Android开机启动流程,IT爱好者必看

Android开机启动流程,IT爱好者必看
2011年11月29日
　　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  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 EXCLUDED_CLASSES
　　= new HashSet(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 SERVICES = new HashSet(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。