Android的init过程（二）：初始化语言（init.rc）解析
最后更新于：2022-04-01 07:20:48
[Android的init过程（一）](http://blog.csdn.net/nokiaguy/article/details/8800962)
本文使用的软件版本
Android：4.2.2
Linux内核：3.1.10
在上一篇文章中介绍了init的初始化第一阶段，也就是处理各种属性。在本文将会详细分析init最重要的一环：解析init.rc文件。
init.rc文件并不是普通的配置文件，而是由一种被称为“Android初始化语言”（Android Init Language，这里简称为AIL）的脚本写成的文件。在了解init如何解析init.rc文件之前，先了解AIL非常必要，否则机械地分析init.c及其相关文件的源代码毫无意义。
为了学习AIL，读者可以到自己Android手机的根目录寻找init.rc文件，最好下载到本地以便查看，如果有编译好的Android源代码，在out/target/product/generic/root目录也可找到init.rc文件。
AIL由如下4部分组成。
1. 动作（Actions）
2. 命令（Commands）
3． 服务（Services）
4. 选项（Options）
这4部分都是面向行的代码，也就是说用回车换行符作为每一条语句的分隔符。而每一行的代码由多个符号（Tokens）表示。可以使用反斜杠转义符在Token中插入空格。双引号可以将多个由空格分隔的Tokens合成一个Tokens。如果一行写不下，可以在行尾加上反斜杠，来连接下一行。也就是说，可以用反斜杠将多行代码连接成一行代码。
AIL的注释与很多Shell脚本一行，以#开头。
AIL在编写时需要分成多个部分（Section），而每一部分的开头需要指定Actions或Services。也就是说，每一个Actions或Services确定一个Section。而所有的Commands和Options只能属于最近定义的Section。如果Commands和Options在第一个Section之前被定义，它们将被忽略。
Actions和Services的名称必须唯一。如果有两个或多个Action或Service拥有同样的名称，那么init在执行它们时将抛出错误，并忽略这些Action和Service。
下面来看看Actions、Services、Commands和Options分别应如何设置。
Actions的语法格式如下：
~~~
on <trigger>
<command>
<command>
<command>
~~~
也就是说Actions是以关键字on开头的，然后跟一个触发器，接下来是若干命令。例如，下面就是一个标准的Action
~~~
on boot
ifup lo
hostname localhost
domainname localdomain
~~~
其中boot是触发器，下面三行是command
那么init.rc到底支持哪些触发器呢？目前init.rc支持如下5类触发器。
1. boot
这是init执行后第一个被触发Trigger，也就是在 /init.rc被装载之后执行该Trigger
2. =
当属性被设置成时被触发。例如，
on property:vold.decrypt=trigger_reset_main
class_reset main
3. device-added-
当设备节点被添加时触发
4. device-removed-
当设备节点被移除时添加
5\. service-exited-
会在一个特定的服务退出时触发
Actions后需要跟若干个命令，这些命令如下：
1. exec [ ]*
创建和执行一个程序（）。在程序完全执行前，init将会阻塞。由于它不是内置命令，应尽量避免使用exec ，它可能会引起init执行超时。
2. export
在全局环境中将 变量的值设为。（这将会被所有在这命令之后运行的进程所继承）
3. ifup
启动网络接口
4. import
指定要解析的其他配置文件。常被用于当前配置文件的扩展
5. hostname
设置主机名
6. chdir
改变工作目录
7. chmod
改变文件的访问权限
8. chown
更改文件的所有者和组
9. chroot
改变处理根目录
10. class_start
启动所有指定服务类下的未运行服务。
11 class_stop
停止指定服务类下的所有已运行的服务。
12. domainname
设置域名
13. insmod
加载指定的驱动模块
14. mkdir [mode][owner] [group]
创建一个目录 ，可以选择性地指定mode、owner以及group。如果没有指定，默认的权限为755，并属于root用户和 root组。
15\. mount [ ]*
试图在目录挂载指定的设备。 可以是mtd@name的形式指定一个mtd块设备。包括 "ro"、"rw"、"re
16. setkey
保留，暂时未用
17. setprop
将系统属性的值设为。
18\. setrlimit
设置的rlimit （资源限制）
19. start
启动指定服务（如果此服务还未运行）。
20．stop
停止指定服务（如果此服务在运行中）。
21\. symlink
创建一个指向的软连接。
22\. sysclktz
设置系统时钟基准（0代表时钟滴答以格林威治平均时（GMT）为准）
23. trigger
触发一个事件。用于Action排队
24. wait [ ]
等待一个文件是否存在，当文件存在时立即返回，或到指定的超时时间后返回，如果不指定，默认超时时间是5秒。
25\. write [ ]*
向指定的文件写入一个或多个字符串。
Services （服务）是一个程序，他在初始化时启动，并在退出时重启（可选）。Services （服务）的形式如下：
~~~
service <name> <pathname> [ <argument> ]*
<option>
