android启动之init启动

整个Android系统的启动分为Linux kernel的启动和Android系统的启动。Linux kernel启动起来后，然后就运行第一个用户程序，在Android中，就是init程序，上一博文android启动之linux内核启动已经介绍。

Init进程始终是第一个进程。Init进程的对应的代码的main函数在目录system/core/init/init.c，先来总体看一下这个main函数。

main函数

int main(int argc, char **argv){    //首先声明一些局部变量    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;    bool is_charger = false;    //对传入的argv[0]进行判断，决定程序的执行分支    if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd"))        return ueventd_main(argc, argv);    if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd"))        return watchdogd_main(argc, argv);    /* 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.         */    //建立各种用户空间的目录，挂载与内核空间交互的文件    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 */    //创建打开/dev/.booting文件，然后关闭    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.           */    //system/core/init/util.c。创建设备节点/dev/__null__，利用dup2函数把标准输入、标准输出、标准错误输出重定向到这个设备文件中（0标准输入、1标准输出、2标准错误输出）。重定向操作完成后，就关闭掉fd。    open_devnull_stdio();    //system/core/libcutils/klog.c。初始化log系统/dev/__kmsg__    klog_init();    //system/core/init/property_service.c。初始化资源/dev/__properties__，主要是映射一些内存空间    property_init();    //取得硬件名,hardware通过内核命令行提供或/proc/cpuinfo文件中提供。import /init.${ro.hardware}.rc    get_hardware_name(hardware, &revision);    //使用import_kernel_cmdline函数导入内核变量，调用export_kernel_boot_props函数通过属性设置内核变量。就是来回设置一些属性值，包括hardware变量，在此处又通过ro.boot.hardware属性设置了一次值。    process_kernel_cmdline();#ifdef HAVE_SELINUX    //SELinux(Security-Enhanced Linux) 是美国国家安全局（NSA）对于强制访问控制的实现，它是个经过安全强化的Linux操作系统，很多时候是被关闭的。    union selinux_callback cb;    cb.func_log = klog_write;    selinux_set_callback(SELINUX_CB_LOG, cb);    cb.func_audit = audit_callback;    selinux_set_callback(SELINUX_CB_AUDIT, cb);    INFO("loading selinux policy\n");    if (selinux_enabled) {        if (selinux_android_load_policy() < 0) {            selinux_enabled = 0;            INFO("SELinux: Disabled due to failed policy load\n");        } else {            selinux_init_all_handles();        }    } else {        INFO("SELinux:  Disabled by command line option\n");    }    /* These directories were necessarily created before initial policy load     * and therefore need their security context restored to the proper value.     * This must happen before /dev is populated by ueventd.     */    restorecon("/dev");    restorecon("/dev/socket");#endif    is_charger = !strcmp(bootmode, "charger");    INFO("property init\n");    if (!is_charger)        property_load_boot_defaults();    INFO("reading config file\n");    //system/core/init/init_parser.c。读取并且解析init.rc文件    init_parse_config_file("/init.rc");    //system/core/init/init_parser.c。触发在init脚本文件中名字为early-init的action，并且执行其commands，其实是.rc文件中的: on early-init    action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);    //system/core/init/init_parser.c。内建action并添加到action_queue中，到execute_one_command()中检测执行。    queue_builtin_action(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");    queue_builtin_action(keychord_init_action, "keychord_init");    //显示第二个开机画面    queue_builtin_action(console_init_action, "console_init");    /* 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 (!is_charger) {        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 (is_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_property_triggers");#if BOOTCHART    queue_builtin_action(bootchart_init_action, "bootchart_init");#endif//进入一个无限循环 to wait for device/property set/child process exit events.例如, 如果SD卡被插入，init会收到一个设备插入事件，它会为这个设备创建节点。系统中比较重要的进程都是由init来fork的，所以如果他们谁崩溃 了，那么init 将会收到一个 SIGCHLD 信号，把这个信号转化为子进程退出事件， 所以在loop中，init 会操作进程退出事件并且执行 *.rc 文件中定义的命令。    for(;;) {        int nr, i, timeout = -1;        //执行action_queue中的action，并将此action移除        execute_one_command();        //检查service_list是否有进程需要重启        restart_processes();        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;        }        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;        }        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;        }        if (process_needs_restart) {            timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000;            if (timeout < 0)                timeout = 0;        }        if (!action_queue_empty() || cur_action)            timeout = 0;//  bootchart是一个性能统计工具，用于搜集硬件和系统的信息，并将其写入磁盘，以便其他程序使用#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       //  等待下一个命令的提交        nr = poll(ufds , fd_count, timeout);        if (nr <= 0)            continue;        for (i = 0; i < fd_count; i++) {            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();            }        }    }

