Android架构纵横谈之——软件自愈能力 （1）

特别声明：本系列文章LiAnLab.org著作权所有，转载请注明出处。by  @宋宝华Barry

           笔者决定，从今天开始，连载Android架构纵横谈系列。之所以叫纵横谈而不是叫别的题目，是因为整个系列是横着竖着乱弹琴，可以说是阴阳不分，黑白颠倒，望湘园里望湘园。我不谈任何一个小的点，比如启动过程、某个HAL移植、一个具体的native service或者Java service，我要谈的是横穿在其中的设计思想，因此，我谈的任何一个方面，都有可能涉及到Android从内核到应用的所有层面。

            欢迎广大读者通过本博客交流，也可透过我的新浪微博“@宋宝华Barry”讨论，亲，记得给好评喽！这个纵横谈既然决定乱弹，我们就不要那么严肃了，人民邮电出版社的老黄让我在《Linux设备驱动开发详解》里一直严肃着，让我装深沉，我郁闷啊，我独立的人格不为人们所理解啊。这个系列没人管，我们放开了整。《Linux设备驱动开发详解》曾经是年度10大畅销书啊，这个系列怎么也是年度10大瞎扯吧？

            今天我们要整的是Android软件架构的超强自愈能力。自愈说白了，就是不小心被人k了，不进医院，自己躺了几天，并且辅助心灵阿q精神胜利疗法， 就又活蹦乱跳了。作为一个屌丝，咱们也只能这样了。咱们像小强一样活着，不断自愈。Android 估计也是个资深屌丝啊，它可以说处处都自愈 。你想啊，一个Android，啥都要整啊，里面多少组件啊，Zygote啊，Dalvik啊，SystemServer啊，各种service和框架啊，你妹的，丈母娘要买房，老婆要买车，随时要跪搓衣板，不具备自愈能力还能混吗？

            说到这里，我们要稍微严肃点，这边开始严肃认真地进行打劫活动。自愈能力，其实是电信、工控、航天等嵌入式系统的基本要求，Android 作为大型软件，挂的时候我们往往看到一个桌面退隐江湖，新的桌面马上起来，而不是直接死机了。死了个东方不败，又来个任我行啊，这就是Android的江湖规则。自愈极其重要，我们平时说的看门狗就是典型的自愈方式之一。看门狗干什么的，就是在那蹲点，情况不对比如动车要撞了，就开始“汪汪”了。没有看门狗是不行的，如果神九的软件跑飞了，不恢复回来，那我们的宇航员就变太空垃圾了。有人要问了，软件不跑飞不就行了吗？软件不跑飞，我已经失业，哪里还有机会来这里纵横乱弹琴呢？

            Android里面有几个地方都有东西“蹲点”，虽然不是明确的看门狗。

            第一只狗：带你去投胎

            Android的第一只狗在init进程里面，init进程会通过捕获SIGCHLD得知其子进程的死亡，并据情况决定是否重启之。记住，在Linux的世界里，在子进程死亡的时候，父进程会收到一个SIGCHLD信号，而后父进程通过wait()系统调用，清理子进程僵尸。大家都知道，一个进程死亡的时候，如果它还有子进程，典型地，子进程会被托孤给init进程，这种情况非常普遍，所以任何一个Linux系统，它的init程序，少不了要做一件事情，就是反复通过wait()清理僵尸，否则Linux系统就会尸横遍野，整个一部生化危机啊有木有？Linux是个怎样残酷的世界啊，我艰于呼吸视听啊，哪里还能有什么言语？永远都是白发人送黑发人，父进程清理子进程。

           Android的init进程为SIGCHLD绑定了信号处理函数sigchld_handler()，并创建了一个socket用于接收该函数中发送的socket消息。sigchld_handler()函数只是简单的派送一个消息到该socket：

static void sigchld_handler(int s)    {        write(signal_fd, &s, 1);    }

           说到这里，我们要特别点名批评一下信号啊。这位同学很不厚道啊，作为一个异步闯入的事件，经常在别的同学“工程进行中”的时候跑进来，把人吓成这样了：

                                                      

        我在一些公司上Linux课的时候，很多人估计不记得学什么了，都还给我了。但是不晓得还记住我的一句话不，“中断是万恶之源”，一是耗油耗电，二是非法侵占。你想啊，凡是异步的都是恐怖的，都是打断正常业务逻辑的，你下X片，他给你罚款3000，这种属于乱发中断抢钱吧？信号之于用户空间多线程，正如中断之于内核，所以，你要特别注意线程与信号间的安全和死锁啊。多线程编程里面，上了信号就不是闹着好玩的。一般有线程访问临界资源时屏蔽信号、信号处理线程化等方式处理。特别要批评很多长着大脑从不想问题的同学啊，很多同学那就是一瞎写啊，应该怎么规划线程，怎么用信号那都是随心所欲啊。你看人家sigchld_handler()，干完一票就跑，那就是正确的信号处理函数伟大的游击战术啊。你千万不要在信号处理函数里搞什么会战啊。

