android开机过程.doc

一、 Android开机启动流程简介1、 OS-level：由bootloader载入linux kernel后kernel开始初始化, 并载入built-in的驱动程序。Kernel完成开机后，载入init process，切换至user-space。 Init进程是第一个在user-space启动的进程。2、 Android-level：由init process读取init.rc，Native 服务启动，并启动重要的外部程序，例如：servicemanager、Zygote以及System Server等。由 init process 根据硬件类型读取init.xxx.rc。由init.xxx.rc加载init.xxx.sh。由 init.xxx.sh 加载特定的硬件驱动。如hi_tuner.ko、hi_demux.ko等。3、 Zygote-Mode：Zygote 启动完SystemServer 后，进入Zygote Mode，在Socket 等候命令。随后，使用者将看到一个桌面环境（Home Screen）。桌面环境由一个名为Launcher的应用程序负责提供。本文档重点研究Android-level中的启动流程。启动流程如下图所示：二、 init process流程分析init进程简介init进程是第一个在user-space启动的进程。由内核启动参数init传递给内核，如果该项没有设置，内核会按/etc/init,/bin/init,/sbin/init,/bin/sh的顺序进行尝试,如果都有的都没找到，内核会抛出 kernel panic：的错误。init进程包含在跟文件系统中，跟文件系统被直接编译到了内核。对init进程的修改，需要重新编译烧写内核。编译命令：#cd kernel#make uImagCONFIG_INITRAMFS_SOURCE=./out/target/product/Hi3716C/root/ -j 8#cp kernel/arch/arm/boot/uImage out/target/product/Hi3716C/kernel -afv源代码路径：froyosystemcoreinit编译的文件：builtins.cinit.cdevices.cproperty_service.cutil.c parser.clogo.c编译命令: make init生成的文件：/out/target/product/Hi3716C/root/initinit进程启动流程1. 安装SIGCHLD信号。sigaction(SIGCHLD, &act, 0);如果父进程不等待子进程结束，子进程将成为僵尸进程（zombie）从而占用系统资源。因此需要对SIGCHLD信号做出处理，回收僵尸进程的资源，避免造成不必要的资源浪费。2. 对umask进行清零。umask(0);umask是什么？登录系统之后创建一个文件总是有一个默认权限的，那么这个权限是怎么来的呢？这就是umask干的事情。umask设置了用户创建文件的默认权限，它与chmod的效果刚好相反，umask设置的是权限“补码”，而chmod设置的是文件权限码。设置文件的默认权限，umask和chmod的权限刚好反的，umask的0000相当于chmod的0777。3. 为rootfs建立必要的文件夹，并挂载适当的分区。mkdir(/dev, 0755);mkdir(/proc, 0755);mkdir(/sys, 0755);mount(tmpfs, /dev, tmpfs, 0, mode=0755);mkdir(/dev/pts, 0755);mkdir(/dev/socket, 0755);mount(devpts, /dev/pts, devpts, 0, NULL);mount(proc, /proc, proc, 0, NULL);mount(sysfs, /sys, sysfs, 0, NULL);4. 创建/dev/null和/dev/kmsg节点。创建/dev/null结点，重定向标准输入，输出以及标准出错。open_devnull_stdio();创建/dev/kmsg设备结点，我们可以利用这个设备输出调试信息log_init();5. 解析/init.rc，将所有服务和操作信息加入链表。解析初始化脚本，这里只是parse，将脚本解析到一个链表中，并没有执行。parse_config_file(/init.rc); 6. 从/proc/cmdline中提取信息内核启动参数,并保存到全局变量。qemu_init(); import_kernel_cmdline(0);7. 根据6获得的hardware参数信息，解析额外的硬件相关init脚本.hi3726c 中为 init.godbox.rc get_hardware_name(); snprintf(tmp, sizeof(tmp), /init.%s.rc, hardware); parse_config_file(tmp); 8. 找到init.rc paser链表中为early-init属性的项目，将其添加到action queue中，并执行执行这些queue中的动作。action_for_each_trigger(early-init, action_add_queue_tail); drain_action_queue();9. 遍历/sys文件夹，是内核产生设备添加事件（为了自动产生设备节点)。device_fd = device_init();10. 初始化属性系统，并导入初始化属性文件。property_init();每个属性都有一个名称和值，它们都是字符串格式。属性被大量使用在Android系统中，用来记录系统设置或进程之间的信息交换。属性是在整个系统中全局可见的。每个进程可以get/set属性。