[Android 基础] -- Android 系统 init 进程启动及 init.rc 全解析

这是一篇用心写的博客,也希望大家用心看并帮忙找到文章的改进之处,谢谢。

服务启动机制

  1.  system/core/init/init.c 文件 main 函数中 parse_config_file(init.rc) 读取并解析 init.rc 文件内容。将 service 信息放置到 system/core/init/init_parser.cpp 的 service_list 中;
  2. system/core/init/init.c 文件 main 函数继续执行 restart_service_if_needed(...) -> service_start(...) -> Execve(...) 建立 service 进程。

为了让大伙看得更明白,上个图先 《总体启动框架图》:

 

init.rc 简介

目前 Linux 有很多通讯机制可以在用户空间和内核空间之间交互,例如设备驱动文件(位于 /dev 目录中)、内存文件(/proc、/sys 目录等)。了解 Linux 的同学都应该知道 Linux 的重要特征之一就是一切都是以文件的形式存在的,例如,一个设备通常与一个或多个设备文件对应。这些与内核空间交互的文件都在用户空间,所以在 Linux 内核装载完,需要首先建立这些文件所在的目录。而完成这些工作的程序就是本文要介绍的 init。init 是一个命令行程序。其主要工作之一就是建立这些与内核空间交互的文件所在的目录。当 Linux 内核加载完后,要做的第一件事就是调用 init 程序,也就是说,init 是用户空间执行的第一个程序。

尽管 init 完成的工作不算很多,不过代码还是非常复杂的。Init 程序并不是由一个源代码文件组成的,而是由一组源代码文件的目标文件链接而成的。这些文件位于如下的目录。

需要明白的是,这些 init.rc 只是语法文件,并不是程序,真正的入口则是上面提到的 system/core/init/init.c。因为 init.rc 文件比较大,在文章的第二部分我会简要的通过 main 函数分析 init 启动流程;

init.rc 有两个,分别位于:

./system/core/rootdir/init.rc

./bootable/recovery/etc/init.rc

从目录上大致可以猜测,这两个 init.rc 使用场景不一样,一个是刷机用到的,也就是进入 recovery 模式,一个是正常启动用到的;我们这里重点分析的是上面那个,也就是 init.c 关联的那个;

init.rc 语法结构解析

要了解 init.rc 是怎么解析的,我们需要先看看说明文档。

init.rc 位于 /bootable/recovery/etc/init.rc。

Android 初始化语言包含了四种类型的声明:

  • Actions(行为)
  • Commands(命令)
  • Services(服务)
  • Options(选项)

所有这些都是以行为单位的,各种几号由空格来隔开。

C 语言风格的反斜杠号可用于在记号间插入空格。

双引号也可用于防止字符串被空格分割成多个记号。

行末的反斜杠用于折行,注释行以 “#” 号开头(允许以空格开头)。

需要注意的是,这个只是一个语法文件,就像一个 xml 文件一样,没有执行顺序的,解析器通过读这个文件获取想要的数据,包括 service,action 等。

Actions 和 Services 声明一个新的分组 Section。所有的命令或选项都属于最近声明的分组。位于第一个分组之前的命令或选项将会被忽略。

Actions 和 Services 有唯一的名字。如果有重名的情况,第二个声明的将会被作为错误忽略。

Actions

Actions 代表一些 Action。Action 代表一组命令(Commands),Actions 都有一个 trigger(触发器),该触发器决定了何时执行这个 Action,即在什么情况下才能执行该 Action 中的定义命令。当一些条件满足触发器的条件时,该 Action 中定义的命令会被添加到要执行命令队列的尾部(如果这组命令应景在队列中,则不会再添加)。

队列中的每一个 action 都被一次提取出,而这个 action 中的每个 command(命令)在一个 Action 从队列移除时,该 Action 定义的命令会依次被执行。

Action 的格式如下:

on <trigger> [&& <trigger>]*
    <command1>
    <command2>
    <command3>
    ...

on 后面跟着一个触发器,当 trigger 被触发时,command1,command2,command3,会依次执行,直到下一个 Action 或下一个 Service。

简单来说,Actions 就是 Android 在启动时定义的一个启动脚本,当条件满足时,会执行该脚本,脚本里都是一些命令 commands,不同的脚本用 on 来区分。

