Android开机启动流程说明

最后更新于:2022-04-01 14:45:45

第一步:启动linux 1.Bootloader 2.Kernel 第二步 android系统启动:入口为init.rc(system\core\rootdir) 1./system/bin/service manager: Binder 守护进程; 2.Runtime; 3.Zygote :app-process/app-main; 4.Start VM; 5.Start server 6.Start android service:Register to service Manager 7.Start Launcher 第三步:应用程序启动:运行package Manager l  Init进程 Android系统在启动时首先会启动Linux系统,引导加载Linux Kernel并启动init进程。Init进程是一个由内核启动的用户级进程,是Android系统的第一个进程。该进程的相关代码在platform\system\core\init\init.c。在main函数中,有如下代码: ~~~ open_devnull_stdio();     log_init();          INFO("reading config file\n");     init_parse_config_file("/init.rc");     /* pull the kernel commandline and ramdisk properties file in */     import_kernel_cmdline(0);     get_hardware_name(hardware, &revision);     snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);     init_parse_config_file(tmp); ~~~ 这里会加载解析init.rc和init.hardware.rc两个初始化脚本。*.rc文件定义了在init进程中需要启动哪些进程服务和执行哪些动作。其详细说明参见platform\system\core\init\reademe.txt。init.rc见如下定义: ~~~ service servicemanager /system/bin/servicemanager     user system     critical     onrestart restart zygote     onrestart restart media service vold /system/bin/vold     socket vold stream 0660 root mount     ioprio be 2 service netd /system/bin/netd     socket netd stream 0660 root system     socket dnsproxyd stream 0660 root inet service debuggerd /system/bin/debuggerd service ril-daemon /system/bin/rild     socket rild stream 660 root radio     socket rild-debug stream 660 radio system     user root     group radio cache inet misc audio sdcard_rw service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server     socket zygote stream 666     onrestart write /sys/android_power/request_state wake     onrestart write /sys/power/state on     onrestart restart media     onrestart restart netd service drm /system/bin/drmserver     user drm     group system root inet ~~~ 具体解析过程见platform\system\core\init\Init_parser.c。解析所得服务添加到service_list中,动作添加到action_list中。 接下来在main函数中执行动作和启动进程服务: ~~~       execute_one_command();         restart_processes() ~~~ 通常init过程需要创建一些系统文件夹并启动USB守护进程、Android Debug Bridge守护进程、Debug守护进程、ServiceManager进程、Zygote进程等。 l  ServiceManager进程 ServiceManager进程是所有服务的管理器。由init.rc对ServiceManager的描述service servicemanager /system/bin/servicemanager可知servicemanager进程从platform\frameworks\base\cmd\servicemanager\Service_manager.cpp启动。在main函数中有如下代码: ~~~ int main(int argc, char **argv) {     struct binder_state *bs;     void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;     bs = binder_open(128*1024);     if (binder_become_context_manager(bs)) {         LOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));         return -1;     }     svcmgr_handle = svcmgr;     binder_loop(bs, svcmgr_handler);     return 0; } ~~~ 首先调用binder_open()打开Binder设备(/dev/binder),调用binder_become_context_manager()把当前进程设置为ServiceManager。ServiceManager本身就是一个服务。 ~~~ int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs) {     return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0); } ~~~ 最后binder_loop()进入循环状态,并设置svcmgr_handler回调函数等待添加、查询、获取服务等请求。 l  Zygote进程 Zygote进程用于产生其他进程。由init.rc对zygote的描述service zygot /system/bin/app_process可知zygote进程从platfrom\frameworks\base\cmds\app_process\App_main.cpp启动。在main函数中有如下代码: ~~~        if (0 == strcmp("--zygote", arg)) {             bool startSystemServer = (i < argc) ?                      strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false;             setArgv0(argv0, "zygote");             set_process_name("zygote");             runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",                 startSystemServer);         } else {             set_process_name(argv0);             runtime.mClassName = arg;             // Remainder of args get passed to startup class main()             runtime.mArgC = argc-i;             runtime.mArgV = argv+i;             LOGV("App process is starting with pid=%d, class=%s.\n",                  getpid(), runtime.getClassName());             runtime.start();         } ~~~ 首先创建AppRuntime,即AndroidRuntime,建立了一个Dalvik虚拟机。通过这个runtime传递com.android.internal.os.ZygoteInit参数,从而由Dalvik虚拟机运行ZygoteInit.java的main(),开始创建Zygote进程。在其main()中,如下所示: ~~~        registerZygoteSocket();             EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,                 SystemClock.uptimeMillis());             preloadClasses();             //cacheRegisterMaps();         preloadResources();             EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,                 SystemClock.uptimeMillis());             // Finish profiling the zygote initialization.           SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();             // Do an initial gc to clean up after startup           gc();             // If requested, start system server directly from Zygote             if (argv.length != 2) {                 throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);             }             if (argv[1].equals("true")) {                 startSystemServer();             } else if (!argv[1].equals("false")) {                 throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);             } ~~~ 首先通过registerZygoteSocket()登记端口,接着preloadClasses()装载相关类。这里大概要装载1000多个类,具体装载类见platform\frameworks\base\preloaded-classes。