<option>
~~~
例如，下面是一个标准的Service用法
~~~
service servicemanager /system/bin/servicemanager
class core
user system
group system
critical
onrestart restart zygote
onrestart restart media
onrestart restart surfaceflinger
onrestart restart drm
~~~
Services的选项是服务的修饰符，可以影响服务如何以及怎样运行。服务支持的选项如下：
1. critical
表明这是一个非常重要的服务。如果该服务4分钟内退出大于4次，系统将会重启并进入 Recovery （恢复）模式。
2\. disabled
表明这个服务不会同与他同trigger （触发器）下的服务自动启动。该服务必须被明确的按名启动。
3. setenv
在进程启动时将环境变量设置为。
4. socket [ [ ] ]
Create a unix domain socketnamed /dev/socket/ and pass
its fd to the launchedprocess. must be"dgram", "stream" or "seqpacket".
User and group default to0.
创建一个unix域的名为/dev/socket/ 的套接字，并传递它的文件描述符给已启动的进程。 必须是 "dgram","stream" 或"seqpacket"。用户和组默认是0。
5. user
在启动这个服务前改变该服务的用户名。此时默认为 root。
6. group [ ]*
在启动这个服务前改变该服务的组名。除了（必需的）第一个组名，附加的组名通常被用于设置进程的补充组（通过setgroups函数），档案默认是root。
7. oneshot
服务退出时不重启。
8. class
指定一个服务类。所有同一类的服务可以同时启动和停止。如果不通过class选项指定一个类，则默认为"default"类服务。
9\. onrestart
当服务重启，执行一个命令（下详）。
现在接着分析一下init是如何解析init.rc的。现在打开system/core/init/init.c文件，找到main函数。在上一篇文章中分析了main函数的前一部分（初始化属性、处理内核命令行等），现在找到init_parse_config_file函数，调用代码如下：
init_parse_config_file("/init.rc");
这个方法主要负责初始化和分析init.rc文件。init_parse_config_file函数在init_parser.c文件中实现，代码如下：
~~~
int init_parse_config_file(const char *fn)
{
char *data;
data = read_file(fn, 0);
if (!data) return -1;
/* 实际分析init.rc文件的代码 */
parse_config(fn, data);
DUMP();
return 0;
}
~~~
init_parse_config_file方法开始调用了read_file函数打开了/init.rc文件，并返回了文件的内容（char*类型），然后最核心的函数是parse_config。该函数也在init_parser.c文件中实现，代码如下：
~~~
static void parse_config(const char *fn, char *s)
{
struct parse_state state;
struct listnode import_list;
struct listnode *node;
char *args[INIT_PARSER_MAXARGS];
int nargs;
nargs = 0;
state.filename = fn;
state.line = 0;
state.ptr = s;
state.nexttoken = 0;
state.parse_line = parse_line_no_op;
list_init(&import_list);
state.priv = &import_list;
/* 开始获取每一个token，然后分析这些token，每一个token就是有空格、字表符和回车符分隔的字符串
*/
for (;;) {
/* next_token函数相当于词法分析器 */
switch (next_token(&state)) {
case T_EOF: /* init.rc文件分析完毕 */
state.parse_line(&state, 0, 0);
goto parser_done;
case T_NEWLINE: /* 分析每一行的命令 */
/* 下面的代码相当于语法分析器 */
state.line++;
if (nargs) {
int kw = lookup_keyword(args[0]);
if (kw_is(kw, SECTION)) {
state.parse_line(&state, 0, 0);
parse_new_section(&state, kw, nargs, args);
} else {
state.parse_line(&state, nargs, args);
}
nargs = 0;
}
break;
case T_TEXT: /* 处理每一个token */
if (nargs < INIT_PARSER_MAXARGS) {
args[nargs++] = state.text;
}
break;
}
}
parser_done:
/* 最后处理由import导入的初始化文件 */
list_for_each(node, &import_list) {
struct import *import = node_to_item(node, struct import, list);