Trigger(触发器)

trigger 即我们上面所说的触发器,本质上是一个字符串,能够匹配某种包含该字符串的事件。

trigger 又被细分为事件触发器(event trigger)属性触发器(property trigger)。

trigger(触发器)是一个用于匹配特定事件类型的字符串,用于使 Actions 发生。

事件触发器可由“trigger”命令或初始化过程中通过 QueueEventTrigger() 触发,通常是一些事先定义的简单字符串,例如:boot,late-init。

属性触发器是当指定属性的变量值变成指定值时触发,其格式为 property := *。

一个 Action 可以有多个属性触发器,但是最多有一个事件触发器,下面我们看两个例子:

on boot && property: a=b

该 Action 只有在 boot 事件发生时,并且属性 a 和 b 相等的情况下才会被触发。

on property:a=b && c=d

该 Action 会在以下三种情况被触发:

  • 在启动时,如果属性 a 的值等于 b 并且属性 c 的值等于 d;
  • 在属性 c 的值已经是 d 的情况下,属性 a 的值被更新为 b;
  • 在属性 a 的值已经是 b 的情况下,属性 c 的值被跟新为 d;

当前 AIL 中常用的有以下几种事件触发器:

类型                    说明
-------------------------------------------------------------------------
boot                    init.rc 被装载后触发
device-added-<path>     指定设备被添加时触发
device-removed-<path>   指定设备被移除时触发
service-exited-<name>   在特定服务(service)退出时触发
early-init              初始化之前触发
late-init               初始化之后触发
init                    初始化时触发(在 /init.conf(启动配置文件)被装载之后)

Init 的触发是由 init.c 里的函数 action_for_each_trigger 来决定的(在 main 函数中被调用)。

Services

Services(服务)是一个程序,以 service 开头,由 init 进程启动,一般运行与另外一个 init 的子程序,所以启动 service 前需要判断对应的可执行文件是否存在。init 生成的子进程,定义在 rc 文件,其中每一个 service,在启动时会通过 fork 方式生成子进程。Services(服务)的形式如下:

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

其中:

  • name:服务名;
  • pathname:当前服务设置的选项;
  • option:当抢服务设置的选项;
  • argument:可选参数;

init.rc 文件详解

为了方便理解,我把整个 init.rc 解析一遍,便于大家了解整个流程;如果想要了解 recovery 下的 init 语法解析,参考这篇文章《recovery 下的 init.rc 语法解析》。

代码量比较大,如果觉得看起来费劲,可以挑绿色部分看:

# Copyright (C) 2012 The Android Open Source Project
#
# IMPORTANT: Do not create world writable files or directories.
# This is a common source of Android security bugs.
#

"【import <filename>一个init配置文件,扩展当前配置。】"
import /init.environ.rc
import /init.usb.rc
import /init.${ro.hardware}.rc
import /init.${ro.zygote}.rc
import /init.trace.rc

"【触发条件early-init,在early-init阶段调用以下行】"
on early-init
    # Set init and its forked children's oom_adj.
    write /proc/1/oom_score_adj -1000
	"【打开路径为<path>的一个文件,并写入一个或多个字符串】"
    # Apply strict SELinux checking of PROT_EXEC on mmap/mprotect calls.
    write /sys/fs/selinux/checkreqprot 0

    # Set the security context for the init process.
    # This should occur before anything else (e.g. ueventd) is started.
    "【这段脚本的意思是init进程启动之后就马上调用函数setcon将自己的安全上下文设置为“u:r:init:s0”,即将init进程的domain指定为init。】"
    setcon u:r:init:s0

    # Set the security context of /adb_keys if present.
    "【恢复指定文件到file_contexts配置中指定的安全上线文环境】"
    restorecon /adb_keys

	"【执行start ueventd的命令。ueventd是一个service后面有定义】 "
    start ueventd

	"【mkdir <path> [mode] [owner] [group]   //创建一个目录<path>,可以选择性地指定mode、owner以及group。如果没有指定,默认的权限为755,并属于root用户和root组。】"
    # create mountpoints
    mkdir /mnt 0775 root system

on init
	"【设置系统时钟的基准,比如0代表GMT,即以格林尼治时间为准】"
    sysclktz 0

"【设置kernel日志等级】"
loglevel 6 ####
    write /proc/bootprof "INIT: on init start" ####
	
	"【symlink <target> <path>    //创建一个指向<path>的软连接<target>。】"
    # Backward compatibility
    symlink /system/etc /etc
    symlink /sys/kernel/debug /d

