Android研究-Android系统初始化程序init和初始化配置文件init.rc分析

上篇中讲到linux内核启动与android启动的衔接是linux内核根据约定，在启动的最后执行android的init进程。init进程主要工作是首先是解析init.rc等配置文件，之后充当property service。本文收集两篇文章，能够很好的理解init的逻辑和init.rc配置文件的语法和使用方法。

1. init程序逻辑

文章引用地址：一篇pdf文档，来自百度文库

Android 源码分析 --
(一) Android 启动过程
[e-mail]
1. 源码文件路径:
platform/system/core/init/init.c
0) 这个代码文件主要用于实现 Android 系统中 init 进程 (init 进程为 Android 系统中用
户空间启动的第一个进程，其作用相当于 Linux 系统中的 init 进程)
NOTE: 如果调用此文件生成的可执行文件的第一个参数为"ueventd"，
那么此文件
将实现 Android 系统中的 "ueventd" 进程。
1) 在进行编译后，此文件生成的可执行程序名称为"init"，同时会生成一个指向此文
件的软链接: "ueventd"
int main(int argc, char **argv)
{
2) 基于 C 语言的风格，在函数入口处声明一些后续会使用的变量。
int fd_count = 0;
struct pollfd ufds[4];
char *tmpdev;
char* debuggable;
char tmp[32];
int property_set_fd_init = 0;
int signal_fd_init = 0;
int keychord_fd_init = 0;
3) 如果执行此文件生成的可执行程序的方式类似于: "ueventd xxx"。也即是基于执行
此 文 件 对 应 的 软 链 接 : /sbin/ueventd 时 会 调 用 "ueventd_main" 函 数 ， 进 而 生
成"ueventd" 进程。
4) Android 系统中的 ueventd 进程用于实现用户态进程与内核进行数据通信。
5) 在 Android 系统的 init.rc 文件: platform/system/core/rootdir/init.rc 中通过如下方式
来启动 ueventd 进程:
on early-init
# Set init and its forked children's oom_adj.
write /proc/1/oom_adj -16
start ueventd
if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd"))

return ueventd_main(argc, argv);
6)
生成 Android 系统中的一些基本的系统目录并挂载对应的文件系统。
/* clear the umask */
umask(0);
/* Get the basic filesystem setup we need put
* together in the initramdisk on / and then we'll
* let the rc file figure out the rest.
*/
mkdir("/dev", 0755);
mkdir("/proc", 0755);
mkdir("/sys", 0755);
mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755");
mkdir("/dev/pts", 0755);
mkdir("/dev/socket", 0755);
mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL);
mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL);
mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
/* indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc
*/
close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT, 0000));
/* We must have some place other than / to create the
* device nodes for kmsg and null, otherwise we won't
* be able to remount / read-only later on.
* Now that tmpfs is mounted on /dev, we can actually
* talk to the outside world.
*/
7) 生成 "/dev/__null__" 虚拟设备(类似于 Linux 系统中的 /dev/null 设备)并将
stdin/stdout/stderr 三个文件重定向到 "/dev/__null__"
open_devnull_stdio();
8)
生成 " /dev/__kmsg__" 虚拟设备用于记录 log。
Klog_init 实现文件: system/core//libcutils/klog.c
klog_init();
INFO("reading config file\n");
9)
解析 init.rc (platform/system/core/rootdir/init.rc)。

