Android系統啟動分兩大階段：Linux階段，Android階段。
BootLoader啟動，引導進入Linux內核階段；Android啟動階段，kernel_init函數完成設備驅動程序的初始化，并調用init_post函數啟動用戶空間的init進程，Linux內核啟動完成之后跳轉到Android層init進程啟動，從此開啟了Android世界的大門，整個開機過程大致如下：
圖A-1
從圖A-1中可以看出，對于從事Android系統上層(非驅動)開發人員，理解了init進程啟動之后階段的流程便知道系統進程Systemserver， 諸如ActivityManagerService、PowerManagerService等核心服務如何啟動的、怎么樣進入我們常見的系統桌面(Launcher)應用的。圖A-2 是init進程啟動后階段大致過程。
圖A-2
Init進程啟動在這里不做詳細的陳述，本文主要目的是打通整個開機流程任督六脈，后續若有機會或時間，補寫關于init進程啟動的詳細流程以及init.rc腳本的語法規則以及編寫方法技巧，在此立帖為證，拜請監督。
由圖A-2可知，內核初始化階段會調用Kernel_init函數，在這個函數中調用init_post函數啟動祖先進程，即init進程。
01
Init啟動【1】
圖A-3
文件路徑：/system/core/init/init.cpp。入口函數為main，代碼如下所示：
int main(int argc, char** argv) {
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);
add_environment("PATH", _PATH_DEFPATH);
bool is_first_stage = (argc == 1) || (strcmp(argv[1], "--second-stage") != 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.
//1 創建文件并掛載
if (is_first_stage) {
mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755");
mkdir("/dev/pts", 0755);
mkdir("/dev/socket", 0755);
mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL);
define MAKE_STR(x) __STRING(x)
mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC));
mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
}
// 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.
open_devnull_stdio();
klog_init();
klog_set_level(KLOG_NOTICE_LEVEL);
NOTICE("init %s started!\n", is_first_stage ? "first stage" : "second stage");
if (!is_first_stage) {
// Indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc.
close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000));
//2 初始化屬性資源
property_init();
// If arguments are passed both on the command line and in DT,
// properties set in DT always have priority over the command-line ones.
process_kernel_dt();
process_kernel_cmdline();
// Propagate the kernel variables to internal variables
// used by init as well as the current required properties.
export_kernel_boot_props();
}
...
const BuiltinFunctionMap function_map;
Action::set_function_map(&function_map);
Parser& parser = Parser::GetInstance();
parser.AddSectionParser("service",std::make_unique<ServiceParser>());
parser.AddSectionParser("on", std::make_unique<ActionParser>());
parser.AddSectionParser("import", std::make_unique<ImportParser>());
//3 解析init.rc腳本文件
parser.ParseConfig("/init.rc");
...
while (true) {
if (!waiting_for_exec) {
am.ExecuteOneCommand();
restart_processes();
}
int timeout = -1;
if (process_needs_restart) {
timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000;
if (timeout < 0)
timeout = 0;
}
if (am.HasMoreCommands()) {
timeout = 0;
}
bootchart_sample(&timeout);
epoll_event ev;
int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, timeout));
if (nr == -1) {
ERROR("epoll_wait failed: %s\n", strerror(errno));
} else if (nr == 1) {
((void (*)()) ev.data.ptr)();
}
}
return 0;
}
從上述代碼片段可以分析可知，init進程main函數做了許多事情，但是我們只需要關注幾點便可，1 is_first_stage為真時創建文件并掛載，2 調用property_init函數進行初始化屬性相關資源，3 調用parser.ParseConfig("/init.rc")解析init.rc文件，至于怎么解析腳本文件在此不作闡述，如需深入理解可以跳轉至system/core/init/init_parse.cpp文件進行自行閱讀，這里主要介紹zygote進程是如何啟動。
02
Zygote啟動
講解Zygote啟動之前先準備一點預備知識，Android7.0版本的系統，Google對init.rc做了拆分，每個服務一個啟動腳本，因本文是居于64Bit的Android7.0系統進行分析的，故這里拿init.zygote64.rc文件進行剖析，內容如下：
service zygote /system/bin/app_process64 -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 audioserver
onrestart restart cameraserver
onrestart restart media
onrestart restart netd
writepid /dev/cpuset/foreground/tasks /dev/stune/foreground/tasks
從以上腳本代碼分析得知Zygote服務的class name是main。從init啟動部分流程圖看到main會去調用parser.ParseConfig("/init.rc")(system/core/init/init_parse.cpp)，同學們可能會有一個疑問，為什么看不到init進程去直接解析Zygote并啟動？不急，且聽我慢慢道來。從init.rc腳本開頭處可以看到語句import /init.${ro.zygote}.rc，相當于上面的init.zygote64.rc文件中的代碼內容。init.rc代碼片段：
...
import /init.${ro.zygote}.rc
...
on nonencrypted
A/B update verifier that marks a successful boot.
exec - root -- /system/bin/update_verifier nonencrypted
class_start main
class_start late_start
...