在系统初始化时，Android将分配一个共享内存区来存储的属性，这里主要是从/p属性文件读取属性。类似于像Windows下的注册表的作用。/的内容ro.secure=0ro.allow.mock.location=1ro.debuggable=1persist.service.adb.enable=111. 从属性系统中得到ro.debuggable，若为1，則初始化keychord监听。keychord_fd = open_keychord();12. 判断是否有控制台，如果没有，就尝试是否是可以打缺省的控制台。缺省控制台名称：static char *console_name = /dev/console;if (console0) snprintf(tmp, sizeof(tmp), /dev/%s, console);console_name = strdup(tmp);fd = open(console_name, O_RDWR);if (fd = 0)have_console = 1;close(fd);13. 读取/initlogo.rle，如果成功則在/dev/graphics/fb0显示Logo,如果失败则将/dev/tty0设为文本模式，并打开/dev/tty0,输出文本“ANDROID”。if( load_565rle_image(INIT_IMAGE_FILE) ) fd = open(/dev/tty0, O_WRONLY);if (fd = 0) const char *msg;msg = nnnnnnn /*console is 40 cols x 30 lines*/nnnnnnn A N D R O I D ;write(fd, msg, strlen(msg);close(fd);14. 判断是否使用模拟器运行，如果时，就加载内核命令行参数。if (qemu0)import_kernel_cmdline(1);15. 根据内核命令行参数来设置工厂模式测试。if (!strcmp(bootmode,factory)property_set(ro.factorytest, 1);else if (!strcmp(bootmode,factory2)property_set(ro.factorytest, 2);elseproperty_set(ro.factorytest, 0);16. 设置序列号属性值。property_set(ro.serialno, serialno0 ? serialno : );17. 设置启动模式属性值。property_set(ro.bootmode, bootmode0 ? bootmode : unknown);18. 设置基带频率属性值。property_set(ro.baseband, baseband0 ? baseband : unknown);19. 设置硬件载波方式属性值。property_set(ro.carrier, carrier0 ? carrier : unknown);20. 设置引导程序的版本号属性值。property_set(ro.bootloader,bootloader0?bootloader: unknown);21. 设置硬件信息属性值。property_set(ro.hardware, hardware);22. 设置硬件版本号属性值snprintf(tmp, PROP_VALUE_MAX, %d, revision);property_set(ro.revision, tmp);23. 添加所有的init命令到队列，然后再执行。action_for_each_trigger(init, action_add_queue_tail);drain_action_queue();24. 加载system和data目录下的属性，并启动属性监听服务。property_set_fd = start_property_service();加载的属性文件为：#define PROP_PATH_SYSTEM_BUILD /system/p#define PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT /system/p#define PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE /data/p25. 创建一个全双工的通讯机制的两个SOCKET，信号可以在signal_fd和signal_recv_fd双向通讯，从而建立起沟通的管道。这个信号管理，就是用来让init进程与它的子进程进行沟通的，子进程从signal_fd写入信息，init进程从signal_recv_fd收到信息，然后再做处理。if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, s) = 0) signal_fd = s0;signal_recv_fd = s1;fcntl(s0, F_SETFD, FD_CLOEXEC);fcntl(s0, F_SETFL, O_NONBLOCK);fcntl(s1, F_SETFD, FD_CLOEXEC);fcntl(s1, F_SETFL, O_NONBLOCK);26. 判断设备文件系统device_fd是否成功初始化，属性服务property_set_fd是否成功初始化，信号通讯机制signal_recv_fd是否成功初始化。if (device_fd 0)|(property_set_fd 0)|(signal_recv_fd 0) ufds3.fd = keychord_fd;ufds3.events = POLLIN;fd_count+; else ufds3.events = 0;ufds3.revents = 0;31. 