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)
        ALOGW("Warning: unable to detach main thread\n");
    if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)
        ALOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\n");
}
  可以看到这里开启了VM虚拟机,使得Zygote进程最终也运行在虚拟机上,进而去预装载各种系统类,启动SystemServer(这是大部分Android系统服务的所在地),而逐步建立起各种SystemServer的运行环境。


三、Android系统服务SystemServer:
      一旦脚本中定义了Arguments——“--start-system-server”,ZygoteInit就会调用startSystemServer方法来进入SystemServer。

    /**
     * @path: \frameworks\base\core\java\com\android\internal\os\ZygoteInit.java
     * Prepare the arguments and fork for the system server process.
     */
    private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
            throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
        ......
        /* 相关参数 */
        String args[] = {
            "--setuid=1000",
            "--setgid=1000",
            "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
            "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
            "--runtime-init",
            "--nice-name=system_server",
            "com.android.server.SystemServer",// 这里是SystemServer所在的包的完整名称
        };
        ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;
 
        int pid;
 
        try {
            parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
            ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
            ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
 
            /* 通过此函数来生成一个新的进程,用以承载各种系统服务,
             * 该函数最终实现调用底层的fork来产生一个新的进程 */
            pid = Zygote.forkSystemServer(
                    parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                    parsedArgs.gids,
                    parsedArgs.debugFlags,
                    null,
                    parsedArgs.permittedCapabilities,
                    parsedArgs.effectiveCapabilities);
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            thrownew RuntimeException(ex);
        }
 
        /* pid=0 表示为子进程 */
        if (pid == 0) {
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }
 
            // 子进程即是SystemServer所在进程,通过调用该函数来实现启动各种系统服务
            handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }
 
        return true;
    }
    在代码中通过调用forkSystemServer来fork一个新的子进程,用来承载各种服务,进而调用handleSystemServerProcess函数来启动各种系统服务。
































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Android启动过程——init.rc,Zygote,SystemServer

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原文地址:http://blog.csdn.net/woliuyunyicai/article/details/47749009

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