Android系统启动流程(二)

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这篇文章接着上一篇文章讲解《Android系统启动流程(二)》有兴趣的朋友可以返回去看一下,有个大概的印象总是好的;

这篇文章是对上篇文章的详细解说;

第一步:启动电源以及系统启动

当电源按下,引导芯片代码开始从预定义的地方(固化在ROM)开始执行。加载引导程序到RAM,然后执行。

第二步:引导程序

引导程序是在Android操作系统开始运行前的一个小程序。引导程序是运行的第一个程序,因此它是针对特定的主板与芯片的。设备制造商要么使用很受欢迎的引导程序比如redboot、uboot、qi bootloader或者开发自己的引导程序,它不是Android操作系统的一部分。引导程序是OEM厂商或者运营商加锁和限制的地方。(因此从aosp上下载的源码是没有这个引导程序的,通过aosp研究android系统的同学需要注意一下)

引导程序分两个阶段执行。
第一个阶段,检测外部的RAM以及加载对第二阶段有用的程序;
第二阶段,引导程序设置网络、内存等等。这些对于运行内核是必要的,为了达到特殊的目标,引导程序可以根据配置参数或者输入数据设置内核

Android引导程序可以在\bootable\bootloader*找到。(根据厂商不同位置有所不同),比如我的源码是6735的源码,我的源码中是这样的:

zls@compiler:~/zls/source_6735/bootable/bootloader$ find -name init.s
./preloader/platform/mt6735/src/init/init.s
zls@compiler:~/zls/source_6735/bootable/bootloader$ find -name main.c
./lk/kernel/main.c
./preloader/platform/mt6735/src/core/main.c

传统的加载器包含的几个文件,需要在这里说明:

init.s初始化堆栈,清零BBS段,调用main.c的_main()函数;
main.c初始化硬件(闹钟、主板、键盘、控制台),创建linux标签。

对于这部分的内容,因为我也不是很懂,就不再多说,有兴趣的同学可以自己去看源码;

第三步:内核

Android内核与桌面linux内核启动的方式差不多。内核启动时,设置缓存、被保护存储器、计划列表,加载驱动。当内核完成系统设置,它首先在系统文件中寻找init文件,然后启动root进程或者系统的第一个进程(init进程)。

内核到init进程启动之间经历了什么?参考这篇文章:《内核启动kernel_init(init)进程分析》

第四步:init进程

init是第一个进程,我们可以说它是root进程或者说有进程的父进程。init进程有两个责任,一是挂载目录,比如/sys、/dev、/proc,二是运行init.rc脚本。

  • init进程可以在/system/core/init找到。
  • init.rc文件可以在/system/core/rootdir/init.rc找到。
  • readme.txt可以在/system/core/init/readme.txt找到。

    对于init.rc文件,Android中有特定的格式以及规则。在Android中,我们叫做Android初始化语言。
    Android初始化语言由四大类型的声明组成,即Actions(动作)、Commands(命令)、Services(服务)、以及Options(选项)。

在这个过程中启动了所有rc下定义的服务,其中就有serviceManager服务,serviceManager启动后会重启下面的zygote服务;

具体的启动过程解析请参考这篇文章《Android系统init进程启动及init.rc全解析》

在这个阶段你可以在设备的屏幕上看到“Android”logo了。
这里有一篇扩展阅读《SystemUI是怎么启动的?》

第五步:zygote

在Java中,我们知道不同的虚拟机实例会为不同的应用分配不同的内存。假如Android应用应该尽可能快地启动,但如果Android系统为每一个应用启动不同的Dalvik虚拟机实例,就会消耗大量的内存以及时间。

因此,为了克服这个问题,Android系统创造了”Zygote”。Zygote让Dalvik虚拟机共享代码、低内存占用以及最小的启动时间成为可能。

Zygote是一个虚拟器进程,正如我们在前一个步骤所说的在系统引导的时候启动。Zygote预加载以及初始化核心库类。通常,这些核心类一般是只读的,也是Android SDK或者核心框架的一部分。在Java虚拟机中,每一个实例都有它自己的核心库类文件和堆对象的拷贝。

Zygote加载进程
加载ZygoteInit类,源代码:/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

registerZygoteSocket()为zygote命令连接注册一个服务器套接字。
preloadClassed “preloaded-classes”是一个简单的包含一系列需要预加载类的文本文件,位于/frameworks/base。
preloadResources() preloadResources也意味着本地主题、布局以及android.R文件中包含的所有东西都会用这个方法加载。

在这个阶段,你可以看到启动动画。

第六步:系统服务或服务

完成了上面几步之后,运行环境请求Zygote运行系统服务。系统服务同时使用native以及java编写,系统服务可以认为是一个进程。同一个系统服务在Android SDK可以以System Services形式获得。系统服务包含了所有的System Services。

Zygote创建新的进程去启动系统服务。你可以在ZygoteInit类的”startSystemServer”方法中找到源代码。SystemServer.java

核心服务:

启动电源管理器;
创建Activity管理器;
启动电话注册;
启动包管理器;
设置Activity管理服务为系统进程;
启动上下文管理器;
启动系统Context Providers;
启动电池服务;
启动定时管理器;
启动传感服务;
启动窗口管理器;
启动蓝牙服务;
启动挂载服务。
其他服务:

启动状态栏服务;
启动硬件服务;
启动网络状态服务;
启动网络连接服务;
启动通知管理器;
启动设备存储监视服务;
启动定位管理器;
启动搜索服务;
启动剪切板服务;
启动登记服务;
启动壁纸服务;
启动音频服务;
启动耳机监听;
启动AdbSettingsObserver(处理adb命令)。

第七步:引导完成

一旦系统服务在内存中跑起来了,Android就完成了引导过程。在这个时候“ACTION_BOOT_COMPLETED”开机启动广播就会发出去。

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