Android开机启动

Android开机启动流程

手机开机后，引导芯片启动，从固化再ROM里执行预设代码，加载引导程序到RAM，bootLoader检查RAM，初始化参数
硬件参数初始化后，进入Kernel层，加载硬件设备驱动，初始化进程管理
Kernel层加载完成后，硬件驱动与HAL层交互，进入到Native层，启动INIT进程
启动init进程也是android启动的第一个进程，init是贯穿整个linux的第一个进程，PID为1，之后启动adbd，logd等用户守护进程，并且启动serviceManager等服务，孵化出zygote进程，底层为C艹代码
zygote进程由init进程解析init.rc文件后fork而成，加载虚拟机，孵化zygote的第一个进程SystemServer，它负责启动和管理整个Java Framework，包含了ActivityManager,WindowManager,PackageManager等九十多个服务
zygote还负责启动APP进程，第一个进程为Launcher，所有的APP进程都由zygote fork而成

总的来说，就是通电后，先加载配置驱动，因为硬件品牌类型不同，不同品牌的驱动配置当然也不一样。再加载驱动，在开始启动系统

概述：Loader > Kernel > Native > Framework > Application

细分：BootRom > Bootloader > Kernel > Init > Zygote > SystemServer > Launcher

1. Android启动过程

Init->Zygote->SysetemServer->Launcher

init是第一个用户进程，它借助init.rc来启动各种服务，孵化zygote进程，启动SystemServer，启动Android服务，完成后启动Launcher

2. Init进程

adb shell ps查看所有进程，init进程的pid始终为1

代码位于system/core/init/main.cpp，通过main函数中的参数分别执行以下函数

ueventd_main，负责设备节点文件工作，它通过两种凡是创建设备节点文件
FirstStageMain，启动第一阶段
SubcontextMain，初始化日志系统
SetupSelinux，加载selinux规则，设置日志，Selinux是继承Linux的一套安全机制
SecondStageMain，启动第二阶段

下面分别来说这些函数的内容

ueventd_main

位于platform/system/core/init/ueventd.cpp

通过两种方式创建设备节点文件分别为冷启动和热启动
1. 冷启动只已经设定好的，统一创建好的文件节点例如cpu频率，分辨率，他们是不会变的
2. 热启动为动态创建的节点例如usb插拔，充电状态节点等会变化，需要通过监听
FirstStageMain

位于init/first_stage_init.cpp

主要工作是挂载分区，创建设备节点和一些关键目录，初始化日志输出系统，传回参数给main函数，启用SELinux安全策略
SetupSelinux

位于init/selinux.cpp

初始化selinux，加载SELinux规则并启动，注册回调，设置需要写入kmsg的selinux日志，传入second_stage参数，回到mainf方法，启动第二阶段
SecondStageMain

需要初始化属性系统，解析SELinux的匹配规则，处理子进程终止信号，启动系统属性服务，解析init.rc等文件。

解析init.rc中，位于/init/init.cpp，入口函数为init SecondStageMain，通过传入给解析器解析，解析例如service、on、import对象，解析完后会按顺序将action加入到队列中，执行action执行函数，这是个while循环函数，解析放入队列这个操作可以称作第三节多，zygote就是这样启动的

总结就是：

第一阶段挂载分区，创建设备节点和关键目录，初始化日志输出系统，启动SELinux安全策略

第二阶段初始化系统属性，解析SELinux匹配规则，启动系统属性服务，落实第一阶段功能

第三阶段解析init.rc启动进程，无限循环，进行子进程事实监控

3. Zygote进程启动

在app_main.c中，main方法通过runtime.start启动虚拟机VM，注册JNI，通过反射机制调用ZygoteInit.java的main方法，注册Socket进行资源预加载，启动SystemServer来fork，同时也会循环来启动fork子进程

3.1 Zygote启动模式

32位和64位模式的不同导致ro.zygote只值也不同，现在混64位模式主流上是zygote64_32

zygote可以通过–参数来启动，如果是zygote启动模式，直接加载ZygoteInite；如果是application启动模式，则加载RuntimeInite；如果没有参数，则参数错误

runtime.start方法继承AndroidRunitme，没有实现方法它的start的方法，而父类的start方法主要用来开始虚拟机，注册JNI方法，通过JNI方法启动Zygote进程

3.2 ZygoteInit.main函数

位于frameworks\base\core\java\com\android\interna\os\ZygoteInit.java

调用preload()加载类和资源
调用ZygoteServer()创建两个Server端的Socket来等待ActivityManagerService来请求Zygote来创建新的引用程序进程
调用forkSystemServer启动SystemServer进程
调用runSelectLoop函数等待客户端请求，这个时候开启监听，这代表Zygote已经启动结束了，通过fork函数孵化app进程，通过反射的方式启动

3.3 资源的预加载-main函数中第一步

android系统的资源需要在启动前先进行加载和编译，不能到到需要用的时候在进行加载和编译，具体代码在preload方法中。例如一些系统的resource，一些class在frameworks/base/config/preloaded-classes中

3.4 线程方法-main函数中第三步

forkSystemServer方法会返回pid值，程序通过判断pid的值来进行操作，如果pid==0，表示当前为system_server子进程，当pid>0时，时进入父进程，即Zygote进程，此时，当Zygote进程启动完成后，最后在启动SystemServer进程

3.5 孵化应用进程-main函数中第四步

一般分为三层，第一层为APP层，即需要使用的应用进程；第二层为SystemServer系统服务层；第三层为Zygote层。

以Phone、SMS、Media等app层的应用进程为例，点击后

会进入SystemServer层的ActivityManagerService，接着会执行Process.Start()

通过socket到Zygote，Zygote拿到后，通过一系列操作，最后通过runSelectLoop方法返回一个PID，通过反射机制调用应用的入口函数main方法，最后启动应用

frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteServer.java

runSelectLoop通过创建一个ZygoteConnection对象，使用这个connection的processCommand方法，来启动应用进程

frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java

Zygote.forkAndSpecialize方法会调用native方法来fork app进程，fork成功后，子进程就得到了父进程的数据，pid==0是子进程执行，else是父进程执行，接着返回pid给client端，接着AMS就会继续执行。最终会执行handleChildProc方法

在handleChildProc方法中，如果!isZygote为false，返回ZygoteInit.childZygoteInit；否则返回ZygoteInit.zygoteInit

4. Android开机动画

init进程会启动Service Manager进程用来注册服务；也会启动zygote进程用来启动应用等；还有有一个surfaceflinger进程，该进程通过new SurfaceFilinger()，接着init()，执行startBootAnim()方法，接着启动bootanimation进程，该进程通过new对象一步步执行**onFirstRef(),readyToRun(),threadLoop(),movie()**方法，最后通过监听zygot进程子进程的systemServer进程中的开机进程，如果完成后就结束bootAnimation进程中的方法，启动Launcher