根據init.rc腳本語法語義規則，class_start是一個COMMAND，它對應的函數是do_class_start,而我們從前面分析可知，main是指Zygote，所以此處是用來啟動Zygote服務的。
system/core/init/builtins.cpp
static int do_class_start(const std::vector<std::string>& args) {
/* Starting a class does not start services
which are explicitly disabled. They must
be started individually.
*/
ServiceManager::GetInstance().
ForEachServiceInClass(args[1], [] (Service* s) { s->StartIfNotDisabled(); });
return 0;
}
StartIfNotDisabled做了什么？
bool Service::StartIfNotDisabled() {
if (!(flags_ & SVC_DISABLED)) {
return Start(); //Service沒有運行，則啟動
} else {
flags_ |= SVC_DISABLED_START;
}
return true;
}
Start函數我們只需要關心兩點，判斷啟動service的執行文件是否存在，如若不存在則不啟動。否則創建子進程調用execve執行程序system/bin/app_process。
圖A-4
bool Service::Start() {
...
if (flags_ & SVC_RUNNING) { //如果service已經運行，則返回
ifdef MTK_INIT
ERROR("service '%s' still running, return directly\n", name_.c_str());
endif
return false;
}
...
//判斷啟動service的執行文件是否存在，如若不存在則返回
struct stat sb;
if (stat(args_[0].c_str(), &sb) == -1) {
ERROR("cannot find '%s' (%s), disabling '%s'\n",
args_[0].c_str(), strerror(errno), name_.c_str());
flags_ |= SVC_DISABLED;
return false;
}
...
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
umask(077);
for (const auto& ei : envvars_) {
add_environment(ei.name.c_str(), ei.value.c_str());
}
for (const auto& si : sockets_) {
int socket_type = ((si.type == "stream" ? SOCK_STREAM :
(si.type == "dgram" ? SOCK_DGRAM :
SOCK_SEQPACKET)));
const char* socketcon =
!si.socketcon.empty() ? si.socketcon.c_str() : scon.c_str();
int s = create_socket(si.name.c_str(), socket_type, si.perm,
si.uid, si.gid, socketcon);
if (s >= 0) {
PublishSocket(si.name, s);
}
}
...
if (execve(args_[0].c_str(), (char) &strs[0], (char) ENV) < 0) {
ERROR("cannot execve('%s'): %s\n", args_[0].c_str(), strerror(errno));
}
...
}
為了讓讀者們一目了然，根據代碼流程畫圖A-4流圖，希望能幫助理解代碼執行流程。
我們進入frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件，代碼片段如下：
int main(int argc, char* const argv[])
{
...
//306行開始
if (zygote) {
runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
} else if (className) {
runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
} else {
fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
app_usage();
LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
return 10;
}
}
從上述代碼可以看到，Zygote分析了那么多，輾轉反側，跋山涉水，終于看到啟動Zygote的真正位置了。
找到frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java文件，看都做了那些事情？
public static void main(String argv[]) {
...
//判斷是否需要啟動SystemServer
boolean startSystemServer = false;
String abiList = null;
for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
startSystemServer = true;
} else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) {
abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());
} else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {
socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
} else {
throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
}
}
...
//啟動SystemServer進程
if (startSystemServer) {
startSystemServer(abiList, socketName);
}
}
03
SystemServer啟動
依照圖A-1，main方法里面我們只需要關心SystemServer啟動，其他的細枝末節暫不需要關注。SystemServer進程在整個Android世界中起著非常重要的作用。與Zygote進程一樣同等重要，同屬于Android的兩大進程，系統很多核心進程都是在這兩個進程中開啟的。
既然上文說到調用startSystemServer方法啟動SystemServer，那么我們來觀察SystemServer類內都做了那些重要的事情？
/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
圖A-5
從圖A-5中知道，SystemServer啟動ActivityManagerService完成，在ActivityManagerService中會調用finishBooting方法完成引導過程，與此同時會發送開機的廣播，當系統指定的進程接收到開機廣播之后便會啟動Home程序，完成Launcher桌面的加載和顯示。這樣Android的整個開機過程就算完成了。很明顯，后面這一個過程遠比我這里寫的復雜得多，如果展開分析的話會導致整篇文章篇幅過長，稍有不慎就成了裹腳布又長又臭，所以這里就不作闡述了。【2】
總結
整個開機過程大分為如下幾方面：
step1 BootLoader引導
step2 Kernel內核加載
step3 Init祖先進程啟動
step4 Zygote進程啟動
step5 SystemServer進程啟動
step6 啟動系統核心服務、服務庫等
step7 Home桌面加載和顯示
PS：后期如有時間，會詳細分析init進程的啟動過程，以及最后階段是怎么一步一步啟動Home桌面程序的，即文中標注【1】【2】處。
