[移动开发]Android init学习

1.init进程运行过程

init进程是有内核启动的第一个用户级进程。

2.init进程源码分析

1.主要功能

• 子进程的终止处理
• 生成设备节点
• 提供属性服务，保存运行所需的环境变量
• 分析init.rc启动脚本文件

2.基本流程

（1)注册与子进程相关的SIGCHLD信号处理器，这里只是用作通知，具体的时间处理在init的事件处理循环中。

（2）创建并挂载启动所需的文件目录

open_devnull_stdio();//创建日志输出设备
log_init();//生成/dev/__kmsg__设备节点文件，输出log信息。

（3）解析init.rc文件
init.rc和 init.{hardware}.rc两个文件
生成服务列表和动作列表。 分别以链表的形式注册到service_list和action_list中。

（4）初始化QEMU 设备，

（5）解析init.{hardware}.rc文件

（6）执行early-init，片段中的命令
init, early-boot, boot

action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);//将参数中的命令保存到运行队列中
drain_action_queue();//将运行队列中的命令逐一取出执行。

（7）创建init进程中已经定义好的设备节点文件。

device_fd = device_init();

（8）初始化属性服务

property_init();

（9）将Android启动Logo显示再LCD屏幕上。

#define INIT_IMAGE_FILE "/initlogo.rle"
load_565rle_image(INIT_IMAGE_FILE);

（10）设置属性： property_set()函数。

（11）执行动作列表中 init 片段中的命令。

action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);
drain_action_queue();

（12）启动属性服务
（13）创建套接字 接收子进程终止的SIGCHLD信号，调用相关handler进程处理。

（14）执行动作列表中 early-boot, boot, property相关的命令。

（15）设置事件处理的监听事件

3.init.rc脚本文件分析与执行

两个功能

• 设置系统环境，记录待执行的进程
• action_list 与 service_list相关的内容。

3.1 动作列表

(1) on init

主要设置环境变量，生成系统运行所需的文件或目录

(2)on boot

主要设置应用终止条件

(3)on property : =

记录属性改变时执行的命令

3.2 服务列表

sevice 段落用来记录init进程启动的进程。

由init进程启动的子进程或是一次性程序，或是运行在后台的与应用程序、系统相关的守护进程。

service段落中的服务全部注册在服务列表中，init进程从该列表中依次取出相应服务，并启动它。

3.3init.rc文件分析函数

parse_config_file() 用来分析init.rc脚本文件。

int parse_config_file(const char *fn)
{
	char *data;
	data = read_file(fn, 0);  //读取文件到内存中，保存为字符串格式，返回字符串在内存中的初始地址
	parse_config(fn, data);   //分析read_file函数返回的字符串，并生成动作列表和参数列表。
}

（1）parse_config()函数

static void parse_config(const char *fn, char *s)
{
	for(;;){
		switch (next_token(&state)){   //以行为单位分割参数传递过来的字符串。
			case T_NEWLINE:
			if(nargs) {
				int kw = lookup_keyword(args[0]);//返回每行首个单词在keyword_list结构体数组中的数组编号。
				if (kw_is(kw, SECTION)){ //SECTION分组区分动作列表和服务列表
					parse_new_section(&state, kw, nargs, args);//将筛选出的命令注册动作列表或者服务列表中。
				}
			}
		}
	}
}

3.4 动作列表与服务列表的运行

（1）动作列表的运行

1）获取动作列表的 head

2）从action列表取出动作列表 转换成command结构体

3）执行 动作列表中动作对应的函数。

（2）服务列表的运行

通过on boot段落中的最后一行命令 class_start 运行service 段落中所有的程序。

service_start 通过执行execve()系统调用来运行服务列表中的程序。

4.创建设备节点文件。

设备节点文件是设备驱动的逻辑文件

• 冷插拔：以预先定义的设备信息为基础，当init进程被启动运行时，统一创建设备节点文件

• 热插拔：系统运行时，为插入的设备动态创建设备节点文件。

Linux中 udev守护进程创建设备节点文件

4.1创建静态设备节点

冷插拔机制
在init进程启动后，在/sys下读取实现注册好的设备信息，而后引发与各设备相对应的uevent,创建设备节点文件。

举例Binder驱动程序

（1）binder驱动程序在初始化函数中调用misc_rigister()函数，将创建设备节点的所需的信息保存在/sys目录下。

（2）相关的节点文件是已经保存在/system/core/init/device.c中，devperms结构体。
这里的这个文件充当一个列表，
（3）init进程调用device_init()函数

ini device_init(void)
{
	fd = open_uevent_socket();//创建一个套接字，接收uevent
	to = get_usecs();
	coldboot(fd, "/sys/class");//调用 do_coldboot()函数。
	coldboot(fd, "/sys/block");
	coldboot(fd, "/sys/devices");
	t1 = get_usecs();
	log_event_print("coldboot %ld uS\n", ((long) (t1 - t0)));
}

static void do_coldboot(int event_fd, DIR *d)
{
    fd = openat(dfd, "uevent", O_WRONLY);
    if(fd >= 0){
        write(fd, "add\n", 4);//写入"add"信息，强制引起uevent
        close(fd);
        handle_device_fd(event_fd);//handler_device_fd()函数接收相关的uevent.
    }
}

void handle_device_fd(int fd)
{
    while((n = recv(fd, msg, UEVENT_MSG_LEN)) > 0){
        struct uevent uevent;
        parse_event(msg, &uevent);//将uevent信息写入uevent结构体中
        handle_devive_event(&uevent);//创建节点文件
    }
}

static void handle_device_event(strut uevent *uevent)
{
    
    if(!strncmp(uevent->subsystem, "block", 5)){
        block = 1;
        base = "/dev/block/";
        mkdir(base, 0755);
    }
    .
    .
    else
		base = "dev";
    if(!strcmp (uevent->action, "add)){
     	make_device(devpath, block, uevent->major, uevent->minor);//调用mknod()函数，创建设备节点文件。           
     }
}

总结：驱动程序将创建设备节点所需的信息保存到/sys目录下，
相关的节点文件 文件已经保存在 /system/core/init/device.c中
init进程启动后调用 docoolboot()，写入add 强制引起uevent
从列表中获取相关的节点文件，创建设备节点文件。

uevent.

