Android系统启动过程全解析(Android系统启动负载均衡)

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原文地址： 从内核之上，我们首先应该从文件系统的init开始，因为 init 是内核进入文件系统后第一个运行的程序，通常我们可以在linux的命令行中指定内核第一个调用谁，如果没指定那么内核将会到/sbin/、/bin/ 等目录下查找默认的init，如果没有找到那么就报告出错。

init.c位置：system/core/init/init.c。

在init.c的main函数里面完成以下步骤：

1、创建设备节点。

2、初始化log系统。

3、解析init.rc文件，解析函数在同一目录的parser.c里面实现。

4、初始化属性服务器，在同一目录下的property_service.c里面实现。

。。。。

最后、进入loop等待事件到来。

init.rc的解析过程

init.rc是一个初始化脚本，路径（不确定）：device/renesas/emev/init.rc

在init.c的main函数里面，调用parser.c的parse_config_file("/init.rc");执行解析过程。

先读取文件内容到data里面，再调用parse_config(fn, data);进行解析。

init.rc包含Android初始化语言的四大类声明：行为类(Actions)、命令类(Commands)、服务类(Services)、选项类(Options)，解析完会形成两个列表service_list 和action_list。

其中有一个很重要的服务就是zygote，在init.rc里面的片段：

Java代码service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server socket zygote stream onrestart write /sys/android_power/request_state wake onrestart write /sys/power/state on onrestart restart media

这是脚本中service的&#;式：

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

zygote对应的可执行文件为app_process，android2.2中它的源代码位置：framework/base/cmds/app_process。

app_main.cpp的main函数，它先调用AndroidRuntime::addVmArguments将它的参数“-Xzygote /system/bin”传给AndroidRuntime作为启动JavaVM用。接着如果定位余下的参数，如果有"--zygote"，执行下面代码，从参数可以知道，这时候要求启动start system server，并且将com.android.internal.os.ZygoteInit装载至虚拟机。

C&#;&#;代码ZygoteInit.java的main方法)。 if (0 == strcmp("--zygote", arg)) { bool startSystemServer = (i < argc) ? strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false; setArgv0(argv0, "zygote"); set_process_name("zygote"); runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer); }

否则不启动system server：

C&#;&#;代码set_process_name(argv0); runtime.mClassName = arg; // Remainder of args get passed to startup class main() runtime.mArgC = argc-i; runtime.mArgV = argv&#;i; LOGV("App process is starting with pid=%d, class=%s.n", getpid(), runtime.getClassName()); runtime.start();

runtime是AppRuntime对象，继承自AndroidRuntime，在AndroitRuntime.app里的start()函数如下，默认装载的是RuntimeInit进程，不启动system server。

C&#;&#;代码void AndroidRuntime::start() { start("com.android.internal.os.RuntimeInit", false /* Don't start the system server */); }

在AndroidRuntime.cpp的start方法内，先启动JAVA虚拟机，在定位执行className类的main方法（如果才存在的话）。

C&#;&#;代码void AndroidRuntime::start(const char* className, const bool startSystemServer) { LOGD("n>>>>>>>>>>>>>> AndroidRuntime START <<<<<<<<<<<<<<n"); /* start the virtual machine */ if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0) goto bail; startClass = env->FindClass(slashClassName); if (startClass == NULL) { LOGE("JavaVM unable to locate class '%s'n", slashClassName); /* keep going */ } else { startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main", "([Ljava/lang/String;)V"); if (startMeth == NULL) { LOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'n", className); /* keep going */ } else { env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray); } } ｝

先看怎么启动虚拟机的，在startVm方法内，先将一些系统参数选项，包括虚拟机相关的属性，保存到一个JavaVMOption的实例内，比如虚拟机的堆大小，是否check jni，JNI版本信息，最后将这些参数传给JNI_CreateJavaVM，创建JAVA虚拟机实例。

C&#;&#;代码//JNI_CreateJavaVM在jni.h中有声明，代码位置：dalvik/libnativehelper/include/nativehelper/，在Jni.c中有定义 jint JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(void*); jint JNI_CreateJavaVM(JavaVM**, JNIEnv**, void*); jint JNI_GetCreatedJavaVMs(JavaVM**, jsize, jsize*);

在JNI_CreateJavaVM中，先检查JNI的版本，为JavaVM，JNIEnv开辟空间，保存通用接口，最后解析传进来的参数，最后调用dvmStartup启动虚拟机（有些传给JNI_CreateJavaVM的参数，也直接传给了dvmStartup）。

这里的JNIEnv实际是JNIEnvExt强制转换过来的，JNIEnvExt是JNIEnv结构体的扩展，JNIEnExt前端与JNIEnv完全对齐，都是JNI函数指针。相当于JNIEnExt对JNIEnv进行了赋&#;。

C&#;&#;代码pEnv = (JNIEnvExt*) dvmCreateJNIEnv(NULL);

在dvmStartup在Init.c定义，先调用setCommandLineDefaults进行一些默认的设置，比如虚拟机的默认heap大小。

C&#;&#;代码static void setCommandLineDefaults() { gDvm.heapSizeStart = 2 * * ; // Spec says MB; too big for us. gDvm.heapSizeMax = * * ; // Spec says % physical mem gDvm.stackSize = kDefaultStackSize; ｝