.rc脚本语言浅析

init.rc文件在core/rootdir/init.rc，我挑部分内容展示如下：

......on early-init    # Set init and its forked children's oom_adj.    write /proc/1/oom_adj -16    # Set the security context for the init process.    # This should occur before anything else (e.g. ueventd) is started.    setcon u:r:init:s0    start ueventd......service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server    class main    socket zygote stream 660 root system    onrestart write /sys/android_power/request_state wake    onrestart write /sys/power/state on    onrestart restart media    onrestart restart netd......

init脚本语言的规范：

A、Android init.rc文件由系统第一个启动的init程序解析，此文件由语句组成；
B、在init.rc文件中一条语句通常是占据一行；
C、单词之间是通过空格符来相隔的，如果需要在单词内使用空格，那么得使用转义字符"\"；
D、如果在一行的末尾有一个反斜杠，那么是换行折叠符号，应该和下一行合并成一起来处理，这样做主要是为了避免一行的字符太长，与C语言中的含义是一致的；
E、注释是以#号开头（允许以空格开头）。

首先我们先了解一个概念：Section（语句块），相当于C语言中大括号内的一个块。
一个Section语句块以Service或On开头。而以On开头的叫做动作(Action)，以Service开头的Section叫做服务。Actions和Services有唯一的名字。如果有重名的情况，第二个申明的将会被作为错误忽略。上面列出的正好一个是action，一个是service。
另外还有两个概念：Commands（命令）和Options（选项）。
Action和services显式声明了一个语句块，而commands和options属于最近声明的语句块。在第一个语句块之前的commands和options会被忽略。

Actions（动作）

Actions（动作）形式如下： 
        on <trigger>
           <command1>
           <command2>
           <command3>
Actions其实就是用on关键字开头的一序列的Commands（命令）。on后面有一个trigger（触发器），它被用于决定action的执行时间。当一个符合action触发条件的事件发生时，action会被加入到执行队列的末尾，除非它已经在队列里了。队列中的每一个action都被依次提取出，而这个action中的每个command（命令）都将被依次执行，直到下一个Action或下一个Service。
Triggers（触发器）是一个用于匹配特定事件类型的字符串，用于使Actions发生，有如下形式：
   简单的字符串如early-init：
        这是init执行后的第一个被触发的Triggers（触发器）。（在 /init.conf （启动配置文件）被装载之后）
   <name>=<value>：
        这种形式的Triggers（触发器）会在属性<name>被设置为指定的<value>时被触发。
   device-added-<path>：
   device-removed-<path>：
        这种形式的Triggers（触发器）会在一个设备节点文件被增删时触发。
   service-exited-<name>：
        这种形式的Triggers（触发器）会在一个特定的服务退出时触发。

Services（服务）

Services（服务）是一个程序，它在初始化时启动，并在退出时可选择让其重启。
Services（服务）的形式如下： 
        service <name> <pathname> [ <argument> ]*
           <option>
           <option>
           ...
name:服务名
pathname:当前服务对应的程序位置
option：当前服务设置的选项

Options（选项）
    Options（选项）是一个Services（服务）的修正者。他们影响Services（服务）在何时，并以何种方式运行。
     critical：说明这是一个对于设备关键的服务。如果他四分钟内退出大于四次，系统将会重启并进入recovery（恢复）模式。
     disabled：说明这个服务不会同与他同trigger（触发器）下的服务自动启动。他必须被明确的按名启动。
     setenv <name> <value> （设置环境变量）
   在进程启动时将环境变量<name>设置为<value>。

     socket <name> <type> <perm> [ <user> [ <group> ] ]
            创建一个Uinx域的名为/dev/socket/<name> 的套接字，并传递它的文件描述符给已启动的进程。<type> 必须是 "dgram"或"stream"。User 和 group默认为0。

     user <username>
            在启动这个服务前改变该服务的用户名。此时默认为root。（？？？有可能的话应该默认为nobody）。当前，如果你的进程要求Linux capabilities（能力），你无法使用这个命令。即使你是root，你也必须在程序中请求

capabilities（能力）。然后降到你想要的 uid。
     group <groupname> [ <groupname> ]*
            在启动这个服务前改变该服务的组名。除了（必需的）第一个组名，附加的组名通常被用于设置进程的补充组（通过setgroups()）。此时默认为root。（？？？有可能的话应该默认为nobody）。
   
     oneshot
            服务退出时不重启。

     class <name>
            指定一个服务类。所有同一类的服务可以同时启动和停止。如果不通过class选项指定一个类，则默认为"default"类服务。