int ret;
INFO("importing '%s'", import->filename);
/* 递归调用 */
ret = init_parse_config_file(import->filename);
if (ret)
ERROR("could not import file '%s' from '%s'\n",
import->filename, fn);
}
}
~~~
parse_config方法的代码就比较复杂了，现在先说说该方法的基本处理流程。首先会调用 list_init(&import_list)初始化一个链表，该链表是用于存储通过import语句导入的初始化文件名。然后开始开始在for循环中分析init.rc文件中的每一行代码。最后将init.rc文件分析完后，就会进入parser_done部分，并递归调用init_parse_config_file方法分析通过import导入的初始化文件。
通过分析parse_config方法的原理，感觉也并不是很复杂。不过分析parse_config方法的具体代码，还需要点编译原理的知识（只是概念上的就可以）。在for循环中调用了一个next_token方法不断从init.rc文件中获取token。这里的token，就是一种编程语言的最小单元，也就是不可再分。例如，对于传统的编程语言，if、then等关键字、变量名等标识符都属于一个token。而对于init.rc文件来说，import、on、以及触发器的参数值，都属于一个token。
一个完整的编译器（或解析器）最开始需要进行词法和语法分析，词法分析就是在源代码文件中挑出一个个的Token，也就是说，词法分析器的返回值是Token，而语法分析器的输入就是词法分析器的输出。也就是说，语法分析器需要分析一个个的token，而不是一个个的字符。由于init解析语言很简单，所以就将词法和语法分析器放到了一起。词法分析器就是next_token函数，而语法分析器就是T_NEWLINE分支中的代码。这些就清楚多了。现在先看看next_token函数（在parser.c文件中实现）是如何获取每一个token的。
~~~
int next_token(struct parse_state *state)
{
char *x = state->ptr;
char *s;
if (state->nexttoken) {
int t = state->nexttoken;
state->nexttoken = 0;
return t;
}
/* 在这里开始一个字符一个字符地分析 */
for (;;) {
switch (*x) {
case 0:
state->ptr = x;
return T_EOF;
case '\n':
x++;
state->ptr = x;
return T_NEWLINE;
case ' ':
case '\t':
case '\r':
x++;
continue;
case '#':
while (*x && (*x != '\n')) x++;
if (*x == '\n') {
state->ptr = x+1;
return T_NEWLINE;
} else {
state->ptr = x;
return T_EOF;
}
default:
goto text;
}
}
textdone:
state->ptr = x;
*s = 0;
return T_TEXT;
text:
state->text = s = x;
textresume:
for (;;) {
switch (*x) {
case 0:
goto textdone;
case ' ':
case '\t':
case '\r':
x++;
goto textdone;
case '\n':
state->nexttoken = T_NEWLINE;
x++;
goto textdone;
case '"':
x++;
for (;;) {
switch (*x) {
case 0:
/* unterminated quoted thing */
state->ptr = x;
return T_EOF;
case '"':
x++;
goto textresume;
default:
*s++ = *x++;
}
}
break;
case '\\':
x++;
switch (*x) {
case 0:
goto textdone;
case 'n':
*s++ = '\n';
break;
case 'r':
*s++ = '\r';
break;
case 't':
*s++ = '\t';
break;
case '\\':
*s++ = '\\';
break;
case '\r':
/* \ <cr> <lf> -> line continuation */
if (x[1] != '\n') {
x++;
continue;
}
case '\n':
/* \ <lf> -> line continuation */
state->line++;
x++;
/* eat any extra whitespace */
while((*x == ' ') || (*x == '\t')) x++;
continue;
default:
/* unknown escape -- just copy */
*s++ = *x++;
}
continue;
default:
*s++ = *x++;
}
}
return T_EOF;
}
~~~
next_token函数的代码还是很多的，不过原理到很简单。就是逐一读取init.rc文件（还有import导入的初始化文件）的字符，并将由空格、“/t”和“/r”分隔的字符串挑出来，并通过state->text返回。如果返回了正常的token，next_token函数就返回T_TEXT。如果一行结束，就返回T_NEWLINE，如果init.rc文件的内容已读取完，就返回T_EOF。当返回T_NEWLINE时，开始语法分析（由于init初始化语言是基于行的，所以语言分析实际上就是分析init.rc文件的每一行，只是这些行已经被分解成一个个token了）。感兴趣的读者可以详细分析一下next_token函数的代码，尽管代码很多，但并不复杂。而且还很有意思。