    # Right now vendor lives on the same filesystem as system,
    # but someday that may change.
    symlink /system/vendor /vendor

	"【创建一个目录<path>,可以选择性地指定mode、owner以及group。】"
    # Create cgroup mount point for cpu accounting
    mkdir /acct
    mount cgroup none /acct cpuacct
    mkdir /acct/uid

	"【mount <type> <device> <dir> [ <mountoption> ]   //在目录<dir>挂载指定的设备。<device> 可以是以 mtd@name 的形式指定一个mtd块设备。<mountoption>包括 ro、rw、remount、noatime、 ...】"
    # Create cgroup mount point for memory
    mount tmpfs none /sys/fs/cgroup mode=0750,uid=0,gid=1000
    mkdir /sys/fs/cgroup/memory 0750 root system
    mount cgroup none /sys/fs/cgroup/memory memory
    write /sys/fs/cgroup/memory/memory.move_charge_at_immigrate 1
    "【chown <owner> <group> <path>   //改变文件的所有者和组。】"
    
    "【后面的一些行因为类似,就省略了】"
    .....

# Healthd can trigger a full boot from charger mode by signaling this
# property when the power button is held.
on property:sys.boot_from_charger_mode=1
	"【停止指定类别服务类下的所有已运行的服务】"
    class_stop charger
    "【触发一个事件,将该action排在某个action之后(用于Action排队)】"
    trigger late-init

# Load properties from /system/ + /factory after fs mount.
on load_all_props_action
	"【从/system,/vendor加载属性。默认包含在init.rc】"
    load_all_props

# Indicate to fw loaders that the relevant mounts are up.
on firmware_mounts_complete
	"【删除指定路径下的文件】"
    rm /dev/.booting

# Mount filesystems and start core system services.
on late-init
	"【触发一个事件。用于将一个action与另一个 action排列。】"
    trigger early-fs
    trigger fs
    trigger post-fs
    trigger post-fs-data

    # Load properties from /system/ + /factory after fs mount. Place
    # this in another action so that the load will be scheduled after the prior
    # issued fs triggers have completed.
    trigger load_all_props_action

    # Remove a file to wake up anything waiting for firmware.
    trigger firmware_mounts_complete

    trigger early-boot
    trigger boot


on post-fs
	...
    "【一些创造目录,建立链接,更改权限的操作,这里省略】"

on post-fs-data
	...
	"【一些创造目录,建立链接,更改权限的操作,这里省略】"

	"【恢复指定文件到file_contexts配置中指定的安全上线文环境】"
    restorecon /data/mediaserver

	"【将系统属性<name>的值设置为<value>,即以键值对的方式设置系统属性】"
    # Reload policy from /data/security if present.
    setprop selinux.reload_policy 1

	"【以递归的方式恢复指定目录到file_contexts配置中指定的安全上下文中】"
    # Set SELinux security contexts on upgrade or policy update.
    restorecon_recursive /data

    # If there is no fs-post-data action in the init.<device>.rc file, you
    # must uncomment this line, otherwise encrypted filesystems
    # won't work.
    # Set indication (checked by vold) that we have finished this action
    #setprop vold.post_fs_data_done 1

on boot
	"【初始化网络】"
    # basic network init
    ifup lo
    "【设置主机名为localhost】"
    hostname localhost
    "【设置域名localdomain】"
    domainname localdomain

	"【设置资源限制】"
    # set RLIMIT_NICE to allow priorities from 19 to -20
    setrlimit 13 40 40

	"【这里省略了一些chmod,chown,等操作,不多解释】"
   ...
   

    # Define default initial receive window size in segments.
    setprop net.tcp.default_init_rwnd 60
	
	"【重启core服务】"
    class_start core

on nonencrypted
    class_start main
    class_start late_start

on property:vold.decrypt=trigger_default_encryption
    start defaultcrypto

on property:vold.decrypt=trigger_encryption
    start surfaceflinger
    start encrypt

on property:sys.init_log_level=*
    loglevel ${sys.init_log_level}

on charger
    class_start charger

on property:vold.decrypt=trigger_reset_main
    class_reset main

on property:vold.decrypt=trigger_load_persist_props
    load_persist_props

on property:vold.decrypt=trigger_post_fs_data
    trigger post-fs-data

on property:vold.decrypt=trigger_restart_min_framework
    class_start main

on property:vold.decrypt=trigger_restart_framework
    class_start main
    class_start late_start

on property:vold.decrypt=trigger_shutdown_framework
    class_reset late_start
    class_reset main

on property:sys.powerctl=*
    powerctl ${sys.powerctl}

# system server cannot write to /proc/sys files,
# and chown/chmod does not work for /proc/sys/ entries.
# So proxy writes through init.
on property:sys.sysctl.extra_free_kbytes=*
    write /proc/sys/vm/extra_free_kbytes ${sys.sysctl.extra_free_kbytes}