然后调用dvmProcessOptions处理传进来的参数，比如是否执行zygote，最后，根据gDvm.zygote的&#;，是否申请一个新的堆，这个&#;在有参数-Xzygote置1。

C&#;&#;代码if (gDvm.zygote) { if (!dvmInitZygote()) goto fail; } else { if (!dvmInitAfterZygote()) goto fail; }

到这里，虚拟机算是启动成功了。

回到AndroidRuntime.cpp的start方法，现在我们要启动ZygoteInit进程，找到ZygoteInit的main方法，调用env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);去启动它。

CallStaticVoidMethod在Jni.c里面有定义，但不是直接定义的，因此用CallStaticVoidMethod作为函数名直接查定义是查不到的，是这样定义的：

CALL_STATIC(void, Void, , , false);

再看CALL_STATIC的宏定义：

C&#;&#;代码#define CALL_STATIC(_ctype, _jname, _retfail, _retok, _isref) static _ctype CallStatic##_jname##Method(JNIEnv* env, jclass jclazz, jmethodID methodID, ...) { UNUSED_PARAMETER(jclazz); JNI_ENTER(); JValue result; va_list args; va_start(args, methodID); dvmCallMethodV(_self, (Method*)methodID, NULL, true, &result, args); va_end(args); if (_isref && !dvmCheckException(_self)) result.l = addLocalReference(env, result.l); JNI_EXIT(); return _retok; } static _ctype CallStatic##_jname##MethodV(JNIEnv* env, jclass jclazz, jmethodID methodID, va_list args) { UNUSED_PARAMETER(jclazz); JNI_ENTER(); JValue result; dvmCallMethodV(_self, (Method*)methodID, NULL, true, &result, args); if (_isref && !dvmCheckException(_self)) result.l = addLocalReference(env, result.l); JNI_EXIT(); return _retok; } static _ctype CallStatic##_jname##MethodA(JNIEnv* env, jclass jclazz, jmethodID methodID, jvalue* args) { UNUSED_PARAMETER(jclazz); JNI_ENTER(); JValue result; dvmCallMethodA(_self, (Method*)methodID, NULL, true, &result, args); if (_isref && !dvmCheckException(_self)) result.l = addLocalReference(env, result.l); JNI_EXIT(); return _retok; }

因此CallStaticVoidMethod调用的是dvmCallMethodV方法，至于怎么样再调用到ZygoteInit的main方法，有待研究，现在直接看ZygoteInit的main方法，它的参数是这样定义的：

C&#;&#;代码stringClass = env->FindClass("java/lang/String"); assert(stringClass != NULL); strArray = env->NewObjectArray(2, stringClass, NULL); assert(strArray != NULL); classNameStr = env->NewStringUTF(className); assert(classNameStr != NULL); env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr); startSystemServerStr = env->NewStringUTF(startSystemServer ? "true" : "false"); env->SetObjectArrayElement(strArray, 1, startSystemServerStr);

申请一个String变量，给把类名作为第0个参数，第二个参数是"ture"或"false"，用来决定是否启动system service，在ZygoteInit的main方法会读取这个参数。

C&#;&#;代码if (argv[1].equals("true")) { startSystemServer(); } else if (!argv[1].equals("false")) { throw new RuntimeException(argv[0] &#; USAGE_STRING); }

它读取到第一个参数是"true"，所以调用startSystemServer启动system server，在startSystemServer中，调用Zygote的forkSystemServer，fork出来的子进程，就是system server了，调用事的参数如下：

C&#;&#;代码String args[] = { "--setuid=", "--setgid=", "--setgroups=,,,,,,,,,,,,", "--capabilities=,", "--runtime-init", "--nice-name=system_server", "com.android.server.SystemServer", };

这些参数解析到一个ZygoteConnection.Arguments对象中。forkSystemServer方法实际上是JNI方法，在vm/native/dalvik_system_Zygote.c中有定义。

C&#;&#;代码static void Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer( const u4* args, JValue* pResult) { pid_t pid; pid = forkAndSpecializeCommon(args); if (pid > 0) { int status; LOGI("System server process %d has been created", pid); gDvm.systemServerPid = pid; if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) { LOGE("System server process %d has died. Restarting Zygote!", pid); kill(getpid(), SIGKILL); } } RETURN_INT(pid); }

具体的fork操作在forkAndSpecializeCommon里面进行，父进程检查子进程是否died。

在forkAndSpecializeCommon，先判断是否zygote模式，是否剩余有足够的heap空间，最后才执行fork()系统调用。

fork之后，父进程不做操作，子进程调用dvmInitAfterZygote去为自己申请堆空间。

子进程返回到startSystemServer方法。

C&#;&#;代码/* For child process */ if (pid == 0) { handleSystemServerProcess(parsedArgs); }

调用handleSystemServerProcess方法，在里面先设置uid的权限，再调用RuntimeInit.zygoteInit。

C&#;&#;代码/* * Pass the remaining arguments to SystemServer. * "--nice-name=system_server com.android.server.SystemServer" */ RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.remainingArgs); /* should never reach here */

在zygoteInit里面调用invokeStaticMain，invokeStaticMain先将com.android.server.Systemserver类的main方法取出，作为Method对象，然后和参数一起传给ZygoteInit.MethodAndArgsCaller，MethodAndArgsCaller继承自Runner，最终MethodAndArgsCaller调用Method.invode函数启动System Server。

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