Android 开机启动流程分析(02)init的启动流程分析

本章关键点总结 & 说明：

说明：思维导图是基于之前文章不断迭代的，本章内容我们关注 init进程部分即可

1 init解读

init是命令行程序；因此分析init.c首先应从main函数开始，然后按照main函数中的关键函数逐步分析，main{Android5.0}代码如下所示：

C++
int main(int argc, char *argv)
{
int fd_count = 0;
struct pollfd ufds[4];
char tmpdev;
char* debuggable;
char tmp[32];
int property_set_fd_init = 0;
int signal_fd_init = 0;
int keychord_fd_init = 0;
bool is_charger = false;
/*
首先，watchdog和uevent命令已经集成到了init。
sbin/ueventd和/sbin/watchdogd是一个链接文件，它直接链接到/init
当执行/sbin/ueventd或/sbin/watchdogd时，将会进入相应的ueventd_main或watchdogd_main入口点。
ueventd伺服程序将解析/ueventd.rc文件，并创建相应的设备结点。
watchdogd伺服程序是一个看门狗程序，它的任务就是定期向看门狗设备文件执行写操作，以判断系统是否正常运行。
*/
//----1 uevent和watchdog相关，start <关键点1，针对uevent和watchdog两个进程进行分析>
if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd"))
return ueventd_main(argc, argv);//关键点<1-1>，进入到uevent进程中
if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd"))
return watchdogd_main(argc, argv);//关键点<1-2>，进入到watchdog进程中
//----1 uevent和watchdog相关，end
/ clear the umask /
umask(0);
//下面的代码开始建立各种用户空间的目录，如/dev、/proc、/sys等
mkdir("/dev", 0755);
mkdir("/proc", 0755);
mkdir("/sys", 0755);
mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "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);
/* indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc */
close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT, 0000));
/* We must have some place other than / to create the
* device nodes for kmsg and null, otherwise we won't
* be able to remount / read-only later on.
* Now that tmpfs is mounted on /dev, we can actually
* talk to the outside world.
*/
open_devnull_stdio();//重定向输入/输出/错误输出到/dev/_null_
klog_init(); //设置init的日志输出设备为/dev/__kmsg__，文件被打开后立刻被unlink，其他进程无法打开读取日志
property_init(); //<关键点3，属性流程分析><关键点3-1，属性初始化>
get_hardware_name(hardware, &revision); //读取/proc/cpuinfo得到Hardware名
process_kernel_cmdline(); //处理内核命令行
//----2 android SElinux设置相关，start，<关键点2，针对selinux进行分析>
union selinux_callback cb;
cb.func_log = log_callback;
selinux_set_callback(SELINUX_CB_LOG, cb);<关键点2-1>
cb.func_audit = audit_callback;
selinux_set_callback(SELINUX_CB_AUDIT, cb);
selinux_initialize();<关键点2-2>
/* These directories were necessarily created before initial policy load
* and therefore need their security context restored to the proper value.
* This must happen before /dev is populated by ueventd.
*/
restorecon("/dev");<关键点2-3>
restorecon("/dev/socket");
restorecon("/dev/__properties__");
restorecon_recursive("/sys");<关键点2-4>
//----2 android SElinux设置相关，end
is_charger = !strcmp(bootmode, "charger");//从启动模式判断是否是charger模式
INFO("property init\n");
property_load_boot_defaults();//<关键点3-2，属性加载>
INFO("reading config file\n");

