[移动开发]Android系统启动流程4---init进程的工作流程

概况：

1. 启动init进程
2. 运行init.rc
3. 启动zygote服务
4. Zygote fork的第一个进程——SystemServer
5. SystemServer启动系统服务

1. linux启动第一个应用程序init

kernel\init\main.c
static int __ref kernel_init(void *unused)
{
	int ret;
	kernel_init_freeable();
	/* need to finish all async __init code before freeing the memory */
	async_synchronize_full();
	free_initmem();
	mark_readonly();
	system_state = SYSTEM_RUNNING;
	numa_default_policy();
	flush_delayed_fput();
	if (ramdisk_execute_command) {
		ret = run_init_process(ramdisk_execute_command);
		if (!ret)
			return 0;
		pr_err("Failed to execute %s (error %d)\n",
		       ramdisk_execute_command, ret);
	}
	/*
	 * We try each of these until one succeeds.
	 *
	 * The Bourne shell can be used instead of init if we are
	 * trying to recover a really broken machine.
	 */
	if (execute_command) {
		ret = run_init_process(execute_command);
		if (!ret)
			return 0;
		pr_err("Failed to execute %s (error %d).  Attempting defaults...\n",
			execute_command, ret);
	}
	if (!try_to_run_init_process("/sbin/init") ||
	    !try_to_run_init_process("/etc/init") ||
	    !try_to_run_init_process("/bin/init") ||
	    !try_to_run_init_process("/bin/sh"))
		return 0;
 
	panic("No working init found.  Try passing init= option to kernel. "
	      "See Linux Documentation/init.txt for guidance.");
}

init进程启动前的工作可以参考：https://blog.csdn.net/weixin_40535588/article/details/121221371

2. android 的init进程

不同平台的init进程不太一样，比如android的init进程源代码是放在system\core\init\init.cpp
而linux系统的一般是放在busybox的init.c中
我们先看android的init进程做了什么工作

init进程主要提供以下几个功能：

挂载文件系统、生成部分设备节点、创建目录
属性服务
处理子进程终止
分析和运行init.rc（等等rc文件）

init.rc脚本是由Android中linux的第一个用户级进程init进行解析的。

init.rc的语法参考https://blog.csdn.net/wangzaieee/article/details/84774298

最后运行了init.rc启动了安卓系统所需要的应用进程和服务

3. linux的init进程

linux系统，即大部分的嵌入式系统用的配置文件不是init.rc，而是inittab，但作用差不多，都是为了启动服务，linux系统的init进程的代码是放在busybox里init.c里

busybox被大家比作瑞士军刀，主要是它以很小的体积提供给我们很多很有用的shell指令。但是这里我们要关注的是busybox的init。

除了基本的命令之外，BusyBox还支持init功能，如同其它的init一样，busybox的init也是完成系统的初始化工作，关机前的工作等等，我们知道在Linux的内核被载入之后，机器就把控制权转交给内核，linux的内核启动之后，做了一些工作，然后找到根文件系统里面的init程序，并执行它，BusyBox的init进程会依次进行以下工作：

1. 为init设置信号处理过程

2. 初始化控制台

3. 剖析/etc/inittab文件

4. 执行系统初始化命令行，缺省情况下会使用/etc/init.d/rcS

5. 执行所有导致init暂停的inittab命令（动作类型：wait）

6. 执行所有仅执行一次的inittab（动作类型：once）

参考：https://blog.csdn.net/yangxuan12580/article/details/51372632

4. init.rc和inittab的关系

搭载linux内核的有很多平台，当内核起来后，会启动根文件系统，不同的平台，根文件系统的init进程不太一样，但是作用都是为了启动各自的服务

例如：

• 嵌入式系统的init进程代码：busybox里的init.c，配置文件是inittab
• android的init进程代码：system\core\init\init.cpp，配置文件是init.rc ubuntu
• ubuntu也会使用busybox的init进程，但是有些配置文件已经淘汰inittab，Ubuntu从6.10开始，采用Upstart替代了传统的init进程(/etc/inittab)