初始化linux程序启动速度的性能分析工具。#if BOOTCHARTbootchart_count = bootchart_init();if (bootchart_count 0) NOTICE(bootcharting started (period=%d ms)n,bootchart_count*BOOTCHART_POLLING_MS); else NOTICE(bootcharting ignoredn);#endif32. 进入主进程循环，重置轮询事件状态、查询action队列，并执行、重启需要重启的服务、轮询注册的事件状态。for(;) int nr, i, timeout = -1;for (i = 0; i fd_count; i+)ufdsi.revents = 0;drain_action_queue();restart_processes();if (process_needs_restart) timeout = (process_needs_restart - gettime() * 1000;if (timeout 0) if (timeout BOOTCHART_POLLING_MS)timeout = BOOTCHART_POLLING_MS;if (bootchart_step() 0 | -bootchart_count = 0) bootchart_finish();bootchart_count = 0;#endifnr = poll(ufds, fd_count, timeout);if (nr = 0)continue;if (ufds2.revents = POLLIN) /* we got a SIGCHLD - reap and restart as needed */read(signal_recv_fd, tmp, sizeof(tmp);while (!wait_for_one_process(0);continue;if (ufds0.revents = POLLIN)handle_device_fd(device_fd);if (ufds1.revents = POLLIN)handle_property_set_fd(property_set_fd);if (ufds3.revents = POLLIN)handle_keychord(keychord_fd);三、 init.rc 脚本加载流程分析1、init.rc 脚本语法介绍Android初始化语言由四大类声明组成:行为类(Actions),命令类(Commands),服务类(Services),选项类(Options)。* 初始化语言以行为单位，由以空格间隔的语言符号组成。C风格的反斜杠转义符可以用来插入空白到语言符号。双引号也可以用来防止文本被空格分成多个语言符号。当反斜杠在行末时，作为折行符。* 以#开始(前面允许有空格)的行为注释行。* Actions和Services隐含声明一个新的段落。所有该段落下Commands或Options的声明属于该段落。第一段落前的Commands或Options被忽略。* Actions和Services拥有独一无二的命名。在它们之后声明相同命名的类将被当作错误并忽略。l ActionsActions是一系列命令的命名。Actions拥有一个触发器(trigger)用来决定action何时执行。当一个action在符合触发条件被执行时，如果它还没被加入到待执行队列中的话，则加入到队列最后。队列中的action依次执行，action中的命令也依次执行。Init在执行命令的中间处理其它活动(设备创建/销毁,property设置，进程重启)。Actions语法形式为：on .l Services Services是由init启动，在它们退出时重启(可选)。Service表现形式为:service * .l OptionsOptions是Services的修饰，它们影响init何时、如何运行service.critical这是一个设备关键服务(device-critical service) .如果它在4分钟内退出超过4次，设备将重启并进入恢复模式。disabled该服务将不会自动启动，它必须被依照服务名指定启动才可以启动。setenv 设置已启动的进程的环境变量的值socket 创建一个名为/dev/socket/的unix domin socket，并传送它的fd到已启动的进程。必须为dgram或stream.用户和组默认为0.user 在执行服务前改变用户名。group *在执行服务前改变组。在第一个组后的组将设为进程附加组(通过setgroups().当前默认为root.oneshot在服务退出后不重启。class 为service指定一个类别名。同样类名的所有的服务可以一起启动或停止。如果没有指定类别的服务默认为default类。onrestart当服务重启时执行一个命令。l Triggers触发器是一个字符串，可以用来匹配某种类型的事件并执行一个action。Boot这是当init开始后执行的第一个触发器(当/init.conf被加载)=当property 被设为指定的值时触发。device-added-device-removed-当设备节点被添加或移除时触发。service-exited-当指定的服务存在时触发l Commandsexec *Fork并执行一个程序().这将被block直到程序执行完毕。最好避免执行例如内建命令以外的程序，它可能会导致init被阻塞不动。export 设定全局环境变量的值，当这个命令执行后所有的进程都可以取得该环境变量的值。ifup 使网络接口联机。import 解析一个init配置文件，扩展当前配置文件。