android init源码阅读

发表于

init程序是第一个执行的用户空间程序, 从而启动了整个Android世界. 同时init也是整个Android的”父进程”, 监控管理这个所有的进程.

流程简述

源码入口位于system/core/init, Android.bp中定义了程序名字为”init_defaults”。

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int main(int argc, char** argv) {
	// 启动模式可以选择eventd和watchdogd模式
	if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd")) {
		return ueventd_main(argc, argv);
	}

	if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd")) {
		return watchdogd_main(argc, argv);
	}

	if (REBOOT_BOOTLOADER_ON_PANIC) {
		InstallRebootSignalHandlers();
	}
	add_environment("PATH", _PATH_DEFPATH);
	// xxxx
}

first stage (第一阶段)

  • 首先进行mount
  • 初始化内核日志模块
  • 初始化SeLinux
  • 设置环境变量 INIT_SECOND_STAGE 为 true
  • execv重新执行 init程序， 进入第二阶段

second stage (第二阶段)

  • 重新初始化内核日志模块
  • 初始化属性服务器 property_init(), 稍后启动
  • 初始化信号值 signal_handler_init()
  • 初始化ActionManager, ServiceManager(不要跟Binder的ServiceManager弄混了， 不是一个)
  • 构造Parser开始解析”ro.boot.init_rc”脚本
  • am触发early-init事件, 添加内置Action, 触发init事件，触发late-init事件
  • 无限循环判断ServerManager是否需要执行, 闲时epoll等待

属性服务器(property_service)

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void start_property_service() {
	property_set("ro.property_service.version", "2");

	property_set_fd = CreateSocket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM | SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK,
								   false, 0666, 0, 0, nullptr, sehandle);
	if (property_set_fd == -1) {
		PLOG(ERROR) << "start_property_service socket creation failed";
		exit(1);
	}

	listen(property_set_fd, 8);

	register_epoll_handler(property_set_fd, handle_property_set_fd);
}

创建了一个UNIX socket, 用于更新properties. 当属性被设置后: 

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// init.cpp
void property_changed(const std::string& name, const std::string& value) {
	if (name == "sys.powerctl") {
		shutdown_command = value;
		do_shutdown = true;
	}
	if (property_triggers_enabled) ActionManager::GetInstance().QueuePropertyChange(name, value);
	if (waiting_for_prop) {
		if (wait_prop_name == name && wait_prop_value == value) {
			LOG(INFO) << "Wait for property took " << *waiting_for_prop;
			ResetWaitForProp();
		}
	}
}

QueuePropertyChange代表消息进入队列, 后续将分配给对应的Action执行。 具体的参见下文(实际上就是一个触发器(trigger)).

init.rc语法

init.rc的语法文档就是init程序的README.md文档。 有五大命令: Actions, Commands, Services, Options, Improts. 其中Actions与Services同时隐性的声明了一个Section.

Actions是一系列命令的名字, Actions有一个触发器(trigger), 用于指定这个Action什么时候被执行. 

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on <trigger> [&& <trigger>]*
   <command>
   <command>
   <command>

Services是一个由init启动或者重启的程序，如下:

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service <name> <pathname> [ <argument> ]*
   <option>
   <option>
   ...

options一项包含如下:

  • console []: 这个服务需要一个console
  • critical: 至关重要的服务, 如果四分钟内重启超过四次，重启进入recovery模式.
  • disabled: 需要手动启动， 不会自动启动
  • setenv : 设置启动服务器时的环境变量
  • socket [ [ [seclabel]]] 创建一个unix socket并传给启动进程
  • file 打开一个文件
  • user 执行这个服务前， 首先切换到这个用户
  • oneshot: 不要重启
  • class:
  • onrestart: 重启时执行的命令
  • writepid: 将pid写到文件中

Imports 用于解析一个配置文件

init.rc的解析与执行

解析语法相关的代码位于/system/core/init/init_parser.h的Parser, 首先将init.rc分成多个Section, 对应的SectionParser进行解析, 对应关系如下:

  • service: ServiceParser
  • on: ActionParser
  • import: ImportParser(略)

先看一下Parser是如何解析的. 

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// system/core/init/init_parser.cpp
void Parser::ParseData(const std::string& filename, const std::string& data) {
	//TODO: Use a parser with const input and remove this copy
	std::vector<char> data_copy(data.begin(), data.end());
	data_copy.push_back('\0');

	parse_state state;
	state.line = 0;
	state.ptr = &data_copy[0];
	state.nexttoken = 0;

	SectionParser* section_parser = nullptr;
	std::vector<std::string> args;

	for (;;) {
		// next_token位于parser.cpp文件中, 可以简单理解成解析单词，EOF结尾, 换行. 自动排除注释(没啥特别的)
		switch (next_token(&state)) {
		case T_EOF:
			if (section_parser) {
				section_parser->EndSection();
			}
			return;
		case T_NEWLINE:
			state.line++;
			if (args.empty()) {
				break;
			}
			// If we have a line matching a prefix we recognize, call its callback and unset any
			// current section parsers.  This is meant for /sys/ and /dev/ line entries for uevent.
			// 这个line_callbacks只在uevent中使用了, 正常流程可以忽略它
			for (const auto& [prefix, callback] : line_callbacks_) {
				if (android::base::StartsWith(args[0], prefix.c_str())) {
					if (section_parser) section_parser->EndSection();

