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本篇文章主要介紹 Android 開發中的部分知識點，通過閱讀本篇文章，您將收穫以下內容:

一、啟動流程概述

一、 啟動流程概述

Android啟動流程跟 Linux啟動類似，大致分為如下五個階段。

• 1.開機上電，載入固化的ROM。

• 2.載入BootLoader，拉起Android OS。

• 3.載入Uboot，初始外設，引導Kernel啟動等。

• 4.啟動Kernel，載入驅動，硬體。

• 5.啟動Android，掛載分割槽，載入驅動、服務，init程式等。

1.Android系統啟動大致過程如下

Android 啟動過程

由於水平有限，無法深入了理解驅動層程式碼，本文主要對 Android上層啟動流程進行分析。

二、Android啟動分析

Uboot啟動Kernel完成系統設定後，會首先在系統中尋找init.rc檔案,並啟動init程式。

Android 啟動分析

三、init 程式啟動分析

Init程式是Android啟動的第一個程式，程式號為1，是Android的系統啟動的核心程式，主要用來建立Zygote、屬性服務等。 init.cpp 中的main 函式，是init程式的入口函式，原始碼主要存在\system\core\init目錄下。

1.常見init.xxx.rc 程式

常見init.xxx.rc 程式

2.init 程式主要作用

init 程式主要作用

3./system/core/init 部分內容如下：

/system/core/init 部分內容

4.main 函式主要做的事情

1.建立掛載啟動所需的檔案系統（tmpfs、 devpts、 proc、 sysfs、 selinuxfs等）。init.rc 指令碼配置檔案，並啟動Zygote 程式。

5.init.cpp main 函式實現程式碼

int main(int argc, char** argv) {
   ... ...
    if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd")) {
        //啟動看門狗函式
        return watchdogd_main(argc, argv);
    }
   ... ...

    //啟動第一階段
    if (is_first_stage) {
        boot_clock::time_point start_time = boot_clock::now();

        // 清理 umask.
        umask(0);

        clearenv();
        setenv("PATH", _PATH_DEFPATH, 1);

        // 在RAM記憶體上獲取基本的檔案系統，剩餘的被 rc 檔案所用
        mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755");
        mkdir("/dev/pts", 0755);
        mkdir("/dev/socket", 0755);
        mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL);
        #define MAKE_STR(x) __STRING(x)
        mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC));
        // 非特權應用不能使用 Android 命令列
        chmod("/proc/cmdline", 0440);
        gid_t groups[] = { AID_READPROC };
        setgroups(arraysize(groups), groups);
        mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
        mount("selinuxfs", "/sys/fs/selinux", "selinuxfs", 0, NULL);

        mknod("/dev/kmsg", S_IFCHR | 0600, makedev(1, 11));

        if constexpr (WORLD_WRITABLE_KMSG) {
            mknod("/dev/kmsg_debug", S_IFCHR | 0622, makedev(1, 11));
        }

        mknod("/dev/random", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 8));
        mknod("/dev/urandom", S_IFCHR | 0666, makedev(1, 9));

        // Mount staging areas for devices managed by vold
        // See storage config details at http://source.android.com/devices/storage/
        mount("tmpfs", "/mnt", "tmpfs", MS_NOEXEC | MS_NOSUID | MS_NODEV,
              "mode=0755,uid=0,gid=1000");
        //建立可供讀寫的 vendor目錄
        mkdir("/mnt/vendor", 0755);

        // 在/dev目錄下掛載好 tmpfs 以及 kmsg
        // 這樣就可以初始化 /kernel Log 系統，供使用者列印log
        InitKernelLogging(argv);

        LOG(INFO) << "init first stage started!";

        if (!DoFirstStageMount()) {
            LOG(FATAL) << "Failed to mount required partitions early ...";
        }

        SetInitAvbVersionInRecovery();

        // Enable seccomp if global boot option was passed (otherwise it is enabled in zygote).
        global_seccomp();

        // 優先載入selinux log系統， 緊接著初始化selinux
        SelinuxSetupKernelLogging();
        SelinuxInitialize();

        // 新增 selinux 是否啟動成功的log
        if (selinux_android_restorecon("/init", 0) == -1) {
            PLOG(FATAL) << "restorecon failed of /init failed";
        }

        setenv("INIT_SECOND_STAGE", "true", 1);

        static constexpr uint32_t kNanosecondsPerMillisecond = 1e6;
        uint64_t start_ms = start_time.time_since_epoch().count() / kNanosecondsPerMillisecond;
        setenv("INIT_STARTED_AT", std::to_string(start_ms).c_str(), 1);

        char* path = argv[0];
        char* args[] = { path, nullptr };
        execv(path, args);

        // execv() only returns if an error happened, in which case we
        // panic and never fall through this conditional.
        PLOG(FATAL) << "execv(\"" << path << "\") failed";
    }

    //啟動第二階段
    InitKernelLogging(argv);
    LOG(INFO) << "init second stage started!";

    // Set up a session keyring that all processes will have access to. It
    // will hold things like FBE encryption keys. No process should override
    // its session keyring.
    keyctl_get_keyring_ID(KEY_SPEC_SESSION_KEYRING, 1);

    // Indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc.
    close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000));
    //初始化屬性
    property_init();

    // If arguments are passed both on the command line and in DT,
    // properties set in DT always have priority over the command-line ones.
    process_kernel_dt();
    process_kernel_cmdline();

    // Propagate the kernel variables to internal variables
    // used by init as well as the current required properties.
    export_kernel_boot_props();

    // Make the time that init started available for bootstat to log.
    property_set("ro.boottime.init", getenv("INIT_STARTED_AT"));
    property_set("ro.boottime.init.selinux", getenv("INIT_SELINUX_TOOK"));