hostname 设置主机名chmod 改变文件访问权限chown 改变文件所属和组class_start 当指定类别的服务没有运行，启动该类别所有的服务。class_stop 当指定类别的服务正在运行，停止该类别所有的服务。domainname 设置域名。insmod 加载该路径的模块mkdir mode owner group在创建一个目录,可选选项:mod,owner,group.如果没有指定，目录以755权限，owner为root,group为root创建。mount *尝试mount 到目录. 可以用mtdname格式以命名指定一个mtd块设备。包含ro,rw,remount,noatime.setprop 设置系统property 的值.setrlimit 设置resource的rlimit.start 启动一个没有运行的服务。stop 停止一个正在运行的服务。symlink 创建一个的符号链接到sysclktz 设置系统时区(GMT为0)trigger 触发一个事件。用于调用其它action。write *打开的文件并写入一个或多个字符串。l PropertiesInit会更新一些系统property以提供查看它当前的状态。init.action当前正在执行的action,如果没有则为mand被执行的命令，如果没有则为init.svc.命名为的服务的状态(stopped, running, restarting)2、init.rc 脚本启动的服务介绍l service console /system/bin/shconsolesh服务的代码在目录：froyo/system/core/shsh服务是控制台服务，是从NetBSD移植过来的，它的命令也是比较有限。sh服务使用flex工具生成词法分析代码，使用bison生成语法分析代码。l service adbd /sbin/adbddisabledadbd服务的代码在目录：froyo/system/core/adbadbd服务是adb调试系统中的一部分，整个adb调试系统包括有三部分：手机运行的adbd服务PC运行的服务器PC运行的客户端当android启动时，就运行adbd服务，创建一个调试端口，这样就可以让开发机器上的服务器连接过来，通过这个连接就可以发送调试信息给服务器，也可以接收到外面发送过来的调试命令。adbd依据下面的条件启动或停止。on property:ro.kernel.qemu=1 start adbdon property:persist.service.adb.enable=1 start adbdon property:persist.service.adb.enable=0 stop adbdl service servicemanager /system/bin/servicemanageruser systemcriticalonrestart restart zygoteonrestart restart mediaservicemanager服务的代码在目录：froyo/frameworks/base/cmds/servicemanagerservicemanager服务的作用主要是服务管理。所谓的服务管理其实就是获取服务、检查服务、添加服务、枚举所有服务。服务管理器是一个容器管理器，方便服务添加、调用和删除。在应用层的程序，都向这个服务管理器获取需要使用的服务，而所有提供服务的程序，都向这个服务器管理器注册自己的服务。服务管理器是应用程序与服务沟通的桥梁。l service vold /system/bin/voldsocket vold stream 0660 root mountioprio be 2vold服务的代码在目录：froyo/system/core/voldvold服务的作用主要是负责完成系统的动态卷管理，比如cdrom、u盘、mmc卡等外存储的管理。当有这外存储设备插入时，就需要监视这种变化，并加载相应的驱动程序，然后报告给系统和应用程序有新存储设备可以使用。vold处理过程大致分为三步：1)创建链接：在vold作为一个守护进程，一方面接受驱动的信息，并把信息传给应用层；另一方面接受上层的命令并完成相应。所以这里的链接一共有两条：A. vold socket: 负责vold与应用层的信息传递；B. 访问udev的socket: 负责vold与底层的信息传递；这两个链接都是在进程的一开始完成创建的。2)引导：这里主要是在vold启动时，对现有外设存储设备的处理。首先，要加载并解析vold.conf，并检查挂载点是否已经被挂载；其次，执行MMC卡挂载；最后，处理USB大容量存储。3)事件处理：这里通过对两个链接的监听，完成对动态事件的处理，以及对上层应用操作的响应。l service debuggerd /system/bin/debuggerdl service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin -zygote -start-system-serversocket zygote stream 666onrestart write /sys/android_power/request_state wakeonrestart write /sys/power/state ononrestart restart mediazygote服务的代码在目录：froyo/frameworks/base/cmds/app_processzygote服务主要作用就是创建一个服务监听用户的命令，并且根据用户的命令创建应用程序运行。所有的java应用程序进程都是由zygote派生出来的。是虚拟机实例的孵化器。