现在回到parse_config函数，先看一下T_TEXT分支。该分支将获得的每一行的token都存储在args数组中。现在来看T_NEWLINE分支。该分支的代码涉及到一个state.parse_line函数指针，该函数指针指向的函数负责具体的分析工作。但我们发现，一看是该函数指针指向了一个空函数parse_line_no_op，实际上，一开始该函数指针什么都不做，只是为了使该函数一开始不至于为null，否则调用出错。
现在来回顾一下T_NEWLINE分支的完整代码。
~~~
case T_NEWLINE:
state.line++;
if (nargs) {
int kw = lookup_keyword(args[0]);
if (kw_is(kw, SECTION)) {
state.parse_line(&state, 0, 0);
parse_new_section(&state, kw, nargs, args);
} else {
state.parse_line(&state, nargs, args);
}
nargs = 0;
}
break;
~~~
在上面的代码中首先调用了lookup_keyword方法搜索关键字。该方法的作用是判断当前行是否合法，也就是根据Init初始化语言预定义的关键字查询，如果未查到，返回K_UNKNOWN。lookup_keyword方法在init_parser.c文件中实现，代码如下：
~~~
int lookup_keyword(const char *s)
{
switch (*s++) {
case 'c':
if (!strcmp(s, "opy")) return K_copy;
if (!strcmp(s, "apability")) return K_capability;
if (!strcmp(s, "hdir")) return K_chdir;
if (!strcmp(s, "hroot")) return K_chroot;
if (!strcmp(s, "lass")) return K_class;
if (!strcmp(s, "lass_start")) return K_class_start;
if (!strcmp(s, "lass_stop")) return K_class_stop;
if (!strcmp(s, "lass_reset")) return K_class_reset;
if (!strcmp(s, "onsole")) return K_console;
if (!strcmp(s, "hown")) return K_chown;
if (!strcmp(s, "hmod")) return K_chmod;
if (!strcmp(s, "ritical")) return K_critical;
break;
case 'd':
if (!strcmp(s, "isabled")) return K_disabled;
if (!strcmp(s, "omainname")) return K_domainname;
break;
… …
case 'o':
if (!strcmp(s, "n")) return K_on;
if (!strcmp(s, "neshot")) return K_oneshot;
if (!strcmp(s, "nrestart")) return K_onrestart;
break;
case 'r':
if (!strcmp(s, "estart")) return K_restart;
if (!strcmp(s, "estorecon")) return K_restorecon;
if (!strcmp(s, "mdir")) return K_rmdir;
if (!strcmp(s, "m")) return K_rm;
break;
case 's':
if (!strcmp(s, "eclabel")) return K_seclabel;
if (!strcmp(s, "ervice")) return K_service;
if (!strcmp(s, "etcon")) return K_setcon;
if (!strcmp(s, "etenforce")) return K_setenforce;
if (!strcmp(s, "etenv")) return K_setenv;
if (!strcmp(s, "etkey")) return K_setkey;
if (!strcmp(s, "etprop")) return K_setprop;
if (!strcmp(s, "etrlimit")) return K_setrlimit;
if (!strcmp(s, "etsebool")) return K_setsebool;
if (!strcmp(s, "ocket")) return K_socket;
if (!strcmp(s, "tart")) return K_start;
if (!strcmp(s, "top")) return K_stop;
if (!strcmp(s, "ymlink")) return K_symlink;
if (!strcmp(s, "ysclktz")) return K_sysclktz;
break;
case 't':
if (!strcmp(s, "rigger")) return K_trigger;
break;
case 'u':
if (!strcmp(s, "ser")) return K_user;
break;
case 'w':
if (!strcmp(s, "rite")) return K_write;