# "tcp_default_init_rwnd" Is too long!
on property:sys.sysctl.tcp_def_init_rwnd=*
    write /proc/sys/net/ipv4/tcp_default_init_rwnd ${sys.sysctl.tcp_def_init_rwnd}

"【守护进程】"
## Daemon processes to be run by init.
##
service ueventd /sbin/ueventd
    class core
    critical
    seclabel u:r:ueventd:s0

"【日志服务进程】"
service logd /system/bin/logd
    class core
    socket logd stream 0666 logd logd
    socket logdr seqpacket 0666 logd logd
    socket logdw dgram 0222 logd logd
    seclabel u:r:logd:s0

"【Healthd是android4.4之后提出来的一种中介模型,该模型向下监听来自底层的电池事件,向上传递电池数据信息给Framework层的BatteryService用以计算电池电量相关状态信息】"
service healthd /sbin/healthd
    class core
    critical
    seclabel u:r:healthd:s0

"【控制台进程】"
service console /system/bin/sh
	"【为当前service设定一个类别.相同类别的服务将会同时启动或者停止,默认类名是default】"
    class core
    "【服务需要一个控制台】"
    console
    "【服务不会自动启动,必须通过服务名显式启动】"
    disabled
    "【在执行此服务之前切换用户名,当前默认的是root.自Android M开始,即使它要求linux capabilities,也应该使用该选项.很明显,为了获得该功能,进程需要以root用户运行】"
    user shell
    seclabel u:r:shell:s0

on property:ro.debuggable=1
    start console

# adbd is controlled via property triggers in init.<platform>.usb.rc
service adbd /sbin/adbd --root_seclabel=u:r:su:s0
    class core
    "【创建一个unix域下的socket,其被命名/dev/socket/<name>. 并将其文件描述符fd返回给服务进程.其中,type必须为dgram,stream或者seqpacke,user和group默认是0.seclabel是该socket的SELLinux的安全上下文环境,默认是当前service的上下文环境,通过seclabel指定】"
    socket adbd stream 660 system system
    disabled
    seclabel u:r:adbd:s0

# adbd on at boot in emulator
on property:ro.kernel.qemu=1
    start adbd

"【内存管理服务,内存不够释放内存】"
service lmkd /system/bin/lmkd
    class core
    critical
    socket lmkd seqpacket 0660 system system

"【ServiceManager是一个守护进程,它维护着系统服务和客户端的binder通信。
在Android系统中用到最多的通信机制就是Binder,Binder主要由Client、Server、ServiceManager和Binder驱动程序组成。其中Client、Service和ServiceManager运行在用户空间,而Binder驱动程序运行在内核空间。核心组件就是Binder驱动程序了,而ServiceManager提供辅助管理的功能,无论是Client还是Service进行通信前首先要和ServiceManager取得联系。而ServiceManager是一个守护进程,负责管理Server并向Client提供查询Server的功能。】"
service servicemanager /system/bin/servicemanager
    class core
    user system
    group system
    critical
    onrestart restart healthd
    "【servicemanager 服务启动时会重启zygote服务】"
    onrestart restart zygote
    onrestart restart media
    onrestart restart surfaceflinger
    onrestart restart drm

"【Vold是Volume Daemon的缩写,它是Android平台中外部存储系统的管控中心,是管理和控制Android平台外部存储设备的后台进程】"
service vold /system/bin/vold
    class core
    socket vold stream 0660 root mount
    ioprio be 2

"【Netd是Android系统中专门负责网络管理和控制的后台daemon程序】"
service netd /system/bin/netd
    class main
    socket netd stream 0660 root system
    socket dnsproxyd stream 0660 root inet
    socket mdns stream 0660 root system
    socket fwmarkd stream 0660 root inet

