linux 内核启动过程以及挂载android 根文件系统的过程。主要介绍linux 内核启动过程以及挂载android 根文件系统的过程,以及介绍android 源代码中文件系统部分的浅析。
frameworks (应用程序的框架层) hardware (与硬件相关的库) packages (Android 的各种应用程序) prebuilt (Android 在各种平台下编译的预置脚本) recovery (与目标的恢复功能相关) system (Android 的底层的一些库) out (编译完成后产生的目录,也就是我们移植文件系统需要的目录)
host 目录的结构如下所示: out/host/ |– common | `– obj (JAVA 库) `– linux-x86 |– bin (二进制程序) |– framework (JAVA 库,*.jar 文件) |– lib (共享库*.so) `– obj (中间生成的目标文件) host 目录是一些在主机上用的工具,有一些是二进制程序,有一些是JAVA 的程序。
target 目录的结构如下所示: out/target/ |– common | |– R (资源文件) | |– docs | `– obj (目标文件) `– product `– generic 其中common 目录表示通用的内容,product 中则是针对产品的内容。 在common 目录的obj 中,包含两个重要的目录: APPS 中包含了JAVA 应用程序生成的目标,每个应用程序对应其中一个子目录,将结合每个应用程序的原始文件生成Android 应用程序的APK 包。
所以,我们提取文件系统主要是在/out/target/product/generic 目录下,我们可以看到里面有obj 目录,进入obj 目录看看,里面是android 文件系统非常重要的内容:
/obj APPS (文件系统下/system/apps 目录下的各种应用程序) SHARED_LIBRARIES (存放所有动态库) STATIC_LIBRARIES(存放所有静态库) EXECUTABLES (存放各种可执行文件)
Linux 内核启动挂载android根文件系统过程分析
顺便罗列一下内核启动流程:
/arch/arm/boot/compressed/head.S:
Start: Decompressed_kernel()
Stext: /init/main.c Start_kernel() Setup_arch() … Rest_init() Init() Do_basic_setup() Prepare_namespace()
看到了这里,我已激动得说不出话了,因为来到我与挂载根文件系统最重要的接口函数。
static int noinline init_post(void) { free_initmem(); unlock_kernel(); mark_rodata_ro(); system_state = SYSTEM_RUNNING; numa_default_policy(); if (sys_open((const char __user *) “/dev/console”, O_RDWR, 0) < 0) printk(KERN_WARNING “Warning: unable to open an initial console.\n”); (void) sys_dup(0); (void) sys_dup(0); current->signal->flags |= SIGNAL_UNKILLABLE; if (ramdisk_execute_command) { run_init_process(ramdisk_execute_command); printk(KERN_WARNING “Failed to execute %s\n”,ramdisk_execute_command); } if (execute_command) { run_init_process(execute_command); printk(KERN_WARNING “Failed to execute %s. Attempting “”defaults…\n”, execute_command); } run_init_process(“/sbin/init”); run_init_process(“/etc/init”); run_init_process(“/bin/init”); run_init_process(“/bin/sh”); panic(“No init found. Try passing init= option to kernel.”); }
其中,我们看到行代码run_init_process(execute_command); execute_command
在这里由于我们的根文件系统是从/linuxrc
Android 文件系统初始化核心Init.c文件分析
其源码在/system/core/init/init.c
Init.c 主要功能:
(1)安装SIGCHLD 信号。(如果父进程不等待子进程结束,子进程将成为僵尸进程(zombie)从而占用系统资源。因此需要对SIGCHLD 信号做出处理,回收僵尸进程的资源,避免造成不必要的资源浪费。) (2)对umask 进行清零。
初始化核心的核心init.rc文件分析
在上面红色那一行(5)解析/init.rc,将所有服务和操作信息加入链表。
名词解释:
脚本解析过程: parse_config_file(“/init.rc”) int parse_config_file(const char *fn) {
parse_config 会逐行对脚本进行解析,如果关键字类型为 SECTION ,那么将会执行parse_new_section(); 类型为 SECTION 的关键字有: on 和 sevice
关键字类型定义在 Parser.c (system\core\init) 文件中 Parser.c (system\core\init) #define SECTION 0×01 #define COMMAND 0×02 #define OPTION 0×04 关键字
parse_new_section()中再分别对 service 或者 on 关键字开头的内容进行解 析。 … case K_service:
对 on 关键字开头的内容进行解析 static void *parse_action(struct parse_state *state, int nargs, char **args) {
对 service 关键字开头的内容进行解析 static void *parse_service(struct parse_state *state, int nargs, char **args) {
服务的表现形式: service <name> <pathname> [ <argument> ]* <option> <option> …
Android 根文件系统启动分析 init进程是Android启动后系统执行的第一个名称为init的可执行程序。这个程序以一个守护进程的方式运行,它提供了以下功能: 设备管理
解析启动脚本 执行启动脚本中的基本功能 执行启动脚本中的各种功能 1、init可执行程序 init可执行文件是系统运行的第一个用户空间程序,它以守护进程的方式运行。因此这个程序的init.c文件包含main函数的入口,基本分析如下:
