Android啟動過程深入解析
- 當按下Android設備電源鍵時究竟發生了什么？
- Android的啟動過程是怎么樣的？
- 什么是Linux內核？
- 桌面系統linux內核與Android系統linux內核有什么區別？
- 什么是引導裝載程序？
- 什么是Zygote？
- 什么是X86以及ARM linux？
- 什么是init.rc?
- 什么是系統服務？
當我們想到Android啟動過程時，腦海中總是冒出很多疑問。本文將介紹Android的啟動過程，希望能幫助你找到上面這些問題的答案。
Android是一個基于Linux的開源操作系統。x86（x86是一系列的基于intel 8086 CPU的計算機微處理器指令集架構）是linux內核部署最常見的系統。然而，所有的Android設備都是運行在ARM處理器（ARM 源自進階精簡指令集機器，源自ARM架構）上，除了英特爾的Xolo設備(http://xolo.in/xolo-x900-features)。 Xolo來源自凌動1.6GHz x86處理器。Android設備或者嵌入設備或者基于linux的ARM設備的啟動過程與桌面版本相比稍微有些差別。這篇文章中，我將解釋 Android設備的啟動過程。深入linux啟動過程是一篇講桌面linux啟動過程的好文。
當你按下電源開關后Android設備執行了以下步驟。
***步：啟動電源以及系統啟動
當電源按下，引導芯片代碼開始從預定義的地方（固化在ROM）開始執行。加載引導程序到RAM，然后執行。
第二步：引導程序
引導程序是在Android操作系統開始運行前的一個小程序。引導程序是運行的***個程序，因此它是針對特定的主板與芯片的。設備制造商要么使用很受歡迎的引導程序比如redboot、uboot、qi bootloader或者開發自己的引導程序，它不是Android操作系統的一部分。引導程序是OEM廠商或者運營商加鎖和限制的地方。
引導程序分兩個階段執行。***個階段，檢測外部的RAM以及加載對第二階段有用的程序；第二階段，引導程序設置網絡、內存等等。這些對于運行內核是必要的，為了達到特殊的目標，引導程序可以根據配置參數或者輸入數據設置內核。
Android引導程序可以在\bootable\bootloader\legacy\usbloader找到。
傳統的加載器包含的個文件，需要在這里說明：
- init.s初始化堆棧，清零BBS段，調用main.c的_main()函數；
- main.c初始化硬件（鬧鐘、主板、鍵盤、控制臺），創建linux標簽。
更多關于Android引導程序的可以在這里了解。
第三步：內核
Android內核與桌面linux內核啟動的方式差不多。內核啟動時，設置緩存、被保護存儲器、計劃列表，加載驅動。當內核完成系統設置，它首先在系統文件中尋找”init”文件，然后啟動root進程或者系統的***個進程。
第四步：init進程
init是***個進程，我們可以說它是root進程或者說有進程的父進程。init進程有兩個責任，一是掛載目錄，比如/sys、/dev、/proc，二是運行init.rc腳本。
- init進程可以在
/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。
對于init.rc文件，Android中有特定的格式以及規則。在Android中，我們叫做Android初始化語言。
Android初始化語言由四大類型的聲明組成，即Actions（動作）、Commands（命令）、Services（服務）、以及Options（選項）。
Action（動作）：動作是以命令流程命名的，有一個觸發器決定動作是否發生。
語法
- on <trigger>
- <command>
- <command>
- <command>
Service（服務）：服務是init進程啟動的程序、當服務退出時init進程會視情況重啟服務。
語法
- service <name> <pathname> [<argument>]*
- <option>
- <option>
- ...
Options（選項）
選項是對服務的描述。它們影響init進程如何以及何時啟動服務。
咱們來看看默認的init.rc文件。這里我只列出了主要的事件以及服務。
Table
| Action/Service | 描述 |
| on early-init | 設置init進程以及它創建的子進程的優先級，設置init進程的安全環境 |
| on init | 設置全局環境，為cpu accounting創建cgroup(資源控制)掛載點 |
| on fs | 掛載mtd分區 |
| on post-fs | 改變系統目錄的訪問權限 |
| on post-fs-data | 改變/data目錄以及它的子目錄的訪問權限 |
| on boot | 基本網絡的初始化，內存管理等等 |
| service servicemanager | 啟動系統管理器管理所有的本地服務，比如位置、音頻、Shared preference等等… |
| service zygote | 啟動zygote作為應用進程 |
在這個階段你可以在設備的屏幕上看到“Android”logo了。
第五步
在Java中，我們知道不同的虛擬機實例會為不同的應用分配不同的內存。假如Android應用應該盡可能快地啟動，但如果Android系統為每 一個應用啟動不同的Dalvik虛擬機實例，就會消耗大量的內存以及時間。因此，為了克服這個問題，Android系統創造了”Zygote”。 Zygote讓Dalvik虛擬機共享代碼、低內存占用以及最小的啟動時間成為可能。Zygote是一個虛擬器進程，正如我們在前一個步驟所說的在系統引 導的時候啟動。Zygote預加載以及初始化核心庫類。通常，這些核心類一般是只讀的，也是Android SDK或者核心框架的一部分。在Java虛擬機中，每一個實例都有它自己的核心庫類文件和堆對象的拷貝。
Zygote加載進程
- 加載ZygoteInit類，源代碼：
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java - registerZygoteSocket()為zygote命令連接注冊一個服務器套接字。
- preloadClassed “preloaded-classes”是一個簡單的包含一系列需要預加載類的文本文件，你可以在<Android Source>/frameworks/base找到“preloaded-classes”文件。
- preloadResources() preloadResources也意味著本地主題、布局以及android.R文件中包含的所有東西都會用這個方法加載。
在這個階段，你可以看到啟動動畫。
第六步：系統服務或服務
完成了上面幾步之后，運行環境請求Zygote運行系統服務。系統服務同時使用native以及java編寫，系統服務可以認為是一個進程。同一個 系統服務在Android SDK可以以System Services形式獲得。系統服務包含了所有的System Services。
Zygote創建新的進程去啟動系統服務。你可以在ZygoteInit類的”startSystemServer”方法中找到源代碼。
核心服務：
- 啟動電源管理器；
- 創建Activity管理器；
- 啟動電話注冊；
- 啟動包管理器；
- 設置Activity管理服務為系統進程；
- 啟動上下文管理器；
- 啟動系統Context Providers；
- 啟動電池服務；
- 啟動定時管理器；
- 啟動傳感服務；
- 啟動窗口管理器；
- 啟動藍牙服務；
- 啟動掛載服務。
其他服務：
- 啟動狀態欄服務；
- 啟動硬件服務；
- 啟動網絡狀態服務；
- 啟動網絡連接服務；
- 啟動通知管理器；
- 啟動設備存儲監視服務；
- 啟動定位管理器；
- 啟動搜索服務；
- 啟動剪切板服務；
- 啟動登記服務；
- 啟動壁紙服務；
- 啟動音頻服務；
- 啟動耳機監聽；
- 啟動AdbSettingsObserver（處理adb命令）。
第七步：引導完成
一旦系統服務在內存中跑起來了，Android就完成了引導過程。在這個時候“ACTION_BOOT_COMPLETED”開機啟動廣播就會發出去。
原文鏈接： kpbird 翻譯：云海之巔