init_parse_config_file("/init.rc");//----4 android init.rc相关，<关键点4，解析init.rc>
//----5 初始化各个action队列并执行，start <关键点5，整体流程分析>
//触发在init脚本文件中名字为early-init的action，并且执行其commands，其实是: on early-init
action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);<关键点5-1，函数分析>
queue_builtin_action(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");<关键点5-2，函数分析>
queue_builtin_action(mix_hwrng_into_linux_rng_action, "mix_hwrng_into_linux_rng");
queue_builtin_action(keychord_init_action, "keychord_init");
//控制台相关初始化，在这里会加载启动动画，如果动画打开失败，则在屏幕上输出ANDROID字样
queue_builtin_action(console_init_action, "console_init");
/ execute all the boot actions to get us started /
//init_进程_A 触发在init脚本文件中名字为init的action，并且执行其commands，其实是：on init
action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);
/ Repeat mix_hwrng_into_linux_rng in case /dev/hw_random or /dev/random
* wasn't ready immediately after wait_for_coldboot_done
/
queue_builtin_action(mix_hwrng_into_linux_rng_action, "mix_hwrng_into_linux_rng");
// 启动系统属性服务： system property service
queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init");//<关键点3-3，属性服务启动>
queue_builtin_action(signal_init_action, "signal_init");
/ Don't mount filesystems or start core system services if in charger mode. /
if (is_charger) {
action_for_each_trigger("charger", action_add_queue_tail);
} else {
action_for_each_trigger("late-init", action_add_queue_tail);
}
/ run all property triggers based on current state of the properties /
// 启动所有属性变化触发命令，其实是： on property:ro.xx.xx=xx，使其触发
queue_builtin_action(queue_property_triggers_action, "queue_property_triggers");
#if BOOTCHART
queue_builtin_action(bootchart_init_action, "bootchart_init");
#endif
//----5 初始化各个action队列并执行，end
//----6 无限循环，监听并处理属性变化，子进程信号，组合按键，start，<关键点6，整体流程分析>
for(;;) {
int nr, i, timeout = -1;
execute_one_command(); 
restart_processes(); // 启动所有init脚本中声明的service
if (!property_set_fd_init && get_property_set_fd() > 0) {//<关键点3-4，属性变化处理>
ufds[fd_count].fd = get_property_set_fd();
ufds[fd_count].events = POLLIN;
ufds[fd_count].revents = 0;
fd_count++;
property_set_fd_init = 1;
}
if (!signal_fd_init && get_signal_fd() > 0) {//<关键点6-1，接收子进程信号处理流程>
ufds[fd_count].fd = get_signal_fd();
ufds[fd_count].events = POLLIN;
ufds[fd_count].revents = 0;
fd_count++;
signal_fd_init = 1;
}
if (!keychord_fd_init && get_keychord_fd() > 0) {//<关键点6-2，接收组合按键处理流程>
ufds[fd_count].fd = get_keychord_fd();
ufds[fd_count].events = POLLIN;
ufds[fd_count].revents = 0;
fd_count++;
keychord_fd_init = 1;
}
if (process_needs_restart) {
timeout = (process_needs_restart - gettime()) 1000;
if (timeout < 0)
timeout = 0;
}
if (!action_queue_empty() || cur_action)
timeout = 0;
#if BOOTCHART //bootchart是一个性能统计工具，用于搜集硬件和系统的信息，并将其写入磁盘，以便其他程序使用
if (bootchart_count > 0) {//<关键点6-3，bootchart分析>
if (timeout < 0 || timeout > BOOTCHART_POLLING_MS)
timeout = BOOTCHART_POLLING_MS;
if (bootchart_step() < 0 || --bootchart_count == 0) {
bootchart_finish();
bootchart_count = 0;
}
}
#endif
nr = poll(ufds, fd_count, timeout);
if (nr <= 0)
continue;
for (i = 0; i < fd_count; i++) {
if (ufds[i].revents & POLLIN) {//等待下一个事件的提交
if (ufds[i].fd == get_property_set_fd())
handle_property_set_fd();
else if (ufds[i].fd == get_keychord_fd())
handle_keychord();
else if (ufds[i].fd == get_signal_fd())
handle_signal();
}
}
}
//----6 无限循环，监听并处理属性变化，子进程信号，组合按键，end
return 0;
}

2 main函数功能，总结如下：

Plain Text
@1 uevent和watchdog相关，建立各种用户空间的目录，如/dev、/proc、/sys等
@2 属性服务
@3 android SElinux设置相关
@4 解析init.rc
@5 初始化各个action队列并执行
@6 无限循环，监听并处理属性变化，子进程信号，组合按键

3 研究开机启动流程init模块可以做的事情

3.1 通过开启bootchart选项分析，可以清楚系统性能{根据需求优化需要的进程}

3.2 基于init.rc解析规则，可以实现以下功能：

SCSS
添加新的关键词{section(service,action,import)}{keywords与对应的执行方法}
action与command:根据自身需求，添加、删除、调整action和command{系统新功能添加+系统裁剪}
service{native可执行程序、Java可执行程序(用app_process执行)}与option
property的控制{设置属性，当属性变化时触发事件控制}

3.3 systemserver：启动apk、java service等，对于一些智能硬件项目还会对其进行裁剪