[移动开发]Android 8.0系统启动流程_init（一）

前言

本系列主要介绍Android8.0系统启动过程中涉及到的init、Zygote、SystemServer和Launcher。

一、init启动前准备

init进程是Android系统的第一个进程，其进程号为1，该进程启动后，主要处理一些重要的初始化工作，比如创建Zygote和各种属性服务。在电源按键按下后，经历如下几个步骤后，便开始引入init进程：

1. 启动电源及系统：电源按下后，引导芯片开始将固化在ROM中的BootLoader加载至RAM中，并执行该程序；
2. 引导程序BootLoader：引导程序BootLoader是在Android操作系统开始运行前，执行的一个小程序，其主要作用是把系统OS拉起来并运行；
3. Linux内核启动：内核启动时，设置缓存、被保护存储器、计划列表和加载驱动等，完成设置后，它首先在系统文件中寻找init.rc文件，并启动init进程
4. init进程启动：init进程做的工作比较多，主要是用来初始化和启动属性服务，也用来启动Zygote进程。

二、init进程的入口函数

在Linux内核加载完成后，开始查找init.rc文件，并启动init进程，其主要代码如下：

int main(int argc, char** argv) {
	...
    bool is_first_stage = (getenv("INIT_SECOND_STAGE") == nullptr);
    if (is_first_stage) {
        boot_clock::time_point start_time = boot_clock::now();

        //清理 umask.
        umask(0);

 		//创建和挂载启动所需的文件目录
        mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755");
        mkdir("/dev/pts", 0755);
        mkdir("/dev/socket", 0755);
        mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL);
        #define MAKE_STR(x) __STRING(x)
        mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC));
        // Don't expose the raw commandline to unprivileged processes.
        chmod("/proc/cmdline", 0440);
        gid_t groups[] = { AID_READPROC };
        setgroups(arraysize(groups), groups);
        mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
        mount("selinuxfs", "/sys/fs/selinux", "selinuxfs", 0, NULL);
        mknod("/dev/kmsg", S_IFCHR | 0600, makedev(1, 11));
        mknod("/dev/random", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 8));
        mknod("/dev/urandom", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 9));

	 	// 初始化Kernel日志
        InitKernelLogging(argv);
        ...
    }
    ...
	//属性服务初始化
    property_init();//01
	...
  	//创建epoll句柄
    epoll_fd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);

   ...

	//设置子进程的信号处理函数，如果子进程(Zygote进程)异常退出，init进程会调用该函数中设定的信号函数来进行处理
    signal_handler_init();//02

	//导入默认的环境变量
    property_load_boot_defaults();
    export_oem_lock_status();
	//启动属性服务
    start_property_service();//03
    set_usb_controller();
    ...

    if (bootscript.empty()) {
   	 	//解析init.rc配置文件
        parser.ParseConfig("/init.rc");
        parser.set_is_system_etc_init_loaded(
                parser.ParseConfig("/system/etc/init"));
        parser.set_is_vendor_etc_init_loaded(
                parser.ParseConfig("/vendor/etc/init"));
        parser.set_is_odm_etc_init_loaded(parser.ParseConfig("/odm/etc/init"));
    } else {
        parser.ParseConfig(bootscript);
        parser.set_is_system_etc_init_loaded(true);
        parser.set_is_vendor_etc_init_loaded(true);
        parser.set_is_odm_etc_init_loaded(true);
    }
    ...
    while (true) {
        // By default, sleep until something happens.
        int epoll_timeout_ms = -1;

        if (!(waiting_for_prop || ServiceManager::GetInstance().IsWaitingForExec())) {
            am.ExecuteOneCommand();
        }
        if (!(waiting_for_prop || ServiceManager::GetInstance().IsWaitingForExec())) {
        	//重启死去的进程
            restart_processes();//05

            // If there's a process that needs restarting, wake up in time for that.
            if (process_needs_restart_at != 0) {
                epoll_timeout_ms = (process_needs_restart_at - time(nullptr)) * 1000;
                if (epoll_timeout_ms < 0) epoll_timeout_ms = 0;
            }

            // If there's more work to do, wake up again immediately.
            if (am.HasMoreCommands()) epoll_timeout_ms = 0;
        }

        epoll_event ev;
        int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, epoll_timeout_ms));
        if (nr == -1) {
            PLOG(ERROR) << "epoll_wait failed";
        } else if (nr == 1) {
            ((void (*)()) ev.data.ptr)();
        }
    }
    return 0;
}

该流程分析如下：

1. 挂载文件：通过设置umask值，屏蔽一些权限后，开始挂载和创建所需的文件；
2. 属性服务：通过property_init()属性服务初始化，调用start_property_service()启动属性服务；
3. 子进程的处理函数： signal_handler_init()主要作用是防止出现僵尸进程，子进程在暂停和终止后，会发出SIGCHLD的信号，signal_handler_init()接收到该信号后，会对该进程进行回收处理，防止占用系统进程资源；
4. 解析init.rc配置：在8.0中对init.rc文件进行了拆分，可查看system\core\rootdir目录，包括：
   init.zygote32.rc：Zygote对应的执行程序是app_process(纯32位模式)；
   init.zygote64.rc：Zygote对应的执行程序是app_process64(纯64位模式)；
   init.zygote32_64.rc：启动两个Zygote进程( zygote 和 zygote_secondary)，对应的执行程序是app_process32(主模式)和app_process64；
   init.zygote64_32.rc：启动两个Zygote进程( zygote 和 zygote_secondary)，对应的执行程序是app_process64(主模式)和app_process32。

三、init函数解析

/system/core/rootdir/init.rc

init.rc是一个非常重要的配置文件，它是由Android初始化语言（Android Init Language）编写的脚本，这种语言主要包含5种类型语句：Action、Command、Service、Option和Import。init.rc的配置代码如下所示：