Android系统启动过程分析

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)

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的作用：
  • 其具体执行是通过zygoteInit来处理的。ZygoteInit是运行在java虚拟机之上的。
  • 开辟一个进程处理启动systemserver，来处理系统进程（创建系统进程）
  • 完成上面操作之后，会进入无线循环来处理客户端相应。如果接受到新的应用，则开辟新的应用进程来处理。 （创建应用进程）

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();
          }
      }       
    

后续会分析具体的系统服务。ActivityManagerService是导致Launcher被启动的关键，后面会在分析的。