OHOS3.0啟動流程分析丨init階段

作者：亮子力 2021-10-20 10:04:47

內核啟動完是init階段，源碼的路徑在 base\startup\init_lite\services\src\main.c，雖然文件夾命名為init_lite，但是init部分的代碼是小型系統(small system)和標準系統(standard system)通用的。

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init階段

內核啟動完是init階段，源碼的路徑在 base\startup\init_lite\services\src\main.c，雖然文件夾命名為init_lite，但是init部分的代碼是小型系統(small system)和標準系統(standard system)通用的。相關碼倉啟動模塊init進程 (gitee.com)

接下來參考linux內核梳理下啟動流程，

1.關閉輸入輸出

/dev/null，空設備，特殊的設備文件，丟棄一切寫入其中的數據(但報告寫入操作成功)，讀取它則會立即得到一個EOF。其作用是對stdin/stdout/stderr進行保護，把文件描述符0，1，2分配出去，以后再分配的時候就不會將stdin/stdout/stderr打開，以達到保護目的。

// base\startup\init_lite\services\src\device.c 
void CloseStdio(void) 
{ 
    int fd = open("/dev/null", O_RDWR | O_CLOEXEC); 
    if (fd < 0) { 
        return; 
    } 
    dup2(fd, 0); 
    dup2(fd, 1); 
    dup2(fd, 2); 
    close(fd); 
}

2.在串口打印調試信息

寫入/dev/kmsg的信息，可以在dmesg(開機信息)中查看。

// base\startup\init_lite\services\log\init_log.c 
void OpenLogDevice(void) 
{ 
    int fd = open("/dev/kmsg", O_WRONLY | O_CLOEXEC, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IRGRP); 
    if (fd >= 0) { 
        g_fd = fd; 
    } 
    return; 
}

標準系統空實現，不深究了。

// base\startup\init_lite\services\src\main.c 
static void PrintSysInfo() 
{ 
#ifdef OHOS_LITE 
    const char* sysInfo = GetVersionId(); 
    if (sysInfo != NULL) { 
        INIT_LOGE("%s", sysInfo); 
        return; 
    } 
    INIT_LOGE("main, GetVersionId failed!"); 
#endif 
}

3.掛載目錄，建立索引節點

// base\startup\init_lite\services\src\device.c 
void MountBasicFs(void) 
{ 
    mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755" 
    mkdir("/dev/pts", S_IRWXU | S_IRGRP | S_IXGRP | S_IROTH | S_IXOTH) 
    mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL) 
    mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2") 
    mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL) 
    mount("selinuxfs", "/sys/fs/selinux", "selinuxfs", 0, NULL) 
} 
void CreateDeviceNode(void) 
{ 
    mknod("/dev/kmsg", S_IFCHR | DEFAULT_NO_AUTHORITY_MODE, makedev(MEM_MAJOR, DEV_KMSG_MINOR) 
    mknod("/dev/null", S_IFCHR | DEFAULT_RW_MODE, makedev(MEM_MAJOR, DEV_NULL_MINOR) 
    mknod("/dev/random", S_IFCHR | DEFAULT_RW_MODE, makedev(MEM_MAJOR, DEV_RANDOM_MINOR) 
    mknod("/dev/urandom", S_IFCHR | DEFAULT_RW_MODE, makedev(MEM_MAJOR, DEV_URANDOM_MINOR) 
}

4.開啟DevKmsg

注釋很清楚了，printk_devkmsg默認是流控的，設置為on取消流控。

// base\startup\init_lite\services\log\init_log.c 
void EnableDevKmsg(void) 
{ 
    /* printk_devkmsg default value is ratelimit, We need to set "on" and remove the restrictions */ 
    int fd = open("/proc/sys/kernel/printk_devkmsg", O_WRONLY | O_CLOEXEC, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IRGRP); 
    ...         
    write(fd, "on", strlen("on") + 1); 
    close(fd); 
    fd = -1; 
    return; 
}