if (!strcmp(s, "ait")) return K_wait;
break;
}
return K_UNKNOWN;
}
~~~
lookup_keyword方法按26个字母顺序（关键字首字母）进行处理。
现在回到parse_config方法的T_NEWLIEN分支，接下来调用了kw_is宏具体判断当前行是否合法，该宏以及SECTION宏的定义如下。根据这些代码。明显是keyword_info数组中的某个元素的flags成员变量的值取最后一位。
~~~
#define SECTION 0x01
#define kw_is(kw, type) (keyword_info[kw].flags & (type))
~~~
现在问题又转到keyword_info数组了。该数组也在init_parser.c文件中定义，代码如下:
~~~
#include "keywords.h"
#define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) \
[ K_##symbol ] = { #symbol, func, nargs + 1, flags, },
struct {
const char *name;
int (*func)(int nargs, char **args);
unsigned char nargs;
unsigned char flags;
} keyword_info[KEYWORD_COUNT] = {
[ K_UNKNOWN ] = { "unknown", 0, 0, 0 },
#include "keywords.h"
};
~~~
从表面上看，keyword_info数组是一个struct数组，但本质上，是一个map。为每一个数组元素设置了一个key，例如，数组元素{ "unknown", 0, 0,0 }的key是K_UNKNOWN，而#include “keywords.h”大有玄机。上面的代码中引用了两次keywords.h文件，现在可以看一下keywords.h文件的代码。
~~~
#ifndef KEYWORD
int do_chroot(int nargs, char **args);
… …
int do_export(int nargs, char **args);
int do_hostname(int nargs, char **args);
int do_rmdir(int nargs, char **args);
int do_loglevel(int nargs, char **args);
int do_load_persist_props(int nargs, char **args);
int do_wait(int nargs, char **args);
#define __MAKE_KEYWORD_ENUM__
/*
"K_chdir", ENUM
*/
#define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) K_##symbol,
enum {
K_UNKNOWN,
#endif
KEYWORD(capability, OPTION, 0, 0)
KEYWORD(chdir, COMMAND, 1, do_chdir)
KEYWORD(chroot, COMMAND, 1, do_chroot)
KEYWORD(class, OPTION, 0, 0)
KEYWORD(class_start, COMMAND, 1, do_class_start)
KEYWORD(class_stop, COMMAND, 1, do_class_stop)
KEYWORD(class_reset, COMMAND, 1, do_class_reset)
KEYWORD(console, OPTION, 0, 0)
… …
KEYWORD(critical, OPTION, 0, 0)
KEYWORD(load_persist_props, COMMAND, 0, do_load_persist_props)
KEYWORD(ioprio, OPTION, 0, 0)
#ifdef __MAKE_KEYWORD_ENUM__
KEYWORD_COUNT,
};
#undef __MAKE_KEYWORD_ENUM__
#undef KEYWORD
#endif
~~~
从keywords.h文件的代码可以看出，如果未定义KEYWORD宏，则在keywords.h文件中定义一个KEYWORD宏，以及一个枚举类型，其中K_##symbol的##表示连接的意思。而这个KEYWORD宏只用了第一个参数（symbol）。例如，KEYWORD(chdir, COMMAND, 1, do_chdir)就会生成K_chdir。
而在keyword_info结构体数组中再次导入keywords.h文件，这是KEYWORD宏已经在init_parser.c文件中重新定义，所以第一次导入keywords.h文件使用的是如下的宏。
~~~
#define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) \
[ K_##symbol ] = { #symbol, func, nargs + 1, flags, },
~~~
这下就明白了，如果不使用keywords.h文件，直接将所有的代码都写到init_parser.c文件中，就会有下面的代码。
~~~
int do_chroot(int nargs, char **args);
… …
enum
{
K_UNKNOWN,
K_ capability,
K_ chdir,
… …
}
#define KEYWORD(symbol, flags, nargs, func) \
[ K_##symbol ] = { #symbol, func, nargs + 1, flags, },
struct {
const char *name;
