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。
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