Android内核开发：图解Android系统的启动过程
atmu
9年前
<p>学习任何软硬件系统，研究系统启动过程都是一种非常有效地起步手段，搞Android内核开发也不例外。网上有很多文章对Android启动相关代码进行分析和走读，大家可以先搜索阅读一下，我个人更喜欢更加直观的方式去理解未知的东西，包括图、表、系统输出的log信息等等，因此，本文准备通过一些流程图和log信息，来探索一下Android的启动过程。</p> <p>首先，给出一张图，图片来自<a href="/misc/goto?guid=4959673000442785485" title="">这里</a>，我觉得它画得很好，就引用过来了，帮助大家理解和分析。</p> <p> </p> <p><a href="https://simg.open-open.com/show/a36acda16ab32164fd6ab74bbd9290c8.jpg"><img alt="Android内核开发：图解Android系统的启动过程" src="https://simg.open-open.com/show/a36acda16ab32164fd6ab74bbd9290c8.jpg" width="515" height="730"></a></p> <p>第一阶段：Android设备上电后，首先会从处理器片上ROM的启动引导代码开始执行，片上ROM会寻找Bootloader代码，并加载到内存。（这一步由“芯片厂商”负责设计和实现）</p> <p>第二阶段：Bootloader开始执行，首先负责完成硬件的初始化，然后找到Linux内核代码，并加载到内存。（这一步由“设备厂商”负责设计和实现）</p> <p>第三阶段：Linux内核开始启动，初始化各种软硬件环境，加载驱动程序，挂载根文件系统，并执行init程序，由此开启Android的世界。（这一步则是Android内核开发过程中需要涉及的地方）</p> <p>Android系统以及各大Linux的发行版，他们的Linux内核部分启动过程都是差不多的，他们之间最大的区别就在于init程序的不同，因为init程序决定了系统在启动过程中，究竟会启动哪些守护进程和服务，以及呈现出怎样的一个用户UI界面。</p> <p>因此，init程序是分析Android启动过程中最核心的程序。</p> <p>对应的代码位于：system/core/init/init.c，工作内容如图所示（图片来自《Embedded Android》这本书）：</p> <p> </p> <p><a href="https://simg.open-open.com/show/bd55485db536831d2390e80d93542b6e.jpg"><img alt="Android内核开发：图解Android系统的启动过程" src="https://simg.open-open.com/show/bd55485db536831d2390e80d93542b6e.jpg" width="566" height="645"></a></p> <p> </p> <p><strong>init程序最核心的工作主要有3点：</strong></p> <p> </p> <p>（1） 创建和挂载一些系统目录/设备节点，设置权限，如：/dev, /proc, and /sys</p> <p> </p> <p>（2） 解析 init.rc 和 init.<hardware>.rc，并启动属性服务，以及一系列的服务和进程。</p> <p> </p> <p>（3） 显示boot logo，默认是“Android”字样</p> <p> </p> <p>其中，最重要的步骤是第二步，一系列的Android服务在这时被启动起来，其实Android系统的启动最重要的过程也就是各个系统服务的启动，因为系统所有的功能都是依赖这些服务来完成的，比如启动应用程序，拨打电话，使用WIFI或者蓝牙，播放音视频等等，只要这些服务都能正常地启动起来并且正常工作，整个Android系统也就完成了自己的启动。</p> <p> </p> <p>这些服务包含2部分，一部分是本地服务，另一部分是Android服务，所有的这些服务都会向ServiceManager进程注册，由它统一管理，这些服务的启动过程介绍如下：</p> <p> </p> <h2><strong>（1）本地服务</strong></h2> <p> </p> <p>本地服务是指运行在C++层的系统守护进程，一部分本地服务是init进程直接启动的，它们定义在init.rc脚本和init.<hardware>.rc中，如 ueventd、servicemanager、debuggerd、rild、mediaserver等。还有一部分本地服务，是由这些本地服务进一步创建的，如mediaserver服务会启动AudioFlinger, MediaPlayerService， 以及 CameraService 等本地服务。</p> <p> </p> <p>我们可以通过查看init.rc和init.<hardware>.rc文件找出具体有哪些本地服务被init进程直接启动了，这些文件的位置：system/core/rootdir/</p> <p> </p> <p>注意，每一个由init直接启动的本地服务都是一个独立的Linux进程，在系统启动以后，我们通过adb shell命令进入手机后，输入top命令就可以查看到这些本地进程的存在：</p> <p> </p> <p><a href="https://simg.open-open.com/show/805f90500f727bbbcf16d3ac0657325a.jpg"><img alt="Android内核开发：图解Android系统的启动过程" src="https://simg.open-open.com/show/805f90500f727bbbcf16d3ac0657325a.jpg" width="728" height="709"></a></p> <p> </p> <h2><strong>（2）Android服务</strong></h2> <p> </p> <p>Android服务是指运行在Dalvik虚拟机进程中的服务，这些服务的创建过程描述如下：</p> <p> </p> <p>init进程会执行app_process程序，创建Zygote进程，它是Android系统最重要的进程，所有后续的Android应用程序都是由它fork出来的。</p> <p> </p> <p>Zygote进程会首先fork出"SystemServer"进程，"SystemServer"进程的全部任务就是将所有的Android核心服务启动起来，这些服务包括：</p> <p> </p> <p><a href="https://simg.open-open.com/show/f454721a71131e3cff38b10bc59f3d69.jpg"><img alt="Android内核开发：图解Android系统的启动过程" src="https://simg.open-open.com/show/f454721a71131e3cff38b10bc59f3d69.jpg" width="727" height="866"></a></p> <p> </p> <p>当所有的服务都启动完毕后，SystemServer会打印出“Making services ready”，然后通过ActivityManager启动Home界面，并发送“ACTION_BOOT_COMPLETED”广播消息。</p> <p> </p> <p>注意，这些Android服务并没有各种运行在独立的进程中，它们由SystemServer以线程的方式创建，所以都运行在同一个进程中，即SystemServer进程中。</p> <p> </p> <h2><strong>（3） 小结</strong></h2> <p> </p> <p>上面的几张图我总觉得还不够尽兴，因此文章最后，再给出一张图帮助大家加深一下理解，这幅图来自《Improving the Boot Time of the Android OS》这篇论文。</p> <p> </p> <p><a href="https://simg.open-open.com/show/fbe5ff0623b4a71184f35c7e9464c889.jpg"><img alt="Android内核开发：图解Android系统的启动过程" src="https://simg.open-open.com/show/fbe5ff0623b4a71184f35c7e9464c889.jpg" width="563" height="603"></a></p> <p>来自：http://ticktick.blog.51cto.com/823160/1659473</p>