l service media /system/bin/mediaserveruser mediagroup system audio camera graphics inet net_bt net_bt_adminioprio rt 4mediaserver服务的代码在目录：froyo/frameworks/base/media/mediaservermediaserver服务是多媒体服务的守护进程，负责多媒体照相机音频等三项服务。l service bootanim /system/bin/bootanimationuser graphicsgroup graphicsdisabledoneshotbootanimation 服务的代码在目录：froyo/frameworks/base/cmds/bootanimationbootanimation 服务是开机动画，主要用来加载动画资源。l service dbus /system/bin/dbus-daemon -system -noforksocket dbus stream 660 bluetooth bluetoothuser bluetoothgroup bluetooth net_bt_admindbus服务的代码在目录：froyo/external/dbus/busdbus服务是android使用的一种特殊的进程间通讯系统。它具有面向对象接口的协议，以及应用程序之间互相发现和监视的守护进程。dbus设计用来作为用户与系统服务之间的分隔以及系统服务之间的通讯。因此，dbus通讯安全，但效率有点差。l service bluetoothd /system/bin/bluetoothd -nsocket bluetooth stream 660 bluetooth bluetoothsocket dbus_bluetooth stream 660 bluetooth bluetoothgroup bluetooth net_bt_admin miscdisabledbluetoothd服务的代码在目录：froyo/external/bluetooth/bluez/srcl service hfag /system/bin/sdptool add -channel=10 HFAGuser bluetoothgroup bluetooth net_bt_admindisabledoneshotHFAG(handsfreeaudiogateway)蓝牙免提服务。hfag服务的代码在目录：froyo/external/bluetooth/bluez/toolsl service hsag /system/bin/sdptool add -channel=11 HSAGuser bluetoothgroup bluetooth net_bt_admindisabledoneshotHSAG(headsetaudiogateway)可能跟蓝牙耳机服务。hsag服务的代码在目录：froyo/external/bluetooth/bluez/toolsl service opush /system/bin/sdptool add -channel=12 OPUSHuser bluetoothgroup bluetooth net_bt_admindisabledoneshotOPUSH（ObjectPush）就是OPP服务，通过这个服务可以推送对象到另一个有这个服务的设备中。opush服务的代码在目录：froyo/external/bluetooth/bluez/toolsl service pbap /system/bin/sdptool add -channel=19 PBAPuser bluetoothgroup bluetooth net_bt_admindisabledoneshotPBAP(PhoneBookAccess)提供通过蓝牙传送手机电话本的一个服务协议。pbap服务的代码在目录：froyo/external/bluetooth/bluez/toolsl service hciattach /system/bin/hciattach -n /dev/ttyAMA0 -s 115200user bluetoothgroup bluetooth net_bt_admindisabledoneshothciattach服务的代码在目录：froyo/external/bluetooth/bluez/toolshciattach服务主要用来初始化蓝牙设备。l service installd /system/bin/installdsocket installd stream 600 system systeminstalld 服务的代码在目录：froyo/frameworks/base/cmds/installdinstalld服务是提供安装dex文件的服务。dex是Dalvik VM executes的全称，即Android Dalvik执行程序，并非Java ME的字节码而是Dalvik字节码。l service flash_recovery /system/etc/install-recovery.shoneshot刷机用的一个服务，这个可以去掉。我们的代码包里没有install-recovery.sh这个文件。l service racoon /system/bin/racoonsocket racoon stream 600 system system group net_admindisabledoneshotracoon服务的代码在目录：froyo/external/ipsec-toolsIPsectools包括setkey（配置规则策略）和racoon（密钥协商）。Setkey实现IPSec中SPD管理和SAD的管理，Racoon是IPSec-tools中IKE的实现。racoon支持多种验证方式，包括预共享密钥和X.509证书方式。