Android系统启动过程分析

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第一个系统进程init

  • Android设备的启动必须经历三个阶段：Boot Loader, Linux Kernel和 Android系统服务。 默认情况下他们都有自己的启动画面。严格说Android系统是运行在Linux内核之上的一系列”服务进程”，并不是完整意义的”操作系统”。这些进程是维持设备正常工作的关键，它们的”老祖宗”就是init.

  • 作为Android中第一个被启动的进程，init的pid=0.它通过解析init.rc脚本来构建出系统形态。

init.rc语法

一个完整的init.rc脚本由4种类型组成：

  • Action(动作)
  • Commands（命令）
  • Services(服务)
  • Options(选项)

init进程启动总结

  • 创建和挂载启动所需的文件目录
  • 初始化和启动属性服务
  • 解析init.rc配置文件，并启动Zygote进程

系统关键服务的启动简析

  • init作为Android系统的第一个进程，它通过解析init.rc来陆续启动其他关键系统进程。 这其中最重要的就是ServiceManager, Zygote, SystemServer.

1.Android的”DNS服务器” ServiceManager

  • ServiceManager是在init.rc里描述并由init进程启动。 

    /*system/core/rootdir/Init.rc*/
service servicemanager /system/bin/servicemanager
class core
user system 
group system
critical (该选项说明是系统关键进程)
onrestart restart zygote
onrestart restart media
onrestart restart surfaceflinger
onrestart restart drm

  • servicemanager是一个linux程序。它在设备中的存储路径是/system/bin/servicemanager. 源码路径是/frameworks/native/cmds/servicemanager.

  • ServiceManager所属class是core. core组的特性是，这些进程会同时被启动或停止。critical (该选项说明是系统关键进程)意味着如果进程在4分钟内异常退出超过4次，则设备将重启进入还原模式。当ServiceManager重启时，其他关键进程如zygote,media,surfaceflinger等也会被restart.

2.”孕育”新的线程和进程 Zygote

  • zygote 字面意思是”受精卵”，可以”孕育“一个”新生命“.Android中的大多数应用进程和系统进程都是通过zygote来生成的。

zygote也是由init在解析rc脚本时启动的。

ServiceName:zygote
Path: /system/bin/app_process
Arguments: -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server

所在的程序名叫”app_process”.源码路径在/frameworks/base/cmds/app_process 看看它的Android.mk

LOCAL_SRC_FILES:= \
      app_main.cpp
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
        libcutils \
        libutils \
        liblog \
        libbinder \
        libandroid_runtime
LOCAL_MODULE:= app_process

得知app_process具体实现是app_main.cpp. 其内容主要是：

if (zygote){
    //启动虚拟机，并执行ZygoteInit
    runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",startSystemServer? "start-system-server" : "");
}

runtime是一个变量，它实际上是一个AndroidRuntime对象。其start函数源码如下

/*frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp*/
void AndroidRuntime::start(const char* className, const char* options)
......
JNIEnv* env;
if (startVm(&mJavaVm, &env) != 0 ){//启动虚拟机
    return;
}
onVmCreated(env); //虚拟机启动后的回调
  • zygote总结：
    • 创建AppRuntime,并调用start()方法，启动zygote进程
    • 创建java虚拟机，并为java虚拟机注册jni方法
    • 通过jni调用zygoteinit中main方法，进入zygote的java框架层(之前都是在native本底层)
    • 开辟一个进程处理启动systemserver，来处理系统进程（创建系统进程）
    • 通过registerZygoteSocket方法创建服务器端socket, 然后通过无限循环监听AMS的请求，收到之后创建新的应用进程

3.Android的”系统服务”– SystemServer

SystemServer是Android进入Launcher前的最后准备，它提供了众多由java语言编写的”系统服务”。

  • ZygoteInit通过Zygote.forkSystemServer来生成一个新进程，用于承载各个系统服务
  • native本地层Service(比如SurfaceFlinger, AudioFlinger等)的启动。

  • java层，各个service的启动

    • 创建新的线程来启动

      class ServerThread extends Thread {
    public void run(){
        Looper.prepareMainLooper();
        //启动各个系统服务，如：PowerManagerService、ActivityManagerService等
        Looper.loop();
    }
}

4.Launcher启动过程

Launcher就是Android系统的桌面，其特点如下：

  • 作为android系统的启动器，用于启动应用程序。
  • 用于显示和管理应用程序快捷图标，或者其他桌面组件。

被Systemserver进程启动的AMS会启动Launcher,Launcher启动后会将应用程序快捷图标显示到桌面上.

Android系统启动流程