    // Set libavb version for Framework-only OTA match in Treble build.
    const char* avb_version = getenv("INIT_AVB_VERSION");
    if (avb_version) property_set("ro.boot.avb_version", avb_version);

    // 清空設定的環境變數
    unsetenv("INIT_SECOND_STAGE");
    unsetenv("INIT_STARTED_AT");
    unsetenv("INIT_SELINUX_TOOK");
    unsetenv("INIT_AVB_VERSION");

    // 設定第二階段的selinux
    SelinuxSetupKernelLogging();
    SelabelInitialize();
    SelinuxRestoreContext();
    //建立 epoll 控制程式碼
    epoll_fd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
    if (epoll_fd == -1) {
        PLOG(FATAL) << "epoll_create1 failed";
    }
    //設定 子程式處理函式
    sigchld_handler_init();

    if (!IsRebootCapable()) {
        // If init does not have the CAP_SYS_BOOT capability, it is running in a container.
        // In that case, receiving SIGTERM will cause the system to shut down.
        InstallSigtermHandler();
    }

    LoadRscRoProps();
    property_load_boot_defaults();
    export_oem_lock_status();
    //啟動屬性服務
    start_property_service();
    //為USB儲存設定udc Contorller, sys/class/udc
    set_usb_controller();

    const BuiltinFunctionMap function_map;
    Action::set_function_map(&function_map);

    subcontexts = InitializeSubcontexts();

    ActionManager& am = ActionManager::GetInstance();
    ServiceList& sm = ServiceList::GetInstance();

    LoadBootScripts(am, sm);

    // Turning this on and letting the INFO logging be discarded adds 0.2s to
    // Nexus 9 boot time, so it's disabled by default.
    if (false) DumpState();

    am.QueueEventTrigger("early-init");

    // Queue an action that waits for coldboot done so we know ueventd has set up all of /dev...
    am.QueueBuiltinAction(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");
    // ... so that we can start queuing up actions that require stuff from /dev.
    am.QueueBuiltinAction(MixHwrngIntoLinuxRngAction, "MixHwrngIntoLinuxRng");
    am.QueueBuiltinAction(SetMmapRndBitsAction, "SetMmapRndBits");
    am.QueueBuiltinAction(SetKptrRestrictAction, "SetKptrRestrict");
    am.QueueBuiltinAction(keychord_init_action, "keychord_init");
    am.QueueBuiltinAction(console_init_action, "console_init");

    // Trigger all the boot actions to get us started.
    am.QueueEventTrigger("init");

    // Repeat mix_hwrng_into_linux_rng in case /dev/hw_random or /dev/random
    // wasn't ready immediately after wait_for_coldboot_done
    am.QueueBuiltinAction(MixHwrngIntoLinuxRngAction, "MixHwrngIntoLinuxRng");

    // Don't mount filesystems or start core system services in charger mode.
    std::string bootmode = GetProperty("ro.bootmode", "");
    if (bootmode == "charger") {
        am.QueueEventTrigger("charger");
    } else {
        am.QueueEventTrigger("late-init");
    }

    // Run all property triggers based on current state of the properties.
    am.QueueBuiltinAction(queue_property_triggers_action, "queue_property_triggers");

    while (true) {
        // By default, sleep until something happens.
        int epoll_timeout_ms = -1;

        if (do_shutdown && !shutting_down) {
            do_shutdown = false;
            if (HandlePowerctlMessage(shutdown_command)) {
                shutting_down = true;
            }
        }

        if (!(waiting_for_prop || Service::is_exec_service_running())) {
            am.ExecuteOneCommand();
        }
        if (!(waiting_for_prop || Service::is_exec_service_running())) {
            if (!shutting_down) {
                auto next_process_restart_time = RestartProcesses();

                // If there's a process that needs restarting, wake up in time for that.
                if (next_process_restart_time) {
                    epoll_timeout_ms = std::chrono::ceil<std::chrono::milliseconds>(
                                           *next_process_restart_time - boot_clock::now())
                                           .count();
                    if (epoll_timeout_ms < 0) epoll_timeout_ms = 0;
                }
            }

            // If there's more work to do, wake up again immediately.
            if (am.HasMoreCommands()) epoll_timeout_ms = 0;
        }

        epoll_event ev;
        int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, epoll_timeout_ms));
        if (nr == -1) {
            PLOG(ERROR) << "epoll_wait failed";
        } else if (nr == 1) {
            ((void (*)()) ev.data.ptr)();
        }
    }

    return 0;
}

6.基於MTK 平臺 init.cpp 原始碼分析

基於MTK 平臺 init.cpp 主要作用

四、 init 啟動指令碼分析

init.rc 路徑 一般在system/core/rootdir下，init指令碼是有Android 初始化語言編寫。

1.Android Init Language 語句型別

• 1.Action

• 2.Command

• 3.Service

• 4.Option

• 5.Import

init 程式分析

init.rc on

init.rc services

init.rc import

五、init 程式分析

init 程式分析

init 解析指令碼分析

init 事件列表

init 事件結構

六 、init 指令碼執行

init 程式解析和執行

啟動指令碼解析結果

整理事件列表

init 構建事件

Service 事件分類

init 程式執行命令和啟動服務

七、init 程式守護

init程式處理訊息事件

1. 根據Shell或者系統中訊息設定系統prop

2. 守護系統服務，如果服務退出，重啟退出的服務。

init守護程式

init 處理 prop 訊息分析

init 守護服務分析

八、init rc 指令碼啟動Zygote

Zygote 的 classname 為main.init.rc檔案配置程式碼如下：

... ... 
on nonencrypted
    class_start main
    class_start late_start

on property:sys.init_log_level=*
    loglevel ${sys.init_log_level}

... ...

九、啟動分析小結

啟動分析小結

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