5.建立Socket文件夾

/dev/unix/socket/不過這個干啥用的，還沒搞清楚。

MakeSocketDir("/dev/unix/socket/", S_IRWXU | S_IRGRP | S_IXGRP | S_IROTH | S_IXOTH); 
// base\startup\init_lite\services\src\device.c 
int MakeSocketDir(const char *path, mode_t mode) 
{ 
    int rc = mkdir("/dev/unix/", mode); 
    ...  
    rc = mkdir("/dev/unix/socket/", mode); 
    ... 
}

6.Singnal初始化

// base\startup\init_lite\services\src\init_signal_handler.c 
void SignalInitModule() 
{ 
    int ret = uv_signal_init(uv_default_loop(), &g_sigchldHandler); 
    int ret1 = uv_signal_init(uv_default_loop(), &g_sigtermHandler); 
    if (ret != 0 && ret1 != 0) { 
        INIT_LOGW("initialize signal handler failed"); 
        return; 
    } 
 
    if (uv_signal_start(&g_sigchldHandler, UVSignalHandler, SIGCHLD) != 0) { 
        INIT_LOGW("start SIGCHLD handler failed"); 
    } 
    if (uv_signal_start(&g_sigtermHandler, UVSignalHandler, SIGTERM) != 0) { 
        INIT_LOGW("start SIGTERM handler failed"); 
    } 
}

7.執行命令腳本文件

兼容常規的*.rc文件，是執行linux運行命令的腳本文件。

// base\startup\init_lite\services\src\init_adapter.c 
void ExecuteRcs() 
{ 
#if (defined __LINUX__) && (defined NEED_EXEC_RCS_LINUX) 
    pid_t retPid = fork(); 
    if (retPid < 0) { 
        INIT_LOGE("ExecuteRcs, fork failed! err %d.", errno); 
        return; 
    } 
 
    // child process 
    if (retPid == 0) { 
        INIT_LOGI("ExecuteRcs, child process id %d.", getpid()); 
        if (execle("/bin/sh", "sh", "/etc/init.d/rcS", NULL, NULL) != 0) { 
            INIT_LOGE("ExecuteRcs, execle failed! err %d.", errno); 
        } 
        _exit(0x7f); // 0x7f: user specified 
    } 
 
    // init process 
    sem_t sem; 
    if (sem_init(&sem, 0, 0) != 0) { 
        INIT_LOGE("ExecuteRcs, sem_init failed, err %d.", errno); 
        return; 
    } 
    SignalRegWaitSem(retPid, &sem); 
 
    // wait until rcs process exited 
    if (sem_wait(&sem) != 0) { 
        INIT_LOGE("ExecuteRcs, sem_wait failed, err %d.", errno); 
    } 
#endif 
}

8.【重要】解析并執行*.cfg文件。

OHOS3.0中的命令腳本文件是*.cfg，采用JSON格式，存儲的信息更多一些。前面都是啟動系統的一些準備工作，而接下來才是重要部分。還是用個表格來分析。

base\startup\init_lite\services\src\init_read_cfg.c

a.初始化服務參數的工作區

// base\startup\init_lite\services\param\service\param_service.c 
void InitParamService() 
{ 
    int ret = InitParamWorkSpace(&g_paramWorkSpace, 0, g_initContext); 
    PARAM_CHECK(ret == 0, return, "Init parameter workspace fail"); 
}

b.解析init.cfg文件

./base/startup/init_lite/services/etc/init.cfg 
./base/update/updater/services/etc/init.cfg 
./out/ohos-arm-release/packages/phone/system/etc/init.cfg 
./out/ohos-arm-release/packages/phone/updater/etc/init.cfg 
./out/ohos-arm-release/obj/base/startup/init_lite/services/base/startup/init_lite/services/etc/init.cfg 
./out/ohos-arm-release/obj/base/update/updater/services/base/update/updater/services/etc/init.cfg 
./device/hisilicon/hi3516dv300/updater/init.cfg