     onrestart
            当服务重启，执行一个命令（下详）。

Commands（命令）
    exec <path> [ <argument> ]*
         创建和执行一个程序（<path>）。在程序完全执行前，init将会阻塞。由于它不是内置命令，应尽量避免使用exec，它可能会引起init卡死。(??? 是否需要一个超时设置?)
    export <name> <value>
        在全局环境变量中设在环境变量 <name>为<value>。（这将会被所有在这命令之后运行的进程所继承）
    ifup <interface>
        启动网络接口<interface>
    import <filename>
           解析一个init配置文件，扩展当前配置。
    hostname <name>
           设置主机名。
    chmod <octal-mode> <path>
           更改文件访问权限。
    chown <owner> <group> <path>
           更改文件的所有者和组。
    class_start <serviceclass>
           启动所有指定服务类下的未运行服务。
    class_stop <serviceclass>
        停止指定服务类下的所有已运行的服务。
    domainname <name>
           设置域名。
    insmod <path>
           加载<path>中的模块。
    mkdir <path> [mode] [owner] [group]
           创建一个目录<path>，可以选择性地指定mode、owner以及group。如果没有指定，默认的权限为755，并属于root用户和root组。
    mount <type> <device> <dir> [ <mountoption> ]*
        试图在目录<dir>挂载指定的设备。<device> 可以是以 mtd@name 的形式指定一个mtd块设备。<mountoption>包括 "ro"、"rw"、"remount"、"noatime"、 ...
    setprop <name> <value>
           设置系统属性 <name> 为 <value>值。 
    setrlimit <resource> <cur> <max>
        设置<resource>的rlimit（资源限制）。
    start <service>
        启动指定服务（如果此服务还未运行）。
    stop <service>
        停止指定服务（如果此服务在运行中）。
    symlink <target> <path>
        创建一个指向<path>的软连接<target>。
    sysclktz <mins_west_of_gmt>
        设置系统时钟基准（0代表时钟滴答以格林威治平均时（GMT）为准）
    trigger <event>
           触发一个事件。用于将一个action与另一个 action排列。
    write <path> <string> [ <string> ]*
           打开路径为<path>的一个文件，并写入一个或多个字符串。

Properties（属性）
    Init更新一些系统属性以提供对正在发生的事件的监控能力: 
        init.action
               此属性值为正在被执行的action的名字，如果没有则为""。
        init.command
               此属性值为正在被执行的command的名字，如果没有则为""。
        init.svc.<name>
               名为<name>的service的状态("stopped"（停止）, "running"（运行）, "restarting"（重启）)

.rc文件的解析

重要的数据结构有两个列表，一个队列。 
static list_declare(service_list); 
static list_declare(action_list); 
static list_declare(action_queue); 
*.rc 脚本中所有 service关键字定义的服务将会添加到 service_list 列表中。 
*.rc 脚本中所有 on     关键开头的动作将会被会添加到 action_list 列表中。 

main函数中解析init.rc文件的代码是：

init_parse_config_file("/init.rc");

该函数在system/core/init/init_parser.c中，如下：

int parse_config_file(const char *fn) {     char *data;     data = read_file(fn, 0);     if (!data) return -1;     parse_config(fn, data);     DUMP();     return 0; } 

其中的核心方法是parse_config(fn, data);，如下：

static void parse_config(const char *fn, char *s) ｛     ...     case T_NEWLINE:         if (nargs) {             int kw = lookup_keyword(args[0]);             if (kw_is(kw, SECTION)) {                 state.parse_line(&state, 0, 0);                 parse_new_section(&state, kw, nargs, args);             } else {                 state.parse_line(&state, nargs, args);             }             nargs = 0;         }    ... ｝ 

parse_config会逐行对脚本进行解析，如果关键字类型为  SECTION ，就是上一模块中说的Section（语句块），那么将会执行 parse_new_section() 。
parse_new_section()中再分别对 service 或者 on 关键字开头的内容进行解析，如下： 

    ...     case K_service:         state->context = parse_service(state, nargs, args);         if (state->context) {             state->parse_line = parse_line_service;             return;         }         break;     case K_on:         state->context = parse_action(state, nargs, args);         if (state->context) {             state->parse_line = parse_line_action;             return;         }         break;     }     ... 

对 on 关键字开头的内容进行解析 

static void *parse_action(struct parse_state *state, int nargs, char **args) {     ...     act = calloc(1, sizeof(*act));     act->name = args[1];     list_init(&act->commands);     list_add_tail(&action_list, &act->alist);     ... } 

对 service 关键字开头的内容进行解析 

static void *parse_service(struct parse_state *state, int nargs, char **args) {     struct service *svc;     if (nargs name = args[1];     svc->classname = "default";     memcpy(svc->args, args + 2, sizeof(char*) * nargs);     svc->args[nargs] = 0;     svc->nargs = nargs;     svc->onrestart.name = "onrestart";     list_init(&svc->onrestart.commands);     //添加该服务到 service_list 列表     list_add_tail(&service_list, &svc->slist);     return svc; } 

解析后的服务表现形式是一个service结构体。例如： 
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 
服务名称为：                           zygote 
启动该服务执行的命令：                 /system/bin/app_process 
命令的参数：                           -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server 
socket zygote stream 666： 创建一个名为：/dev/socket/zygote 的 socket ，类型为：stream