By LiAnLab.org / 宋寶華
筆者決定，從今天開始，連載Android架構縱橫談系列。之所以叫縱橫談而不是叫別的題目，是因爲整個系列是橫着豎着亂彈琴，可以說是陰陽不分，黑白顛 倒，望湘園裏望湘園。我不談任何一個小的點，比如啓動過程、某個HAL移植、一個具體的native service或者Java service，我要談的是橫穿在其中的設計思想，因此，我談的任何一個方面，都有可能涉及到Android從內核到應用的所有層面。
歡迎廣大讀者通過本博客交流，也可透過我的新浪微薄“@宋寶華Barry”討論，親，記得給好評嘍！這個縱橫談既然決定亂彈，我們就不要那麼嚴肅了，人民 郵電出版社的老黃讓我在《Linux設備驅動開發詳解》裏一直嚴肅着，讓我裝深沉，我鬱悶啊，我獨立的人格不爲人們所理解啊。這個系列沒人管，我們放開了 整。《Linux設備驅動開發詳解》曾經是年度10大暢銷書啊，這個系列怎麼也是年度10大瞎扯吧？
今天我們要整的是Android軟件架構的超強自愈能力。自愈說白了，就是不小心被人k了，不進醫院，自己躺了幾天，並且輔助心靈阿q精神勝利療法， 就又活蹦亂跳了。作爲一個屌絲，咱們也只能這樣了。咱們像小強一樣活着，不斷自愈。Android 估計也是個資深屌絲啊，它可以說處處都自愈 。你想啊，一個Android，啥都要整啊，裏面多少組件啊，zygote啊，Dalvik啊，systemserver啊，各種service和框架 啊，你妹的，丈母孃要買房，老婆要買車，隨時要跪搓衣板，不具備自愈能力還能混嗎？
說到這裏，我們要稍微嚴肅點，這邊開始嚴肅認真地進行打劫活動。自愈能力，其實是電信、工控、航天等嵌入式系統的基本要求，Android 作爲大型軟件，掛的時候我們往往看到一個桌面退隱江湖，新的桌面馬上起來，而不是直接死機了。死了個東方不敗，又來個任我行啊，這就是Android的江 湖規則。自愈極其重要，我們平時說的看門狗就是典型的自愈方式之一。看門狗幹什麼的，就是在那蹲點，情況不對比如動車要撞了，就開始“汪汪”了。沒有看門 狗是不行的，如果神九的軟件跑飛了，不恢復回來，那我們的宇航員就變太空垃圾了。有人要問了，軟件不跑飛不就行了嗎？軟件不跑飛，我已經失業，哪裏還有機 會來這裏縱橫亂彈琴呢？
Android裏面有幾個地方都有東西“蹲點”，雖然不是明確的看門狗。
第一隻狗：帶你去投胎
Android的第一隻狗在init進程裏面，init進程會通過捕獲SIGCHLD得知其子進程的死亡，並據情況決定是否重啓之。記住，在Linux的 世界裏，在子進程死亡的時候，父進程會收到一個SIGCHLD信號，而後父進程通過wait()系統調用，清理子進程殭屍。大家都知道，一個進程死亡的時 候，如果它還有子進程，典型地，子進程會被託孤給init進程，這種情況非常普遍，所以任何一個Linux系統，它的init程序，少不了要做一件事情， 就是反覆通過wait()清理殭屍，否則Linux系統就會屍橫遍野，整個一部生化危機啊有木有？Linux是個怎樣殘酷的世界啊，我艱於呼吸視聽啊，哪 裏還能有什麼言語？永遠都是白髮人送黑髮人，父進程清理子進程。
Android 的init進程爲SIGCHLD綁定了信號處理函數sigchld_handler()，並創建了一個socket用於接收該函數中發送的socket消 息。sigchld_handler()函數只是簡單的派送一個消息到該socket：
static void sigchld_handler(int s)
{
write(signal_fd, &s, 1);
}
說到這裏，我們要特別點名批評一下信號啊。這位同學很不厚道啊，作爲一個異步闖入的事件，經常在別的同學“工程進行中”的時候跑進來，把人嚇成這樣了：
我在一些公司上Linux課的時候，很多人估計不記得學什麼了，都還給我了。但是不曉得還記住我的一句話不，“中斷是萬惡之源”，一是耗油耗電，二是非法 侵佔。你想啊，凡是異步的都是恐怖的，都是打斷正常業務邏輯的，你下X片，他給你罰款3000，這種屬於亂髮中斷搶錢吧？信號之於用戶空間多線程，正如中 斷之於內核，所以，你要特別注意線程與信號間的安全和死鎖啊。多線程編程裏面，上了信號就不是鬧着好玩的。一般有線程訪問臨界資源時屏蔽信號、信號處理線 程化等方式處理。特別要批評很多長着大腦從不想問題的同學啊，很多同學那就是一瞎寫啊，應該怎麼規劃線程，怎麼用信號那都是隨心所欲啊。你看人家 sigchld_handler()，幹完一票就跑，那就是正確的信號處理函數偉大的游擊戰術啊。你千萬不要在信號處理函數裏搞什麼會戰啊。