編譯框架使用的哪個init.cfg還有待確定。

// base\startup\init_lite\services\src\init_read_cfg.c 
void ParseInitCfg(const char *configFile) // 文件路徑"/etc/init.cfg" 
{ 
    ... 
    char *fileBuf = ReadFileToBuf(configFile);  // 讀取*.cfg文件 
    cJSON* fileRoot = cJSON_Parse(fileBuf);     // 解析成JSON 
    ... 
    ParseInitCfgContents(fileRoot); 
    ... 
} 
---------------------------------------------------------------------- 
static void ParseInitCfgContents(const cJSON *root) // JSON格式的init.cfg 
{ 
    ... 
    ParseAllServices(root);     // ①.解析"services"部分，并執行 
    ... 
    ParseAllJobs(root);         // Liteos走這邊 
    ParseTriggerConfig(root);   // Linux走這邊，②.解析"jobs"部分，并執行 
    ... 
    ParseAllImports(root);      // ③.提取init.cfg中"import"的部分，并執行 
}

①.解析"services"部分，并執行

// base\startup\init_lite\services\src\init_service_manager.c 
void ParseAllServices(const cJSON* fileRoot) 
{ 
    int servArrSize = 0; 
    cJSON* serviceArr = GetArrItem(fileRoot, &servArrSize, "services"); 
    ... // 截取 init.cfg 中的"services"部分 
    ///////////////////////////////// 參考格式 
        "services" : [{ 
            "name" : "ueventd", 
            "path" : ["/system/bin/ueventd"], 
            "critical" : 1 
            }, { 
            "name" : "console", 
            "path" : ["/system/bin/sh"], 
            "disabled" : 1, 
            "console" : 1, 
            "uid" : "root", 
            "gid" : ["shell", "log", "readproc"] 
            }] 
    ///////////////////////////////// 參考格式 
    ... // 默認服務數量不能超過100 
    Service* retServices = (Service*)realloc(g_services, sizeof(Service) * (g_servicesCnt + servArrSize)); 
    ...  
    // Skip already saved services, 
    Service* tmp = retServices + g_servicesCnt; 
    if (memset_s(tmp, sizeof(Service) * servArrSize, 0, sizeof(Service) * servArrSize) != EOK) { 
        free(retServices); 
        retServices = NULL; 
        return; 
    } 
    // 【重要】然后使用一個for循環遍歷服務數組 
    for (int i = 0; i < servArrSize; ++i) { 
        cJSON* curItem = cJSON_GetArrayItem(serviceArr, i); 
        if (CheckServiceKeyName(curItem) != SERVICE_SUCCESS) { 
            ReleaseServiceMem(&tmp[i]); 
            tmp[i].attribute |= SERVICE_ATTR_INVALID; 
            continue; 
        } 
        int ret = ParseOneService(curItem, &tmp[i]); 
        if (ret != SERVICE_SUCCESS) {       // 如果服務啟動失敗 
            // release resources if it fails 
            ReleaseServiceMem(&tmp[i]); 
            tmp[i].attribute |= SERVICE_ATTR_INVALID; 
            INIT_LOGE("Parse information for service %s failed. ", tmp[i].name); 
            continue; 
        } else {                            // 如果服務啟動成功 
            INIT_LOGD("service[%d] name=%s, uid=%d, critical=%d, disabled=%d", 
                i, tmp[i].name, tmp[i].servPerm.uID, (tmp[i].attribute & SERVICE_ATTR_CRITICAL) ? 1 : 0, 
                (tmp[i].attribute & SERVICE_ATTR_DISABLED) ? 1 : 0); 
        } 
        if (GetServiceSocket(curItem, &tmp[i]) != SERVICE_SUCCESS) { 
            if (tmp[i].socketCfg != NULL) { 
                FreeServiceSocket(tmp[i].socketCfg); 
                tmp[i].socketCfg = NULL; 
            } 
        } 
        if (GetServiceOnRestart(curItem, &tmp[i]) == SERVICE_FAILURE) { 
            INIT_LOGE("Failed Get Service OnRestart service"); 
        } 
    } 
    // Increase service counter. 
    RegisterServices(retServices, servArrSize);  // 最后注冊服務 
} 
---------------------------------------------------------------------- 
void RegisterServices(Service* services, int servicesCnt) 
{ 
    if (services == NULL) { 
        return; 
    } 
    g_services = services; 
    g_servicesCnt += servicesCnt; 
    // 到這里init.cfg中的"services"部分就已經解析并執行完畢了。 
}