这个文件有WritePreloadedClassFile类自动生成。分析该类的main函数,有如下一段筛选类的代码: ~~~        // Preload classes that were loaded by at least 2 processes. Hopefully,         // the memory associated with these classes will be shared.         for (LoadedClass loadedClass : root.loadedClasses.values()) {             Set<String> names = loadedClass.processNames();             if (!Policy.isPreloadable(loadedClass)) {                 continue;             }             if (names.size() >= MIN_PROCESSES ||                     (loadedClass.medianTimeMicros() > MIN_LOAD_TIME_MICROS && names.size() > 1)) {                 toPreload.add(loadedClass);             }         }         int initialSize = toPreload.size();         System.out.println(initialSize                 + " classses were loaded by more than one app.");         // Preload eligable classes from applications (not long-running         // services).         for (Proc proc : root.processes.values()) {             if (proc.fromZygote() && !Policy.isService(proc.name)) {                 for (Operation operation : proc.operations) {                     LoadedClass loadedClass = operation.loadedClass;                     if (shouldPreload(loadedClass)) {                         toPreload.add(loadedClass);                     }                 }             }         } ~~~ 其中MIN_LOAD_TIME_MICROS等于1250,当类的装载时间大于1.25ms,则需要预装载。 Policy.isPreloadable()定于如下: ~~~    /**Reports if the given class should be preloaded. */     public static boolean isPreloadable(LoadedClass clazz) {         return clazz.systemClass && !EXCLUDED_CLASSES.contains(clazz.name);     } ~~~ 其中EXCLUDED_CLASSES如下定义: ~~~    /**      * Classes which we shouldn't load from the Zygote.      */     private static final Set<String> EXCLUDED_CLASSES             = new HashSet<String>(Arrays.asList(         // Binders         "android.app.AlarmManager",         "android.app.SearchManager",         "android.os.FileObserver",         "com.android.server.PackageManagerService$AppDirObserver",         // Threads         "android.os.AsyncTask",         "android.pim.ContactsAsyncHelper",         "java.lang.ProcessManager"     )); ~~~ 这几个Binders和Thread是不会被预加载的。 另外还有一些application需要装载,要求满足条件proc.fromZygote()且不是属于常驻内存的服务。SERVICES定义如下: ~~~    /**      * Long running services. These are restricted in their contribution to the       * preloader because their launch time is less critical.      */     // TODO: Generate this automatically from package manager.     private static final Set<String> SERVICES = new HashSet<String>(Arrays.asList(         "system_server",         "com.google.process.content",         "android.process.media",         "com.android.bluetooth",         "com.android.calendar",         "com.android.inputmethod.latin",         "com.android.phone",         "com.google.android.apps.maps.FriendService", // pre froyo         "com.google.android.apps.maps:FriendService", // froyo         "com.google.android.apps.maps.LocationFriendService",         "com.google.android.deskclock",         "com.google.process.gapps",         "android.tts"     )); ~~~ preloaded-classes是在下载源码的时候生成,WritePreloadedClassFile类并没有被用到,但可以通过这个类了解Android系统对预加载类的默认要求,参考修改preloaded-classes文件,减少开机初始化时要预加载的类,提高开机速度。 最后来通过startSystemServer()启动SystemServer进程。见如下代码: ~~~        /* Hardcoded command line to start the system server */         String args[] = {             "--setuid=1000",             "--setgid=1000",             "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,3001,3002,3003",             "--capabilities=130104352,130104352",             "--runtime-init",             "--nice-name=system_server",             "com.android.server.SystemServer",         };         ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;         int pid;         try {             parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);             /*              * Enable debugging of the system process if *either* the command line flags              * indicate it should be debuggable or the ro.debuggable system property              * is set to "1"              */             int debugFlags = parsedArgs.debugFlags;             if ("1".equals(SystemProperties.get("ro.debuggable")))                 debugFlags |= Zygote.DEBUG_ENABLE_DEBUGGER;             /* Request to fork the system server process */             pid = Zygote.forkSystemServer(                     parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,                     parsedArgs.gids, debugFlags, null,                     parsedArgs.permittedCapabilities,                     parsedArgs.effectiveCapabilities) ~~~ Zygote包装了Linux的fork。forkSystemServer()调用forkAndSpecialize(),最终穿过虚拟机调用platform\dalvik\vm\native\dalvik_system_Zygote.c中Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkAndSpecialize()。由dalvik完成fork新的进程。 main()最后会调用runSelectLoopMode(),进入while循环,由peers创建新的进程。 l  SystemService进程 SystemService用于创建init.rc定义的服务之外的所有服务。在main()的最后有如下代码: ~~~        // The system server has to run all of the time, so it needs to be         // as efficient as possible with its memory usage.         VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f);                  System.loadLibrary("android_servers");         init1(args); ~~~ Init1()是在native空间实现的,用于启动native空间的服务,其实现在com_android_server_SystemServer.cpp中的android_server_SystemServer_init1(): ~~~ static void android_server_SystemServer_init1(JNIEnv* env, jobject clazz) {     system_init(); }     而system_init()服务初始化创建native层的各个服务:    // Start the sensor service   SensorService::instantiate();     // On the simulator, audioflinger et al don't get started the     // same way as on the device, and we need to start them here     if (!proc->supportsProcesses()) {         // Start the AudioFlinger       AudioFlinger::instantiate();         // Start the media playback service       MediaPlayerService::instantiate();         // Start the camera service       CameraService::instantiate();         // Start the audio policy service        AudioPolicyService::instantiate();     } ~~~ 最后通过如下代码: ~~~    LOGI("System server: starting Android services.\n");     runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer", "init2"); ~~~ 回到SystemServer.java,调用init2(): ~~~    public static final void init2() {         Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");         Thread thr = new ServerThread();         thr.setName("android.server.ServerThread");         thr.start();     } ~~~ Init2启动一个线程,专门用来启动java空间的所有服务。如下代码所示启动部分服务: ~~~            Slog.i(TAG, "Content Manager");             ContentService.main(context,                     factoryTest == SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL);             Slog.i(TAG, "System Content Providers");             ActivityManagerService.installSystemProviders();             Slog.i(TAG, "Battery Service");             battery = new BatteryService(context);             ServiceManager.addService("battery", battery);             Slog.i(TAG, "Lights Service");             lights = new LightsService(context);             Slog.i(TAG, "Vibrator Service");             ServiceManager.addService("vibrator", new VibratorService(context));             // only initialize the power service after we have started the             // lights service, content providers and the battery service.           power.init(context, lights, ActivityManagerService.getDefault(), battery);             Slog.i(TAG, "Alarm Manager");             AlarmManagerService alarm = new AlarmManagerService(context);             ServiceManager.addService(Context.ALARM_SERVICE, alarm); ~~~ 并且把这些服务添加到ServiceManager中,以便管理和进程间通讯。 在该线程后半部分,ActivityManagerService会等待AppWidget、WallPaper、IMM等systemReady后调用自身的systemReady()。 ~~~            ((ActivityManagerService)ServiceManager.getService("activity"))                     .setWindowManager(wm);             // Skip Bluetooth if we have an emulator kernel             // TODO: Use a more reliable check to see if this product should             // support Bluetooth - see bug 988521             if (SystemProperties.get("ro.kernel.qemu").equals("1")) {                 Slog.i(TAG, "Registering null Bluetooth Service (emulator)");                 ServiceManager.addService(BluetoothAdapter.BLUETOOTH_SERVICE, null);             } else if (factoryTest == SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {                 Slog.i(TAG, "Registering null Bluetooth Service (factory test)");                 ServiceManager.addService(BluetoothAdapter.BLUETOOTH_SERVICE, null);             } else {                 Slog.i(TAG, "Bluetooth Service");                 bluetooth = new BluetoothService(context);                 ServiceManager.addService(BluetoothAdapter.BLUETOOTH_SERVICE, bluetooth);                 bluetooth.initAfterRegistration();                 bluetoothA2dp = new BluetoothA2dpService(context, bluetooth);                 ServiceManager.addService(BluetoothA2dpService.BLUETOOTH_A2DP_SERVICE,                                           bluetoothA2dp);                 int bluetoothOn = Settings.Secure.getInt(mContentResolver,                     Settings.Secure.BLUETOOTH_ON, 0);                 if (bluetoothOn > 0) {                     bluetooth.enable();                 }             } ~~~ 而在ActivityManagerService的systemReady()最后会执行如下代码: ~~~            mMainStack.resumeTopActivityLocked(null); ~~~     由于Activity管理栈为空,因此启动Launcher。 ~~~        // Find the first activity that is not finishing.         ActivityRecord next = topRunningActivityLocked(null);         // Remember how we'll process this pause/resume situation, and ensure         // that the state is reset however we wind up proceeding.         final boolean userLeaving = mUserLeaving;         mUserLeaving = false;         if (next == null) {             // There are no more activities!  Let's just start up the             // Launcher...             if (mMainStack) {                 return mService.startHomeActivityLocked();             }         } ~~~ 在startHomeActivityLocked()中创建一个带Category为CATEGORY_HOME的Intent,由此去启动相应Activity,即Launcher。 ~~~        Intent intent = new Intent(             mTopAction,             mTopData != null ? Uri.parse(mTopData) : null);         intent.setComponent(mTopComponent);         if (mFactoryTest != SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {             intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);         } ~~~ 这样,Android系统便启动起来进入到待机界面。
';