init_parse_config_file("/init.rc");
/* pull the kernel commandline and ramdisk properties file in */
10) 从 "/proc/cmdline" 中读取内核命令行参数，
对应函数实现路径: platform/system/core/init/util.c
import_kernel_cmdline(0, import_kernel_nv);
11) 在第 10 步读取完 /proc/cmdline 中的参数后，修改此文件的权限，禁止非授权
用户操作此文件。
/* don't expose the raw commandline to nonpriv processes */
chmod("/proc/cmdline", 0440);
12) 从 "/proc/cpuinfo" 中读取系统的 CPU 硬件信息。
对应函数实现路径: platform/system/core/init/util.c
get_hardware_name(hardware, &revision);
13) 基于第 12 步中读取的硬件信息来解析特定于硬件的配置信息。
snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware);
init_parse_config_file(tmp);
14) 基 于 "early-init","property_init","keychord_init","console_init" 标 识 ， 使 用 "
queue_builtin_action"来过滤上述操作中解析的 init.rc 文件中的 action，
并将符合
条 件 的 action 添 加 到 对 应 的
action_queue 中 , 然 后 调 用 "
action_for_each_trigger"来运行这些 actions(实际上是 action 在 list 中的分类移
动操作)。
对应函数实现路径: platform/system/core/init/init_parser.c
基于下面的运行逻辑可以看出，运行"init.rc"中的 action 的顺序为:
"early-init" -> "init" -> "early-boot" -> "boot"
action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);
queue_builtin_action(wait_for_coldboot_done_action,
"wait_for_coldboot_done");
queue_builtin_action(property_init_action, "property_init");
queue_builtin_action(keychord_init_action, "keychord_init");
queue_builtin_action(console_init_action, "console_init");
queue_builtin_action(set_init_properties_action,
"set_init_properties");
/* execute all the boot actions to get us started */
action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);

/* skip mounting filesystems in charger mode */
if (strcmp(bootmode, "charger") != 0)
{
action_for_each_trigger("early-fs", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("fs", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("post-fs", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("post-fs-data", action_add_queue_tail);
}
queue_builtin_action(property_service_init_action,
"property_service_init");
queue_builtin_action(signal_init_action, "signal_init");
queue_builtin_action(check_startup_action, "check_startup");
if (!strcmp(bootmode, "charger"))
{
action_for_each_trigger("charger", action_add_queue_tail);
}
else
{
action_for_each_trigger("early-boot", action_add_queue_tail);
action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);
}
/* run all property triggers based on current state of the properties
*/
queue_builtin_action(queue_property_triggers_action,
"queue_propety_triggers");
#if BOOTCHART
queue_builtin_action(bootchart_init_action, "bootchart_init");
#endif
15) "init" 进程开始进行"循环事件处理"逻辑。
for (;;)
{
int nr, i, timeout = -1;
16) 运行第 14 步操作中所分类整理的 action_queue 中对应的 action。
execute_one_command();
17) 查看当前的服务进程状态，如果有服务进程退出，重启对应服务进程。
restart_processes();

18) 基于 property_service 的事件句柄填充 poll event 结构体，用于后续 poll 操作。
if (!property_set_fd_init && get_property_set_fd() > 0)
{
ufds[fd_count].fd = get_property_set_fd();
ufds[fd_count].events = POLLIN;
ufds[fd_count].revents = 0;
fd_count++;
property_set_fd_init = 1;
}
19) 处理当前 init 进程上接收到的 signal，主要是处理 SIGCHLD。
if (!signal_fd_init && get_signal_fd() > 0)
{
ufds[fd_count].fd = get_signal_fd();
ufds[fd_count].events = POLLIN;
ufds[fd_count].revents = 0;
fd_count++;
signal_fd_init = 1;
}
20) 基于 keychord service 的事件句柄填充 poll event 结构体，用于后续 poll 操作。
if (!keychord_fd_init && get_keychord_fd() > 0)
{
ufds[fd_count].fd = get_keychord_fd();
ufds[fd_count].events = POLLIN;
ufds[fd_count].revents = 0;
fd_count++;
keychord_fd_init = 1;
}
21) 如果有所监控的子进程退出，此时 init 进程需要负责重新启动这些退出的服务进
程，因此下面调用 poll 时的 timeout 设置为 0，这样就不会因为 poll 在无事件激发时而
阻塞导致当前的 init 进程对"重启服务进程"处理的的延迟，从而可以尽快恢复退出的
服务进程。
if (process_needs_restart)
{
timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000;
if (timeout < 0)
timeout = 0;
}
22) 如果当前的 action_queue 中有需要处理的 action， 么下面调用 poll 时的 timeout
那
设置为 0，这样就不会因为 poll 在无事件激发时而阻塞导致当前的 init 进程对 action
处理的的延迟，从而提高 init 进程对 action 处理的实时性。