l service mtpd /system/bin/mtpdsocket mtpd stream 600 system systemuser vpngroup vpn net_admin net_rawdisabledoneshotmtpd服务的代码在目录：froyo/external/mtpdmtpd支持VPN的服务，支持PPTP和L2TP两种协议。l service keystore /system/bin/keystore /data/misc/keystoreuser keystoregroup keystoresocket keystore stream 666keystore服务的代码在目录：froyo/frameworks/base/cmds/keystorekeystore服务是加解密储存键值的服务。它主要作用就是验证应用程序与签名文件是否一致。l service dumpstate /system/bin/dumpstate -ssocket dumpstate stream 0660 shell logdisabledoneshotdumpstate服务的代码在目录：froyo/frameworks/base/cmds/dumpstate/dumpstate服务是用来打印系统信息。如编译时间、Bootloader版本、MEMORY INFO、CPU INFO等信息。四、 init.xxx.rc 脚本加载流程分析1、init.xxx.rc的由来init.xxx.rc由init进程负责加载，相关代码如下：get_hardware_name();实际就是取/proc/cpuinfo中Hardware字段。# cat /proc/cpuinfoProcessor : ARMv7 Processor rev 2 (v7l)BogoMIPS : 1005.97Features : swp half thumb fastmult vfp edsp vfpv3 vfpv3d16 CPU implementer : 0x41CPU architecture: 7CPU variant : 0x2CPU part : 0xc09CPU revision : 2Hardware : godboxRevision : 0000Serial : 0000000000000000snprintf(tmp, sizeof(tmp), /init.%s.rc, hardware);这里tmp的值就等于 /init.godbox.rcparse_config_file(tmp);因此在HI3716C平台第二加载的脚本就是/init.godbox.rc2、init.godbox.rc脚本内容分析设置环境变量on init export PATH /sbin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin:/system/busybox/bin:/system/busybox/sbin设置一些属性值。on boot setprop ARGH ARGH setprop status.battery.state Slow setprop status.battery.level 5 setprop status.battery.level_raw 50 setprop status.battery.level_scale 9加载/system/etc/init.godbox.sh脚本service hix5hd-setup /system/etc/init.godbox.sh oneshot启动logcat服务service hix5hd-logcat /system/bin/logcat -Q oneshotlogcat服务的代码在目录：froyo/system/core/logcat/五、 init.xxx.sh 脚本加载流程分析1、 init.xxx.sh的由来由init.godbox.rc脚本加载，加载命令如下：service hix5hd-setup /system/etc/init.godbox.sh oneshot2、init.godbox.sh 脚本内容分析#!/system/bin/sh#关闭stagefright多媒体引擎setprop media.stagefright.enable-player falsesetprop media.stagefright.enable-meta falsesetprop media.stagefright.enable-scan falsesetprop media.stagefright.enable-http false#关闭jni参数检查setprop dalvik.vm.checkjni false# setprop for disp_channel 设置显示通道为1setprop ro.sf.display_channel 1 insmod /system/lib/modules/hi_media.ko#DDR 1GB 内存mmz加载方式#bootargs mem=808M vmalloc=600M/system/busybox/sbin/insmod /system/lib/modules/hi_mmz.ko mmz=vdec,0,0xb3200000,57M:JPEG,0,0xb6b00000,23M:ddr,0,0xb8200000,30M#DDR 512M 内存mmz加载方式#bootargs mem=306M vmalloc=600M#/system/busybox/sbin/insmod /system/lib/modules/hi_mmz.ko mmz=vdec,0,0x93200000,57M:JPEG,0,0x96b00000,23M:ddr,0,0x98200000,30M# for system standby 加载系统待机驱动