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Android 開機流程概觀

上一章：Android 的 Makefile -- Android.mk

本章節將介紹Android開機過程中所發生的事情。

首先要有一個認知，Android系統本身就帶有非常多的服務(system service)，而這些服務大多運行在某個叫做xxx server的process內(如mediaserver，system_server，不過有一部份的名稱沒有server這個字眼)。這些服務有的是C++層提供有的是Java層提供。C++層提供的服務大多是一個服務一個process(如mediaserver，surfaceflinger，而Java層則將所有Java層的服務都跑在system_server這個process裡了。

大體上來說，Android的開機過程如下：

  1. Linux Kernel 準備完成
  2. 執行init (第一個userspace程式，也是Android的第一行)，過程中init會成為property service。
  3. init過程中叫起大部份的C++層服務，並啟開機動畫。
  4. init最後執行app_process64，正式完成init的工作。
  5. app_process64會準備好一台JVM，並用JVM載入com.android.internal.os.ZygoteInit這個class(以下簡稱zygote)。(ZygoteInit是java的第一行，執行的是main())
  6. zygote會在過程中啟動SystemServer，內含Java層的系統服務。
  7. 系統準備好後結束開機動畫，啟動launcher。zygote會留下來負責產生的Android App。

Linux Kernel

// TODO

init

init是Linux系統執行的第一行usersapce程式，而Android使用自製的init。Android的init會讀取init.rc檔案來執行動作，所以我們不用真的修改它的原始碼便能為你的系統增加一些功能。

init在執行過程中會變成property service來處理Android系統中的屬性。我們可以在adb shell內用getprop和setprop工具來取得/修改系統中的property資訊。

init為init.rc量身訂製了一套Android Init Language，用來充當init的設定檔。Andorid Init Language中也有service一詞，記得別和Android App的Service搞混嘍！

另外要注意的是，有些*.rc的檔案不會放在$TOP/system/core/rootdir/內，而是改採放在自己專案下並在Android.mk中宣告LOCAL_INIT_RC := xxx.rc的方式。比如說如mediaserver就是放在$TOP/framework/av/media/mediaserver/mediaserver.rc

// TODO

參考檔案

  • $TOP/system/core/init/*
  • $TOP/system/core/rootdir/*

app_process64

非常小的一支程式，會啟動一台JVM(用一個叫AppRuntime的class封裝)，並且用這台JVM載入com.android.internal.os.ZygoteInit這個class。接著ZygoteInit內的main(String[] argv)就會被執行。

AppRuntime繼承了AndroidRuntime，這個class主要處理從C++到Java的JNI流程。大致上是：

  1. 用C++產生一台JVM
  2. 設定好JVM
  3. 告訴JVM要執行的main(String[] argv)是哪個。

參考檔案

  • $TOP/framework/base/cmds/app_process
  • $TOP/framework/base/include/android_runtime/AndroidRuntime.h
  • $TOP/framework/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
  • $TOP/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

ZygoteInit

ZygoteInit會註冊一個socket，之後會用來接收別人要它產生新app的需求。在開機流程中執行的ZygoteInit會帶start-system-server這個參數，而收到這個參數時ZygoteInit會自我fork來產生Java層的系統服務(system_server)。

在自我fork的過程中，會利用ZygoteConnection來產生參數，最終則執行Zygote.forkSystemServer(...)，從此這個process就fork成了parent(Zygote.forkSystemServer()回傳child的id)及child(Zygote.forkSystemServer()回傳的id為0)。其中child prcess會變成system_server，而原本的ZygoteInit則會繼續它自己的使命--接收參數並產生新的process(包括app的process)。

child process首先會關掉zygote socket，接著開始準備自己。會先產生一個西為class loader的Java類別，並在裡面設定好service.jar的位置(一般來說會是/system/framework/services.jar)，然後執行RuntimeInit.zygoteInit(...)。RuntimeInit.zygoteInit會再調用RuntimeInit.applicationInit(...)並最終執行class loader中class的main()--也就是system_server的main()，程式碼會是$TOP/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java。

參考檔案

  • $TOP/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

SystemServer

在SystemServer開始執行後，他會先準備好需要用到的jni library(叫做libandroid_servers)，並開始將Java層的系統服務準備好。 接下來會建立一個系統用的Context(createSystemContext()，產生一個新的SystemServiceManager(mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);)，然後在LocalServices內加入SystemServiceManager。

接著依序執行startBootstrapServices()、startCoreServices()、startOtherServices()，完成後進入Looper.loop()狀態，等待其它程式送指令交待給它。

完成！

到此我們對Android的啟動流程就有初步的認識了！