5. android 的init.rc的工作

参考：https://blog.csdn.net/zhonglunshun/article/details/78615980

详细可以阅读代码/system/core/rootdir/init.rc

我们主要关注init.rc去启动zygote进程

6. 启动zygote进程

参考：https://www.jianshu.com/p/a718a49f3533

zygote进程在android系统中有着及其中要的位置.
可以说android系统中的进程都是有zygote孵化出来的, 所有应用进程都是zygote的子进程.

init进启动zygote服务，zygote进程再启动其他进程．
首先，分析一下zygote服务的init.rc是如何执行的.

import /init.${ro.zygote}.rc

# It is recommended to put unnecessary data/ initialization from post-fs-data
# to start-zygote in device's init.rc to unblock zygote start.
on zygote-start && property:ro.crypto.state=unencrypted
    # A/B update verifier that marks a successful boot.
    exec_start update_verifier_nonencrypted
    start netd
    start zygote
    start zygote_secondary

on zygote-start && property:ro.crypto.state=unsupported
    # A/B update verifier that marks a successful boot.
    exec_start update_verifier_nonencrypted
    start netd
    start zygote
    start zygote_secondary

on zygote-start && property:ro.crypto.state=encrypted && property:ro.crypto.type=file
    # A/B update verifier that marks a successful boot.
    exec_start update_verifier_nonencrypted
    start netd
    start zygote
    start zygote_secondary

将同目录下的init.zygotexx.rc文件加载．

然后根据设置条件启动zygote进程

代码文件app_main.cpp就是zygote进程的源码．

7. zyogte进程功能解析

zyogte进程大致有两个功能：

1. zygote模式，也就是初始化zygote进程.
2. application模式，也就是启动普通应用程序.

根据查看app_main.cpp的代码，runtime.start函数，就是要启动虚拟机了

  if (zygote) {
//zygote模式
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    } else if (className) {
//app模式
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
    } else {
        fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
        app_usage();
        LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
    }

AndroidRuntime类

AndroidRuntime类是安卓底层系统超级重要的一个类，它负责启动虚拟机以及Java线程。AndroidRuntime类是在一个进程中只有一个实例对象，并将其保存在全局变量gCurRuntime中

start函数中主要分为两部

1. 初始化jni
2. 启动虚拟机
   代码：

oid AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{

    ...

    /* start the virtual machine */
//**********************************************
//                   初始化JNI
//***********************************************
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
//**********************************************
//                  启动虚拟机
//***********************************************
    if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0) {
        return;
    }
    onVmCreated(env);
    ... 
}

startVm就是去启动虚拟机

8. Zygote fork的第一个进程——SystemServer

Zygote fork的第一个进程就是SystemServer，其在手机中的进程名为 system_server。

system_server 进程承载着整个framework的核心服务，例如创建 ActivityManagerService、PowerManagerService、DisplayManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService、LauncherAppsService等80多个核心系统服务。这些服务以不同的线程方式存在于system_server这个进程中。

参考： https://blog.csdn.net/yiranfeng/article/details/103550262

SystemServer fork流程分析

• Zygote启动后fork的第一个进程为SystemServer,在手机中的进程别名为"system_server"，主要用来启动系统中的服务
• Zygote fork后，进入SystemServer的main()
• SystemServer在启动过程中，先初始化一些系统变量，加载类库，创建Context对象，创建- SystemServiceManager对象等候再启动服务
• 启动的服务分为 引导服务(Boot Service)、核心服务(Core Service)和其他服务(Other Service)三大类，共90多个服务
• SystemServer在启动服务前，会尝试与Zygote建立Socket通信，通信成功后才去启动服务
  启动的服务都单独运行在SystemServer的各自线程中，同属于SystemServer进程