if (!action_queue_empty() || cur_action)
timeout = 0;
23) 关于" BOOTCHART"参数的解释:
/*
* 如果在编译选项中添加了 BOOTCHART 参数，那么意味着在系统的启动
* 过程中需要生成 bootchart(http://www.bootchart.org/)，用于后续
* Android 启动过程中的性能分析并生成系统启动过程的可视图表。
* makefile 中的编译选项如下:
ifeq ($(strip $(INIT_BOOTCHART)),true)
LOCAL_SRC_FILES += bootchart.c
LOCAL_CFLAGS
endif
+= -DBOOTCHART=1
bootchart 的实现文件: platform/system/core/init/bootchart.c
*
#if BOOTCHART
if (bootchart_count > 0)
{
if (timeout < 0 || timeout > BOOTCHART_POLLING_MS)
timeout = BOOTCHART_POLLING_MS;
if (bootchart_step() < 0 || --bootchart_count == 0)
{
bootchart_finish();
bootchart_count = 0;
}
}
#endif
24) 类似于网络服务器开发中常见的基于"poll"机制来检测所关注的句柄上是否有指定
的事件激发。
nr = poll(ufds, fd_count, timeout);
if (nr <= 0)
continue;
for (i = 0; i < fd_count; i++)
{
25) 如果当前所关注的事件句柄上有事件发生，进行对应的事件处理。
if (ufds[i].revents == POLLIN)
{
if (ufds[i].fd == get_property_set_fd())

handle_property_set_fd();
else if (ufds[i].fd == get_keychord_fd())
handle_keychord();
else if (ufds[i].fd == get_signal_fd())
handle_signal();
}
}
}
return 0;
}

2. init.rc类配置文件解析

文章引用地址：一篇pdf文档，来自百度文库

Android 的初始化语言脚本 init.rc 解析
Android init.rc (Android init language)
Android 初始化语言由四大类声明组成:行为类(Actions),命令类(Commands)，服务类
(Services),选项类(Options)。
1) 初始化语言以行为单位，由以空格间隔的语言符号组成。C 风格的反斜杠转义符可以
用来插入空白到语言符号。双引号也可以用来防止文本被空格分成多个语言符号。当
反斜杠在行末时，作为折行符。
2) 以#开始(前面允许有空格)的行为注释行。
3) Actions 和 Services 隐含声明一个新的段落。所有该段落下 Commands 或 Options 的
声明属于该段落。第一段落前的 Commands 或 Options 被忽略。
4) Actions 和 Services 拥有独一无二的命名。在它们之后声明相同命名的类将被当作
错误并忽略。

行为类(Actions)
Actions 是一系列命令的命名。
Actions 拥有一个触发器(trigger)用来决定 action 何时执行。当一个 action 在符合触发
条件被执行时，如果它还没被加入到待执行队列中的话，则加入到队列最后。
队列中的 action 依次执行，action 中的命令也依次执行。Init 在执行命令的中间处理其它
活动(设备创建/销毁,property 设置，进程重启)。
Actions 表现形式为：
on <trigger>
<command>
<command>
<command>

服务类(Services)
Services 是由 init 启动，在它们退出时重启(可选)。
Service 表现形式为:
service <name> <pathname> [ <argument> ]*
<option>
<option>
...

选项类(Options)
Options 是 Services 的修饰，它们影响 init 何时、如何运行 service.
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critical
这是一个设备关键服务(device-critical service) .如果它在 4 分钟内退出超过 4
次，设备将重启并进入恢复模式。

disabled
这个服务的级别将不会自动启动，它必须被依照服务名指定启动才可以启动。

setenv <name> <value>
设置已启动的进程的环境变量<name>的值<value>

socket <name> <type> <perm> [ <user> [ <group> ] ]
创建一个名为/dev/socket/<name>的 unix domin socket，并传送它的 fd 到已启动的
进程。<type>必须为"dgram"或"stream".用户和组默认为 0.

user <username>
在执行服务前改变用户名。当前默认为 root.如果你的进程需要 linux 能力，你不能
使用这个命令。你必须在还是 root 时请求能力，并下降到你需要的 uid.

group <groupname> [ <groupname> ]*
在执行服务前改变组。在第一个组后的组将设为进程附加组(通过 setgroups()).当前
默认为 root.