					std::string ret_err;
					if (!callback(std::move(args), &ret_err)) {
						LOG(ERROR) << filename << ": " << state.line << ": " << ret_err;
					}
					section_parser = nullptr;
					break;
				}
			}
			if (section_parsers_.count(args[0])) {
				if (section_parser) {
					section_parser->EndSection();
				}
				section_parser = section_parsers_[args[0]].get();
				std::string ret_err;
				// 就此由SectionParser接手解析
				if (!section_parser->ParseSection(std::move(args), filename, state.line, &ret_err)) {
					LOG(ERROR) << filename << ": " << state.line << ": " << ret_err;
					section_parser = nullptr;
				}
			} else if (section_parser) {
				std::string ret_err;
				if (!section_parser->ParseLineSection(std::move(args), state.line, &ret_err)) {
					LOG(ERROR) << filename << ": " << state.line << ": " << ret_err;
				}
			}
			args.clear();
			break;
		case T_TEXT:
			args.emplace_back(state.text);
			break;
		}
	}
}

ActionParser如何ParseSection, 由ActionParse::InitTriggers实现:

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bool Action::InitTriggers(const std::vector<std::string>& args, std::string* err) {
	const static std::string prop_str("property:");
	for (std::size_t i = 0; i < args.size(); ++i) {
		if (args[i].empty()) {
			*err = "empty trigger is not valid";
			return false;
		}

		if (i % 2) {
			if (args[i] != "&&") {
				*err = "&& is the only symbol allowed to concatenate actions";
				return false;
			} else {
				continue;
			}
		}

		if (!args[i].compare(0, prop_str.length(), prop_str)) {
			if (!ParsePropertyTrigger(args[i], err)) {
				return false;
			}
		} else {
			if (!event_trigger_.empty()) {
				*err = "multiple event triggers are not allowed";
				return false;
			}
			// 这里记录这个Action的触发器名字, 比如on boot 中boot.
			event_trigger_ = args[i];
		}
	}

	return true;
}

在ParsePropertyTrigger中, 将对应关系记录在Action的property_triggers_(是一个Map, key是属性名, value是其值)中.

ServiceParser如何ParseSection: 直接构造了一个Service对象而已, 然后PaseLine函数代理给了OptionParserMap这个类，设置Service的各种属性.

init.rc有很多内置方法, 定义在system/core/init/builtins.cpp中, 包括mount, chmod, chown, copy, enable…. 当成个自定义bash理解就可以.

init.rc具体内容分析

init.rc地址位于 system/core/rootdir/init.rc文件中. 内容还是比较多的， 大部分都在创建文件夹， 修改权限, 更改内核参数. 截取一些比较有意思的内容: 

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// 定义了Zygote Service
import /init.${ro.zygote}.rc

on init
	# stune我也不知道具体是干什么的, 跟cpu调用配置有关。后看
	mkdir /dev/stune
	mount cgroup none /dev/stune schedtune
	mkdir /dev/stune/foreground
	mkdir /dev/stune/background
	mkdir /dev/stune/top-app
	mkdir /dev/stune/rt

	chmod 0664 /dev/stune/tasks
	chmod 0664 /dev/stune/foreground/tasks
	chmod 0664 /dev/stune/background/tasks
	chmod 0664 /dev/stune/top-app/tasks
	chmod 0664 /dev/stune/rt/tasks

其中 init.zygote64.rc如下:

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service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
	class main
	priority -20
	user root
	group root readproc
	# 启动了一个zygote的unitx socket
	socket zygote stream 660 root system
	onrestart write /sys/android_power/request_state wake
	onrestart write /sys/power/state on
	onrestart restart audioserver
	onrestart restart cameraserver
	onrestart restart media
	onrestart restart netd
	onrestart restart wificond
	writepid /dev/cpuset/foreground/tasks

zygote的实现为java, 为frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java, 具体分析见下篇博客.

init.rc中包含了几个action, early-init, init, late-init这几个动作由init程序自身触发， 其他action比如 post-fs由init.rc tigger 指令触发.

native service种类

具体有哪些native service并没有在源码的init.rc文件中直接编写，而是由各自的Android.mk通过编译生成的. 由mk构建工具的LOCAL_INIT_RC(Android.bp的 init_rc)属性指定. 例如logcatd.rc

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# logcatd service
service logcatd /system/bin/logcatd -L -b ${logd.logpersistd.buffer:-all} -v threadtime -v usec -v printable -D -f /data/misc/logd/logcat -r 1024 -n ${logd.logpersistd.size:-256} --id=${ro.build.id}
	class late_start
	disabled
	# logd for write to /data/misc/logd, log group for read from log daemon
	user logd
	group log
	writepid /dev/cpuset/system-background/tasks
	oom_score_adjust -600

几个有趣的native service(通过grep全局搜出来的)

  • service_manager.rc: service manager服务
  • netd.rc: 网络服务(service netd)
  • vold.rc: vold进程, 这个不是window中的void进程，而是Volume Daemon进程, 是用来管理控制Android平台的外部存储设备的
  • logcatd.rc: logcat服务
  • cameraserver.rc: 照相机camera服务
  • mediaserver.rc: 多媒体服务
  • audioserver.rc: 音频服务
  • surfaceflinger.rc: 显示合成服务
  • wifi-events.rc: wifi相关
  • installd.rc: 用于安装apk文件的服务
  • dumpstate.rc: 命令行中dump使用的服务