int main(int argc, char **argv) { (省略若干。。。) umask(0); /*对umask进行清零。*/ mkdir("/dev", 0755);/*为rootfs建立必要的文件夹,并挂载适当的分区。 */ mkdir("/proc", 0755); mkdir("/sys", 0755); mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", 0, "mode=0755"); mkdir("/dev/pts", 0755); mkdir("/dev/socket", 0755); mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL); mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL); mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL); /*创建/dev/null和/dev/kmsg节点*/ open_devnull_stdio(); log_init(); /*解析/init.rc,将所有服务和操作信息加入链表。*/ INFO("reading config file\n"); parse_config_file("/init.rc"); /*获取内核命令行参数*/ qemu_init(); import_kernel_cmdline(0); /*先从上一步获得的全局变量中获取信息硬件信息和版本号,如果没有则从/proc/cpuinfo中提取, *并保存到全局变量。根据硬件信息选择一个/init.(硬件).rc,并解析,将服务和操作信息加入链表。 */ get_hardware_name(); snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/init.%s.rc", hardware); parse_config_file(tmp); /*执行链表中带有“early-init”触发的的命令。*/ action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail); drain_action_queue(); /*遍历/sys文件夹,是内核产生设备添加事件(为了自动产生设备节点)。 *初始化属性系统,并导入初始化属性文件。用于在系统运行过程中动态创建设备节点、删除设备节点等操作 */ INFO("device init\n"); device_fd = device_init(); property_init(); // 从属性系统中得到ro.debuggable,若为1,则初始化keychord监听。 debuggable = property_get("ro.debuggable"); if (debuggable && !strcmp(debuggable, "1")) { keychord_fd = open_keychord(); } /*打开console,如果cmdline中没有指定的console则打开默认的/dev/console*/ if (console[0]) { snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/dev/%s", console); console_name = strdup(tmp); } fd = open(console_name, O_RDWR); if (fd >= 0) have_console = 1; close(fd); /*读取/initlogo.rle(一张位图),如果成功则在/dev/graphics/fb0 显示Logo,如果失败则将/dev/tty0 *设为TEXT模式并打开/dev/tty0,输出文本ANDROID(本人修改为Zhao Rui Jia做为启动项目的修改)。 */ if( load_565rle_image(INIT_IMAGE_FILE) ) { fd = open("/dev/tty0", O_WRONLY); if (fd >= 0) { const char *msg; msg = "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" // console is 40 cols x 30 lines "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" "\n" /*" A N D R O I D ";*/ " z h a o R u i J i a"; write(fd, msg, strlen(msg)); close(fd); } } /* 判断cmdline 中的參數,并设置属性系统中的参数: * 1、 如果 bootmode为 * - factory,设置ro.factorytest值为1 * - factory2,设置ro.factorytest值为2 * - 其他的設ro.factorytest值為0 * 2、如果有serialno参数,则设置ro.serialno,否则为"" * 3、如果有bootmod参数,则设置ro.bootmod,否则为"unknown" * 4、如果有baseband参数,则设置ro.baseband,否则为"unknown" * 5、如果有carrier参数,则设置ro.carrier,否则为"unknown" * 6、如果有bootloader参数,则设置ro.bootloader,否则为"unknown" * 7、通过全局变量(前面从/proc/cpuinfo中提取的)设置ro.hardware和ro.version。 */ if (qemu[0]) import_kernel_cmdline(1); if (!strcmp(bootmode,"factory")) property_set("ro.factorytest", "1"); else if (!strcmp(bootmode,"factory2")) property_set("ro.factorytest", "2"); else property_set("ro.factorytest", "0"); property_set("ro.serialno", serialno[0] ? serialno : ""); property_set("ro.bootmode", bootmode[0] ? bootmode : "unknown"); property_set("ro.baseband", baseband[0] ? baseband : "unknown"); property_set("ro.carrier", carrier[0] ? carrier : "unknown"); property_set("ro.bootloader", bootloader[0] ? bootloader : "unknown"); property_set("ro.hardware", hardware); snprintf(tmp, PROP_VALUE_MAX, "%d", revision); property_set("ro.revision", tmp); /*执行所有触发标识为init的action。*/ action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail); drain_action_queue(); property_set_fd = start_property_service(); /* 为sigchld handler创建信号机制*/ if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, s) == 0) { signal_fd = s[0]; signal_recv_fd = s[1]; fcntl(s[0], F_SETFD, FD_CLOEXEC); fcntl(s[0], F_SETFL, O_NONBLOCK); fcntl(s[1], F_SETFD, FD_CLOEXEC); fcntl(s[1], F_SETFL, O_NONBLOCK); } /* 确认所有初始化工作完成 * device_fd(device init 完成) * property_set_fd(property server start 完成) * signal_recv_fd (信号机制建立) */ if ((device_fd < 0) || (property_set_fd < 0) || (signal_recv_fd < 0)) { ERROR("init startup failure\n"); return 