"【debuggerd是一个daemon进程,在系统启动时随着init进程启动。主要负责将进程运行时的信息dump到文件或者控制台中】"
service debuggerd /system/bin/debuggerd
    class main

service debuggerd64 /system/bin/debuggerd64
    class main

"【Android RIL (Radio Interface Layer)提供了Telephony服务和Radio硬件之间的抽象层】"
# for using TK init.modem.rc rild-daemon setting
#service ril-daemon /system/bin/rild
#    class main
#    socket rild stream 660 root radio
#    socket rild-debug stream 660 radio system
#    user root
#    group radio cache inet misc audio log

"【提供系统 范围内的surface composer功能,它能够将各种应用 程序的2D、3D surface进行组合。】"
service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger
    class core
    user system
    group graphics drmrpc
    onrestart restart zygote

"【DRM可以直接访问DRM clients的硬件。DRM驱动用来处理DMA,内存管理,资源锁以及安全硬件访问。为了同时支持多个3D应用,3D图形卡硬件必须作为一个共享资源,因此需要锁来提供互斥访问。DMA传输和AGP接口用来发送图形操作的buffers到显卡硬件,因此要防止客户端越权访问显卡硬件。】"
#make sure drm server has rights to read and write sdcard ####
service drm /system/bin/drmserver
    class main
    user drm
    # group drm system inet drmrpc ####
    group drm system inet drmrpc sdcard_r ####

"【媒体服务,无需多说】"
service media /system/bin/mediaserver
    class main
    user root ####
#   google default ####
#   user media    ####
    group audio camera inet net_bt net_bt_admin net_bw_acct drmrpc mediadrm media sdcard_r system net_bt_stack ####
#   google default ####
#   group audio camera inet net_bt net_bt_admin net_bw_acct drmrpc mediadrm ####

    ioprio rt 4

"【设备加密相关服务】"
# One shot invocation to deal with encrypted volume.
service defaultcrypto /system/bin/vdc --wait cryptfs mountdefaultencrypted
    disabled
    "【当服务退出时,不重启该服务】"
    oneshot
    # vold will set vold.decrypt to trigger_restart_framework (default
    # encryption) or trigger_restart_min_framework (other encryption)

# One shot invocation to encrypt unencrypted volumes
service encrypt /system/bin/vdc --wait cryptfs enablecrypto inplace default
    disabled
    oneshot
    # vold will set vold.decrypt to trigger_restart_framework (default
    # encryption)

"【开机动画服务】"
service bootanim /system/bin/bootanimation
    class core
    user graphics
#    group graphics audio ####
    group graphics media audio ####
    disabled
    oneshot

"【在Android系统中,PackageManagerService用于管理系统中的所有安装包信息及应用程序的安装卸载,但是应用程序的安装与卸载并非PackageManagerService来完成,而是通过PackageManagerService来访问installd服务来执行程序包的安装与卸载的。】"
service installd /system/bin/installd
    class main
    socket installd stream 600 system system

service flash_recovery /system/bin/install-recovery.sh
    class main
    seclabel u:r:install_recovery:s0
    oneshot

"【vpn相关的服务】"
service racoon /system/bin/racoon
    class main
    socket racoon stream 600 system system
    # IKE uses UDP port 500. Racoon will setuid to vpn after binding the port.
    group vpn net_admin inet
    disabled
    oneshot

"【android中有mtpd命令可以连接vpn】"
service mtpd /system/bin/mtpd
    class main
    socket mtpd stream 600 system system
    user vpn
    group vpn net_admin inet net_raw
    disabled
    oneshot

service keystore /system/bin/keystore /data/misc/keystore
    class main
    user keystore
    group keystore drmrpc

"【可以用dumpstate 获取设备的各种信息】"
service dumpstate /system/bin/dumpstate -s
    class main
    socket dumpstate stream 0660 shell log
    disabled
    oneshot

"【mdnsd 是多播 DNS 和 DNS 服务发现的守护程序。】"
service mdnsd /system/bin/mdnsd
    class main
    user mdnsr
    group inet net_raw
    socket mdnsd stream 0660 mdnsr inet
    disabled
    oneshot

"【触发关机流程继续往下走】"
service pre-recovery /system/bin/uncrypt
    class main
    disabled
    "【当服务退出时,不重启该服务】"
    oneshot

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转载自blog.csdn.net/u014674293/article/details/105957405
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