• Android的开机启动流程


    1、Android的开机启动流程

    Android的层次框架图,如下所示:

    图片清晰地展示了Android的五层架构,从上到下依次是:应用层、应用框架层、库层、运行时层以及Linux内核层。Android的启动流程是自下向上的,大体上可以分为三个阶段:1、BootLoader引导启动内核;2、启动Linux内核;3、启动Android系统。

    Android的启动流程如下所示:

    接下来具体地描述一下启动过程:

    Step 1. Boot Rom

    当长按电源开机的时候,引导芯片开始从固化在ROM的预设代码开始执行,然后将加载引导程序到RAM中。

    Step 2. BootLoader

    BootLoader又称为引导程序,它在运行操作系统之前运行的一段程序,是运行的第一个程序。主要的功能有检查RAM、初始化一些硬件外设等功能,它最终的目的是启动操作系统。

    文件的路径为:

    /bootable/bootloader/

    BootLoader的最主要功能是将操作系统进行启动,把操作系统的镜像文件拷贝到RAM中去,然后跳转到它的入口处去执行,我们称之为启动加载模式,该过程没有用户的介入,是它正常的工作模式,其步骤如下:

    Stage 1:

    (1)硬件初始化,为Stage 2的执行以及随后内核的运行准备好基本的硬件环境;

    (2)为加载Stage 2准备RAM空间,为了获得更好的执行速度,通常把Stage 2加载到RAM中执行;

    (3)复制Stage 2的代码到RAM中;

    (4)设置好堆栈;

    (5)跳转到Stage 2的C程序入口。

    Stage 2:

    (1)初始化本阶段要使用的硬件设备;

    (2)检测系统内存映射;

    (3)将内核镜像和根文件系统从ROM读到RAM中;

    (4)为内核设置好启动参数;

    (5)启动内核。

    Step 3. 初始化Kernel

    接着就开始进入C语言编写的结构无关的代码了,这个入口的函数是start_kernel函数,该函数完成了内核的大部分初始化工作,实际上,可以将start_kernel函数看作是内核的main函数。start_kernel函数执行到最后调用了rest_init函数进行后续的初始化,该函数的最主要任务就是启动内核线程kernel_init。kernel_init函数将完成设备驱动程序的初始化,并调用init_post函数启动用户空间的init进程,到init_post函数为止,内核的初始化已经基本完成。

    文件路径:

    /kernel/init/main.c

    Step 4. init进程

    当初始化内核之后,就会启动一个相当重要的祖先进程,也就是init进程,在Linux系统中,所有的进程都是由init进程直接或间接fork出来的。init进程负责创建系统中最关键的几个子进程,尤其是Zygote进程,另外,它还提供了property service,类似于Windows系统的注册表服务。

    在Android系统中,会有一个init.rc脚本,init进程一旦启动就会读取并解析这个脚本文件,把其中的元素整理成自己的数据结构(链表)。

    文件路径:

    /system/core/init/init.c
    /system/core/rootdir/init.rc
    /system/core/init/readme.txt

    Step 5. Zygote进程

    当init进程创建之后,会fork出一个Zygote进程,这个进程是所有Java进程的父进程。我们知道,Linux是基于C的,而Android是基于Java的(底层也是C),所有这里就会fork出一个Zygote Java进程用来fork出其它的进程。在Zygote开启的时候,会调用ZygoteInit.main()进行初始化。

    接下来,看一段ZygoteInit.main()的源码:

    public static void main(String argv[]) {
    
    ......
    
        // 加载zygote的时候,会传入参数,startSystemServer变为true
         boolean startSystemServer = false;
         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]);
                    }
                }
    
    ......
    
             // 启动的SystemServer进程
         if (startSystemServer) {
                    startSystemServer(abiList, socketName);
             }
    ......
    }

    源码的文件路径:

    /framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

    Step 6. SystemServer进程

    前面的ZygoteInit.java文件中,通过startSystemServer()函数fork出了SystemServer进程,这个进程在整个Android系统中非常重要,它和Zygote进程一样,是Android Framework层的两大重要进程。系统里面的服务都是在这个进程里面开启的,例如AWS、WindowsManager等都是由这个SystemServer进程fork出来的。

    在下面的代码中,可以看到服务如何开启并具体开启了哪些服务:

    public final class SystemServer {
    
    
        // The main entry point from zygote.
        public static void main(String[] args) {
            new SystemServer().run();
        }
    
        public SystemServer() {
            // Check for factory test mode.
            mFactoryTestMode = FactoryTest.getMode();
        }
    
        private void run() {
    
    ......
    
            // 初始化原生服务库
            System.loadLibrary("android_servers");
            nativeInit();
    
            // 初始化系统上下文
            createSystemContext();
    
            // 创建SystemServiceManager对象
            mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
    
            // 开启服务
            try {
                startBootstrapServices();
                startCoreServices();
                startOtherServices();
            } catch (Throwable ex) {
                Slog.e("System", "******************************************");
                Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
                throw ex;
            }
            
            ......
    
            // Loop forever.
            Looper.loop();
            throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
        }
    
        //初始化系统上下文对象mSystemContext,并设置默认的主题。
        private void createSystemContext() {
            ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
            mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
            mSystemContext.setTheme(android.R.style.Theme_DeviceDefault_Light_DarkActionBar);
        }
    
        //在这里开启了几个核心的服务,因为这些服务之间相互依赖,所以都放在了这个方法里面。
        private void startBootstrapServices() {
        
    ......
        
            //初始化ActivityManagerService
            mActivityManagerService = mSystemServiceManager
                  .startService(ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
            mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
    
            //初始化PowerManagerService,因为其他服务需要依赖这个Service,因此需要尽快的初始化
            mPowerManagerService = mSystemServiceManager
                  .startService(PowerManagerService.class);
    
            // 现在电源管理已经开启,ActivityManagerService负责电源管理功能
            mActivityManagerService.initPowerManagement();
    
            // 开启DisplayManagerService
            mDisplayManagerService = mSystemServiceManager
                  .startService(DisplayManagerService.class);
    
            // 开启PackageManagerService
            mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext,mInstaller,
                  mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
    
    ......
        }
    
        private void startCoreServices() {...}// 启动一些基本服务。
        
        private void startOtherServices() {...}// 启动其他服务。
    }

    源文件文件路径:

    /framework/base/core/java/com/android/server/SystemServer.java

    Step 7. Home Activity

     在上面的ActivityManagerService开启之后,会调用finishBooting()函数,完成引导过程,同时发送开机广播"ACTION_BOOT_COMPLETED"。

    下面是finishBooting()源码:

    final void finishBooting() {
    
    ......
        final int userId = mStartedUsers.keyAt(i);
        Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED, null);
        intent.putExtra(Intent.EXTRA_USER_HANDLE, userId);
        intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_NO_ABORT);
        broadcastIntentLocked(...);
    ......
    
    }

    文件路径:

    /frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

    之后就会开启系统的主程序-Launcher程序,完成系统界面的加载与显示。

    文章转载之:

    https://www.jianshu.com/p/45cf56172d22

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