1; } /* execute all the boot actions to get us started */ action_for_each_trigger("early-boot", action_add_queue_tail); action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail); drain_action_queue(); /* run all property triggers based on current state of the properties */ queue_all_property_triggers(); drain_action_queue(); /* enable property triggers */ property_triggers_enabled = 1; /* * 注册轮询事件: * - device_fd * - property_set_fd * -signal_recv_fd * -如果有keychord,则注册keychord_fd */ ufds[0].fd = device_fd; ufds[0].events = POLLIN; ufds[1].fd = property_set_fd; ufds[1].events = POLLIN; ufds[2].fd = signal_recv_fd; ufds[2].events = POLLIN; fd_count = 3; if (keychord_fd > 0) { ufds[3].fd = keychord_fd; ufds[3].events = POLLIN; fd_count++; } else { ufds[3].events = 0; ufds[3].revents = 0; } /*如果支持BOOTCHART,则初始化BOOTCHART*/ #if BOOTCHART bootchart_count = bootchart_init(); if (bootchart_count < 0) { ERROR("bootcharting init failure\n"); } else if (bootchart_count > 0) { NOTICE("bootcharting started (period=%d ms)\n", bootchart_count*BOOTCHART_POLLING_MS); } else { NOTICE("bootcharting ignored\n"); } #endif /* *进入主进程循环: * - 重置轮询事件的接受状态,revents为0 * - 查询action队列并执行。 * - 重启需要重启的服务 * - 轮询注册的事件 * - 如果signal_recv_fd的revents为POLLIN,则得到一个信号,获取并处理 * - 如果device_fd的revents为POLLIN,调用handle_device_fd * - 如果property_fd的revents为POLLIN,调用handle_property_set_fd * - 如果keychord_fd的revents为POLLIN,调用handle_keychord */ for(;;) { int nr, i, timeout = -1; for (i = 0; i < fd_count; i++) ufds[i].revents = 0; drain_action_queue(); restart_processes(); if (process_needs_restart) { timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000; if (timeout < 0) timeout = 0; } #if BOOTCHART if (bootchart_count > 0) { if (timeout < 0 || timeout > BOOTCHART_POLLING_MS) timeout = BOOTCHART_POLLING_MS; if (bootchart_step() < 0 || --bootchart_count == 0) { bootchart_finish(); bootchart_count = 0; } } #endif nr = poll(ufds, fd_count, timeout); if (nr <= 0) continue; if (ufds[2].revents == POLLIN) { /* we got a SIGCHLD - reap and restart as needed */ read(signal_recv_fd, tmp, sizeof(tmp)); while (!wait_for_one_process(0)) ; continue; } if (ufds[0].revents == POLLIN) handle_device_fd(device_fd); if (ufds[1].revents == POLLIN) handle_property_set_fd(property_set_fd); if (ufds[3].revents == POLLIN) handle_keychord(keychord_fd); } return 0; }
在Android中使用启动脚本init.rc,可以在系统的初始化过程中进行一些简单的初始化操作。这个脚本被直接安装到目标系统的根文件系统中,被init可执行程序解析。 init.rc是在init启动后被执行的启动脚本,其余发主要包含了以下内容:
Commands:命令 Actions:动作
Triggers:触发条件 Services:服务 Options:选项
Propertise:属性 Commands是一些基本的操作,例如:
mkdir /sdcard 0000 system system mkdir /system mkdir /data 0771 system system mkdir /cache 0770 system cache mkdir /config 0500 root root mkdir /sqlite_stmt_journals 01777 root root mount tmpfs tmpfs /sqlite_stmt_journals size=4m
这些命令在init可执行程序中被解析,然后调用相关的函数来实现。 Actions(动作)表示一系列的命令,通常在Triggers(触发条件)中调用,动作和触发条件例如:
on init export PATH /sbin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin
init表示一个触发条件,这个触发事件发生后,进行设置环境变量和建立目录的操作称为一个“动作” Services(服务)通常表示启动一个可执行程序,Options(选项)是服务的附加内容,用于配合服务使用。
service vold /system/bin/vold socket vold stream 0660 root mount service bootsound /system/bin/playmp3 user media group audio oneshot
vold和bootsound分别是两个服务的名称,/system/bin/vold和 /system/bin/playmp3分别是他们所对应的可执行程序。socket、user、group、oneshot就是配合服务使用的选项。 Properties(属性)是系统中使用的一些值,可以进行设置和读取。
setprop ro.FOREGROUND_APP_MEM 1536 setprop ro.VISIBLE_APP_MEM 2048 start adbd
setprop 用于设置属性,on property可以用于判断属性,这里的属性在整个Android系统运行中都是一致的。
综上如果想要修改启动过程只需要修改init.c或者init.rc里的内容即可,本人只做了修改启动界面显示的实验.