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【獨(dú)家特稿】李洋老師在前文中向我們介紹了“Android安全框架”和“Android系統(tǒng)及程序授權(quán)機(jī)制”。李洋老師將繼續(xù)介紹Android系統(tǒng)架構(gòu)的介紹——《Android系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程剖析》。

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1. 系統(tǒng)啟動(dòng)流程簡(jiǎn)介

在Linux內(nèi)核啟動(dòng)后，init 1(1號(hào)進(jìn)程)將作為第一個(gè)用戶空間(Linux虛擬內(nèi)存的大小為232(在32位的x86機(jī)器上)，內(nèi)核將這4G字節(jié)的空間分為兩部分。最高的1G字節(jié)供內(nèi)核使用，稱(chēng)為“內(nèi)核空間”。而較低的3G字節(jié)供各個(gè)進(jìn)程使用，稱(chēng)為“用戶空間”。)的進(jìn)程來(lái)啟動(dòng)Android系統(tǒng)，該啟動(dòng)流程可以分為如下5個(gè)階段，如下圖：

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(1) 啟動(dòng)準(zhǔn)備：該階段包括創(chuàng)建文件系統(tǒng)的基本目錄、打開(kāi)基本輸入、輸出設(shè)備，初始化日志功能等;

(2) 解析init.rc文件：該階段對(duì)init.rc腳本文件進(jìn)行解析，主要對(duì)Service(服務(wù))和Action(動(dòng)作)進(jìn)行解析。其中，Service由命令(Command)和一系列服務(wù)的附加內(nèi)容(Option，選項(xiàng))組成，如：“service vold /system/bin/vold”為一個(gè)Service，而“socket vold stream 0660 root mount“則為配合該服務(wù)使用的Option;Action則由一系列的命令組成，如：“on init mkdir /system”為系統(tǒng)初始化時(shí)建立系統(tǒng)文件夾的Action;

(3) 觸發(fā)需要執(zhí)行的action：Action需要在Triggers(觸發(fā)條件)中調(diào)用，本階段對(duì)需要執(zhí)行的Action進(jìn)行觸發(fā)，并根據(jù)觸發(fā)條件將需要執(zhí)行的Action放入Action隊(duì)列;

(4) 執(zhí)行在action隊(duì)列中的命令：對(duì)上一階段觸發(fā)的Action以及Service進(jìn)行執(zhí)行。并在此過(guò)程中，派生了Zygote和Service Manager兩個(gè)非常重要的進(jìn)程;

(5) 循環(huán)處理事件：init進(jìn)程進(jìn)入無(wú)限循環(huán)，處理設(shè)備插入/拔出，服務(wù)屬性狀態(tài)變化和signal事件等。

2. 源碼分析結(jié)果

對(duì)android-2.3.3_r1版本中的如下源碼文件進(jìn)行分析：

(1) init.c：路徑為system/core/init/init.c

(2) init_parser.c：路徑為system/core/init/ init_parser.c

(3) builtins.c：路徑為system/core/init/ builtins.c

(4) property_service.c：路徑為system/core/init/property_service.c

(5) keycords.c：路徑為system/core/init/keycords.c

(6) signal_handler.c：路徑為system/core/init/signal_handler.c

總結(jié)得出系統(tǒng)啟動(dòng)流程對(duì)應(yīng)的源代碼文件及函數(shù)如下(注：以下函數(shù)間的順序執(zhí)行關(guān)系使用“>”表示;函數(shù)間的調(diào)用執(zhí)行關(guān)系使用“à”表示)

2.1 第一階段(啟動(dòng)準(zhǔn)備)

具體的函數(shù)執(zhí)行過(guò)程如下：

mkdir > mount > open_devnull_stdio > log_init

2.2 第二階段(解析init.rc文件)

具體的函數(shù)調(diào)用過(guò)程如下：

init_parse_config_fileàparse_configà parse_new_sectionàparse_service (或者parse_action)-> parse_line_service(或者parce_line_action)

2.3 第三階段(觸發(fā)需要執(zhí)行的action)

