Android系统启动流程概览

2021年2月21日 0条评论 3,073次阅读 1人点赞

概述

  1. 当手机电源按下时，引导芯片代码会从预定义的地方（固化在ROM）开始执行，加载引导程序BootLoader到RAM，然后执行BootLoader，引导操作系统启动
  2. BootLoader会启动swapper进程（又叫idle），pid是0，是系统的第一个进程
  3. 接下来，swapper会启动init进程（pid=1）、kthreadd进程（pid=2），以及各种驱动程序（Binder驱动，屏幕驱动等）
  4. init进程是用户空间的鼻祖，它会根据init.rc配置文件去创建对应的进程，例如Zygote、SurfaceFlinger
  5. 当SurfaceFlinger创建完成后，就有了开机画面
  6. Zygote是应用进程的鼻祖，所有的应用进程都是由Zygote进程fork出来的，Jvm虚拟机也是在Zygote中启动的，所以Zygote是贯穿native和Java层的存在
  7. Zygote启动完成后，首先会fork出SystemServer
  8. SystemServer将按照顺序启动一系列的系统服务，当所有服务都准备完毕，将通知AMS.systemReady，随后AMS会去启动桌面应用程序Launcher，随后用户就会看到桌面，到此，手机系统启动完毕

接下来就让我们细看一下每个关键进程都做了哪些事情

init进程

init进程处理的重要事情：
1. 创建和挂载 启动所需的文件目录
2. 设置selinux安全策略（权限相关）
3. 初始化和启动属性服务，注册到epoll中
4. 解析init.rc配置文件并根据配置执行任务（启动zygote、surfaceflinger等）

surfaceflinger启动后开始显示开机动画

  1. 进入循环（处理子进程的信号、检测和重启进程）

Zygote进程

Zygote native层的初始化

  • Zygote是由init进程通过解析init.zygote.rc文件而创建的，zygote所对应的可执行程序app_process，所对应的源文件是App_main.cpp，进程名为zygote。

  • App_main.cpp的main函数中会创建AppRuntime(安卓运行环境) 并调用其start函数

    runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",args,zygote);
    实际调用的是 AndroidRuntime.cpp 的 start()

start函数中主要做了如下操作：
  1. 创建java虚拟机(AndroidRuntime.cpp > startVm())
  2. 注册JNI(AndroidRuntime.cpp > startReg())
  3. 通过JNI调用com.android.internal.os.ZygoteInit.java > main()，进入到Zygote的java层

Zygote Java层的初始化

入口：ZygoteInit.java > main()
1. 创建ZygoteServer，ZygoteServer内部维护了一个socket，用于跨进程通讯，AMS就是通过ZygoteServer通知Zygote孵化app进程的
2. 预加载公共的系统资源(class、res)，以供后续fork出来的App进程使用，提高App进程启动速度

  • preloadClasses：/system/etc/preloaded-classes
  • preloadResources：预加载资源，包含drawable和color资源。在应用程序中以com.android.internal.R.xxx开头的资源，便是此时由Zygote加载到内存的。
  1. 通过fork创建SystemServer进程
  2. 进入循环，监听AMS的消息

Zygote启动流程图

《Android系统启动流程概览》

SystemServer进程

SystemServer的启动

Zygote fork之后，SystemServer所在的进程会调用handleSystemServerProcess()来启动SystemServer的功能：

1.关闭父进程zygote复制而来的Socket
2. 开启Binder线程池(ZygoteInit.zygoteInit())
3. 通过反射调用入口函数，这里是SystemServer.main()

SystemServer的初始化

  1. Looper.prepareMainLooper();
  2. 加载android_servers.so库（System.loadLibrary("android_servers")）

    该库包含的源码在frameworks/base/services/目录下

  3. 创建系统上下文 createSystemContext()(启动ActivityThread等)
    • system_server进程也是一个app，每个app都会对应一个Application对象(该对象 跟LoadedApk一一对应)。LoadedApk对象是APK文件在内存中的表示
    • SystemServer 对应的apk是：framework-res.apk
  4. 创建SystemServiceManager(mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);)

  5. 启动各种系统服务

    • startBootstrapServices(); 引导服务（AMS、PMS 等）
    • startCoreServices(); 核心服务
    • startOtherServices(); 其他服务(WMS、InputManager等)
    • AMS.systemReady()（里面会有启动桌面App的操作）

6.Looper.loop();

SystemServer启动流程图

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总结

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