4.2动态设备感知

热插拔由init进程的事件处理循环来完成。
调用handle_device_fd()函数，创建设备节点文件。

5.进程的终止与再启动。

进程再启动代码分析

子进程终止时，init进程接收传递过来的SIGCHLD信号，调用与之对应的处理函数sigchld_handler(),

static void sigchld_handler(int s)
{
	write(signal_fd, &s, 1);
}

signal_fd记录信号编号，调用wait_for_one_process()函数被调用。

• 发生SIGCHLD信号时，程序从监听状态中跳出，执行poll()函数。
• wait_for_one_process()函数在产生SIGCHLD信号的进程的服务列表中，检查进程的设置选项

wait_for_one_process()函数体：

static int wait_for_one_process(int block)
{
	...
	//回收进程所占用的资源。
    while( (pid = waitpid(-1, &status, block ? 0 : WNOHANG)) == -1
												&& errno == EINTR );
    //用来取出与服务列表中终止进程相关的服务项目。 
    svc = service_find_by_pid(pid);
    //在取出的服务项目选项中，检查SVC_ONESHOT是否被设置。  如果已经设置了，直接终止。
    if(!(svc->flags & SVC_ONESHOT)){
    	kill(-pid, SIGKILL);
    }
    /* remove any socket we may have created*/
    for(si = svc->sockets; si; si = si->next){
	//删除所有进程持有的socketDescriptor
        unlink(tmp);
    }
    svc->pid = 0;
    svc->flags &= (~SVC_RUNNING);//取消正在运行标记。
    
    if(svc->flags & SVC_ONESHOT) {//设置进程标记为SVC_DISABLED,从wait_for_one_process中跳出。
    	svc->flags |= SVC_DISABLED;
    }
    if(svc->flags & SVC_DISABLED)
		return 0;
    list_for_each(node, &svc->onrestart.commands) {//重新启动相关进程？？？？
        cmd = node_to_item(node, struct command, clist);
        cmd->func(cmd->nargs, cmd->args);
    }
   	svc->flags |= SVC_RESTARING;
}

wait_for_one_process()函数执行完毕后，事件处理循环中的restart_processes()函数就会被调用执行。

static void rstart_service_if_needed(struct service *svc)
{
	svc->flags &= (~SVC_RESTSRING);
	service_start(svc);
	return;
}
static void restart_process()
{
	process_needs_restart = 0;
	service_for_each_flags(SVC_RESARTING, restart_service_if_needed);
}
//运行服务列表中带有SVC_RESTART标记的进程。当一个带有此标记的进程被终止，产生SIGCHLD信号时，restart_process()函数将重新启动它。

6.属性服务

只有init进程才能修改属性指，其他进程修改属性值时，必须向init进程提出请求，init检查权限后，再修改属性指。

6.1属性初始化

void property_init(void)
{
    init_property_area();//属性域初始化。
	load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT);
}
int main (int argc, char **argv)
{
    ...
    property_init();//在共享内存中生成属性域
    ...
}

int start_property_service(void)
{
	int fd;
    //读取存储在各文件中的基本设置，将他们设置为属性指。
	load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_BUILD);
	load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT);
	load_properties_from_file(PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE);	
	//read persistent properties after all default values have been
    //读取系统运行时其他进程新生成的属性值或者更改的属性值。
	load_persistent_properties();
    //创建/dev/socket/property_service的Unix域套接字
	fd_createsocket(PROP_SERVICE NAME, SOCK STREAM, 0666, 0, 0);
	if(fd < 0) return -1;
	fcntl(fd, F_SETFD, FD CLOEXEC);
	fcntl(fd, F_SETFL, 0 NONBLOCK)

    listen(fd, 8);
	return fd
}
int main (int argc, char **argv)
{
	property_set_fd = start_property_service();//start_property_service()函数，创建启动属性服务所需要的Unix域套接字。
}

6.2属性变更请求处理

接收到属性变更请求后，init进程就会调用handle_property_set_fd()函数。

void handle_property_set_fd(int fd)
{
	...
	/* check socket options here */
	if(getsockopt(s, SOL_SOCKER, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size) < 0){
        //获取SO_PEERCRED值， 以便检查传递信息进程的访问权限
		close(s);
		ERROR("Unable to recieve socket options\n");
		return;
    }
    ...
    switch(msg.cmd) {
        case PROP_MSG_SETPROP:
            ...
            if(memcmp(msg.name, "ctl." , 4) ==0 ){//ctl消息是请求进程启动与终止的消息。
                if(check_control_perms(msg.value, cr.uid)){//检查访问权限
                    handle_control_message((char *)msg.name + 4, (char*) msg.value);
                }
                ...
            }else{
                if(check_perms(msg.name, cr.uid)){//检查访问权限
                    property_set((char*)msg.name, (char*)msg.value);//更改属性值，
                }
                ...
            }
            ...
    }
}