具體的調(diào)用過(guò)程如下：

action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);à action_add_queue_tail ( class_start default) à action_remove_queue_head à do_class_start

2.4 第四階段(執(zhí)行在action隊(duì)列中的命令)

具體的調(diào)用過(guò)程如下：

execute_one_commandà action_remove_queue_head àdo_class_start àservice_for_each_classà service_start_if_not_disabledà service_start

2.5 第五階段(循環(huán)處理)

具體的循環(huán)處理過(guò)程如下：

 
 
 
 

  
  
  
  
for (; ;) { 
  
  
  
  
poll > handle_property_set_fd > handle_keychord > handle_signal 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

2.6 主要函數(shù)介紹

函數(shù)名	所在文件	功能概述
main	system/core/init/init.c	1號(hào)進(jìn)程init的入口函數(shù)。主要分析init.rc配置文件，執(zhí)行基本的action和啟動(dòng)必備的native service，然后進(jìn)入一個(gè)infinite loop 處理來(lái)自property, signal的event
mkdir	system/core/init/init.c	建立文件系統(tǒng)的基本目錄
mount	system/core/init/init.c	裝載文件系統(tǒng)
open_devnull_stdio	system/core/init/init.c	打開(kāi)基本輸入、輸出設(shè)備
log_init	system/core/init/init.c	初始化日志功能
init_parse_config_file	system/core/init/ init_parser.c	讀取init.rc文件內(nèi)容到內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)
parse_config	system/core/init/ init_parser.c	識(shí)別init.rc文件中的 Section（service and action series ）和Text
parse_new_section	system/core/init/ init_parser.c	識(shí)別section類(lèi)別
parse_service	system/core/init/ init_parser.c	對(duì)service section第一行進(jìn)行分析
parse_line_service	system/core/init/ init_parser.c	對(duì)service section的option選項(xiàng)進(jìn)行分析
parse_action	system/core/init/ init_parser.c	對(duì)action section第一行進(jìn)行分析
parse_line_action	system/core/init/ init_parser.c	對(duì)action section的每一行獨(dú)立的命令進(jìn)行分析
action_for_each_trigger	system/core/init/ init_parser.c	觸發(fā)某個(gè)action的執(zhí)行
action_add_queue_tail	system/core/init/ init_parser.c	將某個(gè)action的從action_list加到action_queue
execute_one_command	system/core/init/init.c	執(zhí)行當(dāng)前action的一個(gè)command
action_remove_queue_head	system/core/init/ init_parser.c	從action_queue鏈表上移除頭結(jié)點(diǎn)(action)
do_class_start	system/core/init/ builtins.c	class_start default對(duì)應(yīng)的入口函數(shù)，主要用于啟動(dòng)native service
service_for_each_class	system/core/init/ init_parser.c	遍歷service_list鏈表上的所有結(jié)點(diǎn)
service_start_if_not_disabled	system/core/init/ builtins.c	判斷service的flag是否disabled，如果不是，則調(diào)用相關(guān)函數(shù)，準(zhǔn)備啟動(dòng)service
service_start	system/core/init/init.c	啟動(dòng)service的主要入口函數(shù)，設(shè)置service數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，調(diào)用fork創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)行，然后調(diào)用execve執(zhí)行新的service
fork	Lib function(ulibc)	進(jìn)程創(chuàng)建函數(shù)
execve	Lib function(ulibc)	調(diào)用執(zhí)行新的service
poll	Lib function(ulibc)	查詢property_set_fd，signal_fd和keychord_fd文件句柄是否有服務(wù)請(qǐng)求
handle_property_set_fd	system/core/init/property_service.c	處理系統(tǒng)屬性服務(wù)請(qǐng)求，如：service, wlan和dhcp等等
handle_keychord	system/core/init/keycords.c	處理注冊(cè)在service structure上的keychord，通常是啟動(dòng)service
handle_signal	system/core/init/signal_handler.c	處理SIGCHLD signal

 

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1. 專(zhuān)家專(zhuān)欄 李洋談Android安全框架
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文章名稱(chēng)：51CTO專(zhuān)家專(zhuān)欄李洋談Android系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程剖析
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