②.解析"jobs"部分，并執行

// base\startup\init_lite\services\param\trigger\trigger_processor.c 
int ParseTriggerConfig(const cJSON *fileRoot) 
{ 
    ... 
    int ret = InitTriggerWorkSpace(&g_triggerWorkSpace);    // 初始化觸發器的工作空間 
    ... 
    cJSON *triggers = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(fileRoot, "jobs");   // 提取init.cfg中"jobs"的部分 
    ... 
    int size = cJSON_GetArraySize(triggers); 
    ... 
    for (int i = 0; i < size; ++i) { 
        cJSON *item = cJSON_GetArrayItem(triggers, i); 
        ParseTrigger(&g_triggerWorkSpace, item); 
    } 
    return 0; 
} 
---------------------------------------------------------------------- 
// 截取init.cfg中jobs段的部分代碼，格式如下 
"jobs" : [{ 
            "name" : "pre-init", 
            "cmds" : [ 
                "write /proc/sys/kernel/sysrq 0", 
                ... 
                "mkdir /data", 
            ] 
        }, { 
            "name" : "init", 
            "cmds" : [ 
                "copy /proc/cmdline /dev/urandom", 
                ... 
                "domainname localdomain" 
            ] 
        }, { 
            "name" : "param:sys.boot_from_charger_mode=1", 
            "condition" : "sys.boot_from_charger_mode=1", 
            "cmds" : [ 
                "trigger post-init" 
            ] 
        }, 
          ... 
    ], 
// base\startup\init_lite\services\param\trigger\trigger_manager.c 
int ParseTrigger(TriggerWorkSpace *workSpace, const cJSON *triggerItem) 
{ 
    ... // 提取init.cfg中jobs段的"name"的部分 
    char *name = cJSON_GetStringValue(cJSON_GetObjectItem(triggerItem, "name")); 
    ... // 提取init.cfg中jobs段的"condition"的部分 
    char *condition = cJSON_GetStringValue(cJSON_GetObjectItem(triggerItem, "condition"));   
    int index = GetTriggerIndex(name); 
    ... 
    u_int32_t offset = 0; 
    TriggerNode *trigger = GetTriggerByName(workSpace, name, &offset); 
    if (trigger == NULL) { 
        offset = AddTrigger(workSpace, index, name, condition); 
        PARAM_CHECK(offset > 0, return -1, "Failed to create trigger %s", name); 
        trigger = GetTriggerByIndex(workSpace, offset); 
    } else { 
        if (condition != NULL) { 
            PARAM_LOGE("Warning parseTrigger %s %s", name, condition); 
        } 
    } 
    PARAM_LOGD("ParseTrigger %s %u", name, offset); 
 
    // 添加命令行 
    cJSON* cmdItems = cJSON_GetObjectItem(triggerItem, "cmds"); // 提取init.cfg中jobs段的"cmds"的部分 
    ... 
    int cmdLinesCnt = cJSON_GetArraySize(cmdItems); // 獲取命令數量 
    ... 
    for (int i = 0; i < cmdLinesCnt; ++i) { // 循環執行 
        char *cmdLineStr = cJSON_GetStringValue(cJSON_GetArrayItem(cmdItems, i)); 
        ... 
        size_t cmdLineLen = strlen(cmdLineStr); 
        const char *matchCmd = GetMatchCmd(cmdLineStr); 
        if (matchCmd == NULL && strncmp(cmdLineStr, "trigger ", strlen("trigger ")) == 0) { 
            matchCmd = "trigger "; 
        } 
        ... 
        size_t matchLen = strlen(matchCmd); 
        if (matchLen == cmdLineLen) { 
            offset = AddCommand(workSpace, trigger, matchCmd, NULL); 
        } else { 
            offset = AddCommand(workSpace, trigger, matchCmd, cmdLineStr + matchLen); 
        } 
        PARAM_CHECK(offset > 0, continue, "Failed to add command %s", cmdLineStr); 
    } 
    return 0; 
}