oneshot
在服务退出后不重启。

class <name>
为 service 指定一个类别名。同样类名的所有的服务可以一起启动或停止。如果没有
指定类别的服务默认为"default"类。

onrestart
当服务重启时执行一个命令。

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Triggers
Triggers(触发器)是一个字符串，可以用来匹配某种类型的事件并执行一个 action。

boot
这是当 init 开始后执行的第一个触发器(当/init.conf 被加载)

<name>=<value>
当 property <name>被设为指定的值<value>时触发。

device-added-<path>
device-removed-<path>
当设备节点被添加或移除时触发。

service-exited-<name>
当指定的服务存在时触发


命令类(Commands)
exec <path> [ <argument> ]*
Fork 并执行一个程序(<path>).这将被 block 直到程序执行完毕。最好避免执行例如
内建命令以外的程序，它可能会导致 init 被阻塞不动。
export <name> <value>
设定全局环境变量<name>的值<value>，当这个命令执行后所有的进程都可以取得。

ifup <interface>
使网络接口<interface>联机。

import <filename>
解析一个 init 配置文件，扩展当前配置文件。

hostname <name>
设置主机名

chmod <octal-mode> <path>
改变文件访问权限

chown <owner> <group> <path>
改变文件所属和组

class_start <serviceclass>
当指定类别的服务没有运行，启动该类别所有的服务。

class_stop <serviceclass>
当指定类别的服务正在运行，停止该类别所有的服务。

domainname <name>
设置域名。

insmod <path>
加载该路径<path>的模块

mkdir <path> [mode] [owner] [group]
在<path>创建一个目录,可选选项:mod,owner,group.如果没有指定，目录以 755 权限，
owner 为 root,group 为 root 创建.

mount <type> <device> <dir> [ <mountoption> ]*
尝试 mount <device>到目录<dir>. <device>可以用 mtd@name格式以命名指定一个 mtd
块设备。<mountoption>包含"ro","rw","remount","noatime".

setkey
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暂时没有

setprop <name> <value>
设置系统 property <name>的值<value>.

setrlimit <resource> <cur> <max>
设置 resource 的 rlimit.

start <service>
启动一个没有运行的服务。

stop <service>
停止一个正在运行的服务。

symlink <target> <path>
创建一个<path>的符号链接到<target>

sysclktz <mins_west_of_gmt>
设置系统时区(GMT 为 0)

trigger <event>
触发一个事件。用于调用其它 action。

write <path> <string> [ <string> ]*
打开<path>的文件并写入一个或多个字符串。

Properties
Init 会更新一些系统 property 以提供查看它正在干嘛。
init.action
当前正在执行的 action,如果没有则为""
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init.command
被执行的命令，如果没有则为""

init.svc.<name>
命名为<name>的服务的状态("stopped", "running", "restarting")

init.rc 示例:

# not complete -- just providing some examples of usage
#
on boot
export PATH /sbin:/system/sbin:/system/bin
export LD_LIBRARY_PATH /system/lib

mkdir /dev
mkdir /proc
mkdir /sys

mount tmpfs tmpfs /dev
mkdir /dev/pts
mkdir /dev/socket
mount devpts devpts /dev/pts
mount proc proc /proc
mount sysfs sysfs /sys

write /proc/cpu/alignment 4

ifup lo

hostname localhost
domainname localhost

mount yaffs2 mtd@system /system

mount yaffs2 mtd@userdata /data

import /system/etc/init.conf

class_start default

service adbd /sbin/adbd
user adb
group adb

service usbd /system/bin/usbd –r
user usbd
group usbd
socket usbd 666

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin –zygote
socket zygote 666

service runtime /system/bin/runtime
user system
group system

on device-added-/dev/compass
start akmd

on device-removed-/dev/compass
stop akmd

service akmd /sbin/akmd
disabled
user akmd
group akmd

调试
默认情况下，init 执行的程序输出的信息和错误到/dev/null.为了 debug，你可以通过
Android 程序 logwrapper 执行你的程序。这将复位向输出/错误输出到 Android logging 系
统(通过 logcat 访问)。
例如
service akmd /system/bin/logwrapper /sbin/akmd