看看init進程如何處理收到的消息呢，源代碼情景分析這樣的文章最噁心，你看了五年跟沒有看一樣，基本上不知所云，所以我們不搞那一套。中國的 Linux開發者太痛苦，很多人把源代碼情景分析當小說在讀，一定從頭讀到尾，其實那個最多一新華字典，應該是參考書而非通讀讀物，讀完了，除了精神崩潰 以外，就是精神徹底崩潰，天天讓你背新華字典你還活地下去不?所以，你還是看我的《Linux設備驅動開發詳解》，看我的縱橫談比較實惠也比較符合人性。
init在這裏接收消息並進一步處理：
if (ufds[2].revents == POLLIN) {
/* we got a SIGCHLD - reap and restart as needed */
read(signal_recv_fd, tmp, sizeof(tmp));
while (!wait_for_one_process(0))
;
continue;
}
好吧，進去看看wait_for_one_process()吧，請注意我不是要搞情景分析，我只抓一點點代碼 出來。情景分析之類的恐怖片看多了，會影響三觀。各位同學在豎立正確三觀的前提下，請自行研讀android/system/core/init。所謂正 確的三觀，就是不是爲了讀代碼而讀代碼，而是爲了分析問題而找代碼啃。情景分析爲什麼三觀不正，是因爲完全不先提出問題，分析問題，最後研讀代碼，而是上 來一錘子拿代碼砸暈你先。絕望啊！
static int wait_for_one_process(int block)
{
…
while ( (pid = waitpid(-1, &status, block ? 0 : WNOHANG)) == -1 && errno == EINTR ); // 幹掉殭屍
svc = service_find_by_pid(pid);
if (!svc) { // 無主殭屍
ERROR("untracked pid %d exited\n", pid);
return 0;
}
NOTICE("process '%s', pid %d exited\n", svc->name, pid);
…
/* oneshot processes go into the disabled state on exit */
if (svc->flags & SVC_ONESHOT) { //不投胎的殭屍
svc->flags |= SVC_DISABLED;
}
/* disabled processes do not get restarted automatically */
if (svc->flags & SVC_DISABLED) {
notify_service_state(svc->name, "stopped");
return 0;
}
now = gettime();
if (svc->flags & SVC_CRITICAL) { //重要殭屍
//短時間內反覆掛，重啓
if (svc->time_crashed + CRITICAL_CRASH_WINDOW >= now) {
if (++svc->nr_crashed > CRITICAL_CRASH_THRESHOLD) {
…
sync();
__reboot(LINUX_REBOOT_MAGIC1, LINUX_REBOOT_MAGIC2,
LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2, "recovery");
return 0;
}
} else {
svc->time_crashed = now;
svc->nr_crashed = 1;
}
}
svc->flags |= SVC_RESTARTING; //標記重啓中
/* Execute all onrestart commands for this service. */
list_for_each(node, &svc->onrestart.commands) { //執行onrestart裏面的命令
cmd = node_to_item(node, struct command, clist);