int (*func)(int nargs, char **args);
unsigned char nargs;
unsigned char flags;
} keyword_info[KEYWORD_COUNT] = {
[ K_UNKNOWN ] = { "unknown", 0, 0, 0 },
[K_ capability] = {" capability ", 0, 1, OPTION },
[K_ chdir] = {"chdir", do_chdir ,2, COMMAND},
… …
#include "keywords.h"
};
~~~
可能我们还记着lookup_keyword方法，该方法的返回值就是keyword_info数组的key。
在keywords.h前面定义的函数指针都是处理init.rc文件中service、action和command的。现在就剩下一个问题了，在哪里为这些函数指针赋值呢，也就是说，具体处理每个部分的函数在哪里呢。现在回到前面的语法分析部分。如果当前行合法，则会执行parse_new_section函数（在init_parser.c文件中实现），该函数将为section和action设置处理这两部分的函数。parse_new_section函数的代码如下：
~~~
void parse_new_section(struct parse_state *state, int kw,
int nargs, char **args)
{
printf("[ %s %s ]\n", args[0],
nargs > 1 ? args[1] : "");
switch(kw) {
case K_service: // 处理service
state->context = parse_service(state, nargs, args);
if (state->context) {
state->parse_line = parse_line_service;
return;
}
break;
case K_on: // 处理action
state->context = parse_action(state, nargs, args);
if (state->context) {
state->parse_line = parse_line_action;
return;
}
break;
case K_import: // 单独处理import导入的初始化文件。
parse_import(state, nargs, args);
break;
}
state->parse_line = parse_line_no_op;
}
~~~
现在看一下处理service的函数（parse_line_service）。
~~~
static void parse_line_service(struct parse_state *state, int nargs, char **args)
{
struct service *svc = state->context;
struct command *cmd;
int i, kw, kw_nargs;
if (nargs == 0) {
return;
}
svc->ioprio_class = IoSchedClass_NONE;
kw = lookup_keyword(args[0]);
// 下面处理每一个option
switch (kw) {
case K_capability:
break;
… …
case K_group:
if (nargs < 2) {
parse_error(state, "group option requires a group id\n");
} else if (nargs > NR_SVC_SUPP_GIDS + 2) {
parse_error(state, "group option accepts at most %d supp. groups\n",
NR_SVC_SUPP_GIDS);
} else {
int n;
svc->gid = decode_uid(args[1]);
for (n = 2; n < nargs; n++) {
svc->supp_gids[n-2] = decode_uid(args[n]);
}
svc->nr_supp_gids = n - 2;
}
break;
case K_keycodes:
if (nargs < 2) {
parse_error(state, "keycodes option requires atleast one keycode\n");
} else {
svc->keycodes = malloc((nargs - 1) * sizeof(svc->keycodes[0]));
if (!svc->keycodes) {
parse_error(state, "could not allocate keycodes\n");
} else {
svc->nkeycodes = nargs - 1;
for (i = 1; i < nargs; i++) {
svc->keycodes[i - 1] = atoi(args[i]);
}
}
}
break;
… …
}
……
}
~~~
Action的处理方式与service类似，读者可以自行查看相应的函数代码。现在一切都清楚了。处理service的函数是parse_line_service，处理action的函数是parse_line_action。而前面的state.parse_line根据当前是service还是action，指向这两个处理函数中的一个，并执行相应的函数处理actioncommand和serviceoption。
综合上述，实际上分析init.rc文件的过程就是通过一系列地处理，最终转换为通过parse_line_service或parse_line_action函数分析Init.rc文件中每一行的行为。