       看看init进程如何处理收到的消息呢，源代码情景分析这样的文章最恶心，你看了五年跟没有看一样，基本上不知所云，所以我们不搞那一套。中国的Linux开发者太痛苦，很多人把源代码情景分析当小说在读，一定从头读到尾，其实那个最多一新华字典，应该是参考书而非通读读物，读完了，除了精神崩溃以外，就是精神彻底崩溃，天天让你背新华字典你还活地下去不?所以，你还是看我的《Linux设备驱动开发详解》，看我的纵横谈比较实惠也比较符合人性。

      init在这里接收消息并进一步处理：

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，进去看看wait_for_one_process()吧，请注意我不是要搞情景分析，我只抓一点点代码出来。情景分析之类的恐怖片看多了，会影响三观。各位同学在竖立正确三观的前提下，请自行研读android/system/core/init。所谓正确的三观，就是不是为了读代码而读代码，而是为了分析问题而找代码啃。情景分析为什么三观不正，是因为完全不先提出问题，分析问题，最后研读代码，而是上来一锤子拿代码砸晕你先。绝望啊！

static int wait_for_one_process(int block){    …    while ( (pid = waitpid(-1, &status, block ? 0 : WNOHANG)) == -1 && errno == EINTR ); // 干掉僵尸    svc = service_find_by_pid(pid);    if (!svc) {  // 无主僵尸        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) {  //不投胎的僵尸        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) { //重要僵尸        //短时间内反复挂，重启        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; //标记重启中    /* Execute all onrestart commands for this service. */    list_for_each(node, &svc->onrestart.commands) { //执行onrestart里面的命令        cmd = node_to_item(node, struct command, clist);        cmd->func(cmd->nargs, cmd->args);    }    notify_service_state(svc->name, "restarting");    return 0;}

           特别留意加中文注释的几个地方:

1. 无主游魂

           挂的时候有“untracked pid %d exited”打印的进程属于init的子进程，但是并没有在 init.rc里面注册service。典型地，那些先父仙游后被托孤给init的进程！实在是太悲惨了，这样的进程，直到死都还没户口，实在是屌丝中的蚕丝。看到这种进程，读书人一声长叹啊！咱们沪上海漂估计就是这种了。谁叫你不是土生土长的上海人fork出来的呢？

土生土长的上海人，有户口的service是这样的：

service adbd /sbin/adbd            user adb            group adb

2. 拿一次性签证的ONESHOT service

           untracked的进程像没有户口的上海工程师，ONESHOT的进程像拿single entry签证赴美的人，搞一把没第二次机会除非再签。需要在service下面加上oneshot，这样的service挂了就挂了，不会想着投胎，正如：

servicebootsound /system/bin/playmp3    user media    group audio    oneshot

           此外，如果service被加了“disabled”标记，也不会自动启动而需要显示地启动。

3. 可以投胎的女鬼

           其他的进程就爽了，因为被“svc->flags |= SVC_RESTARTING”盖章了，死了会重新投胎， 下次init执行到restart_processes()的时候就可以重启之，而且之前顺带还可以在投胎的时候执行点什么，如想投胎个好人家什么、定点空投到某人等，就像聊斋之小谢、聊斋之鲁公女等。咱们就不要像蒲松龄同学那么yy了，美丽女鬼投胎来报答我们的机率不高了，好像我们前世没做过什么好事？不过我们一直在期待！

           这个动作通过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

           在这里，我们要哀叹一下, 兰若寺真不是个好地方，Android就好多了，只要你有户口，又不是ONESHOT，你就可以马上重新投胎，聂小倩啊聂小倩，你真是死不逢地啊！于是你造就了一段荡气回肠的流传千古的爱恋。张国荣《倩女幽魂》，我最爱的电影之一。

            中国广电总局真是个奇怪的地方，硬是把聂小倩从女鬼变成了狐妖，因为他们说这个世界没有鬼，难道这个世界就有妖吗？我懂了，鬼是精神的，妖是物质的，俺们那个是唯物论的。电视剧里人鬼恋的意境全无，本文忠实于蒲松龄同学原著，聂小倩为女鬼，鉴定完毕。

4. 压死Android的最后一根稻草

           如果一个service是critical的，而它又在短时间内反复挂，restart后又总是夭折，我们很可能不能再让它这么痛苦下去了，唯一的方法就是让它解脱，于是整个系统重启。这样的service包括：

service ueventd /sbin/ueventd    criticalservice servicemanager /system/bin/servicemanager    user system    critical    onrestart restart zygote    onrestart restart media

           Android，第一只狗，就是这样负责一个挂掉的service的重启的。下集我们讲第二只狗：生死与共的Zygote与SystemServer。

           今天累了，欲知后事如何，请听下回分解。我们赶着芒果台新版《天涯明月刀》前一天开始播放Android架构纵横谈，也算是抢一点收视率。老版《天涯明月刀》，我的童年，那些逝去的年华啊！

谨以本回，献给看《天涯明月刀》长大的一代人！如今我们已经而立或不惑，我们逝去的青春，就像一首歌。

古刹空潭犹自远，长阶醉卧知谁见。
天涯明月箫声断，刀映孤星，已是离人倦。

——宋宝华