cmd->func(cmd->nargs, cmd->args);
}
notify_service_state(svc->name, "restarting");
return 0;
}
特別留意加中文註釋的幾個地方:
1. 無主遊魂
掛的時候有“untracked pid %d exited”打印的進程屬於init的子進程，但是並沒有在 init.rc裏面註冊service。典型地，那些先父仙遊後被託孤給init的進程！實在是太悲慘了，這樣的進程，直到死都還沒戶口，實在是屌絲中的 蟬絲。看到這種進程，讀書人一聲長嘆啊！咱們滬上海漂估計就是這種了。誰叫你不是土生土長的上海人fork出來的呢？
土生土長的上海人，有戶口的service是這樣的：
service adbd /sbin/adbd
user adb
group adb
2. 拿一次性護照的ONESHOT service
untracked的進程像沒有戶口的上海工程師，ONESHOT的進程像拿single entry簽證赴美的人，搞一把沒第二次機會除非再籤。需要在service下面加上oneshot，這樣的service掛了就掛了，不會想着投胎，正如：
servicebootsound /system/bin/playmp3
user media
group audio
oneshot
此外，如果service被加了“disabled”標記，也不會自動啓動而需要顯示地啓動。
3. 可以投胎的女鬼
其他的進程就爽了，因爲被“svc->flags |= SVC_RESTARTING”蓋章了，死了會重新投胎， 下次init執行到restart_processes()的時候就可以重啓之，而且之前順帶還可以在投胎的時候執行點什麼，如想投胎個好人傢什麼、定點 空投到某人等，就像聊齋之小謝、聊齋之魯公女等。咱們就不要像蒲松齡同學那麼yy了，美麗女鬼投胎來報答我們的機率不高了，好像我們前世沒做過什麼好事？ 不過我們一直在期待！
這個動作通過onrestart指定：
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
socket zygote stream 666
onrestart write /sys/android_power/request_state wake
onrestart write /sys/power/state on
onrestart restart media
onrestart restart netd
在這裏，我們要哀嘆一下, 蘭若寺真不是個好地方，Android就好多了，只要你有戶口，又不是ONESHOT，你就可以馬上重新投胎，聶小倩啊聶小倩，你真是死不逢地啊！於是你 造就了一段蕩氣迴腸的流傳千古的愛戀。張國榮《倩女幽魂》，我最愛的電影之一。
中國廣電總局真是個奇怪的地方，硬是把聶小倩從女鬼變成了狐妖，因爲他們說這個世界沒有鬼，難道這個世界就有妖嗎？我懂了，鬼是精神的，妖是物質的，俺們 那個是唯物論的。電視劇里人鬼戀的意境全無，本文忠實於蒲松齡同學原著，聶小倩爲女鬼，鑑定完畢。
4. 壓死Android的最後一根稻草
如果一個service是critical的，而它又在短時間內反覆掛，restart後又總是夭折，我們很可能不能再讓它這麼痛苦下去了，唯一的方法就是讓它解脫，於是整個系統重啓。這樣的service包括：
service ueventd /sbin/ueventd
critical
service servicemanager /system/bin/servicemanager
user system
critical
onrestart restart zygote
onrestart restart media
Android，第一隻狗，就是這樣負責一個掛掉的service的重啓的。下集我們講第二隻狗：生死與共的Zygote與system_server。
今天累了，欲知後事如何，請聽下回分解。我們趕着芒果臺新版《天涯明月刀》前一天開始播放Android架構縱橫談，也算是搶一點收視率。老版《天涯明月刀》，我的童年，那些逝去的年華啊！
謹以本回，獻給看《天涯明月刀》長大的一代人！如今我們已經而立或不惑，我們逝去的青春，就像一首歌。
古剎空潭猶自遠，長階醉臥知誰見。
天涯明月簫聲斷，刀映孤星，已是離人倦。
——宋寶華