③.提取init.cfg中"import"的部分，并執行

// base\startup\init_lite\services\src\init_import.c 
void ParseAllImports(const cJSON *root) 
{     
    ///////////////////////////////// 參考格式 
        "import" : [ 
            "/etc/init.usb.cfg", 
            "/etc/init.usb.configfs.cfg", 
            "/etc/init.usb.cfg", 
            "/etc/init.Hi3516DV300.usb.cfg", 
            "/etc/init.Hi3516DV300.cfg" 
    ],     
    ///////////////////////////////// 
    cJSON *importAttr = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(root, "import");   // 提取init.cfg中"import"的部分 
    ... 
    int importAttrSize = cJSON_GetArraySize(importAttr); 
    for (int i = 0; i < importAttrSize; i++) {  // 循環取出每一項 
        cJSON *importItem = cJSON_GetArrayItem(importAttr, i); 
        ... 
        char *importContent = cJSON_GetStringValue(importItem); 
        ... 
// Only OHOS L2 support parameter. 
#ifndef OHOS_LITE //這里有啥意義，前面都已經判斷過了 
        if (ExtractCfgFile(&cfgFile, importContent) < 0) { 
            INIT_LOGW("Failed to import from %s", importContent); 
            if (cfgFile != NULL) { 
                free(cfgFile); 
                cfgFile = NULL; 
            } 
            continue; 
        } 
#else 
        cfgFile = importContent; 
#endif 
        INIT_LOGI("Import %s...", cfgFile); 
        ParseInitCfg(cfgFile);  // 取出"import"中的路徑，解析方法和init.cfg解析方式一致。 
        ... 
    } 
    INIT_LOGD("parse import file done"); 
    return; 
}

到這里init.cfg就解析并執行完畢了，需要注意的是，import導入的cfg文件是最后才執行的。

c.解析執行/system/etc/init/*.cfg文件

和import的原理類似，遍歷system/etc/init文件夾下的*.cfg文件，并執行。我感覺寫在init.cfg的import中應該也是可以的。

// base\startup\init_lite\services\src\init_read_cfg.c 
static void ParseOtherCfgs() 
{ 
    ReadCfgs("/system/etc/init"); 
    return; 
} 
------------------------------------ 
static void ReadCfgs(const char *dirPath) 
{ 
    DIR *pDir = opendir(dirPath); 
    ... 
    struct dirent *dp; 
    while ((dp = readdir(pDir)) != NULL) { 
        char fileName[FILE_NAME_MAX_SIZE]; 
        if (snprintf_s(fileName, FILE_NAME_MAX_SIZE, FILE_NAME_MAX_SIZE - 1, "%s/%s", dirPath, dp->d_name) == -1) { 
            INIT_LOGE("ParseCfgs snprintf_s failed."); 
            closedir(pDir); 
            return; 
        } 
        struct stat st; 
        if (stat(fileName, &st) == 0) { 
            if (strstr(dp->d_name, ".cfg") == NULL) { 
                continue; 
            } 
            INIT_LOGI("ReadCfgs :%s from %s success.", fileName, dirPath); 
            ParseInitCfg(fileName);  // 和init.cfg同樣的解析方式 
        } 
    } 
    closedir(pDir); 
    return; 
}

d.PostTrigger

PostTrigger(EVENT_BOOT, “pre-init”, strlen(“pre-init”));

// base\startup\init_lite\services\param\trigger\trigger_processor.c 
void PostTrigger(EventType type, const char *content, u_int32_t contentLen) 
{     
    ///////////////////////////////////// 參考TriggerDataEvent 
    typedef struct { 
        uv_work_t request; 
        EventType type; 
        u_int32_t contentSize; 
        char content[0]; 
    } TriggerDataEvent; 
    ///////////////////////////////////// 
    ... 
    TriggerDataEvent *event = (TriggerDataEvent *)malloc(sizeof(TriggerDataEvent) + contentLen + 1); 
    ... 
    event->type = type;  // = EVENT_BOOT 
    event->request.data = (void *)((char*)event + sizeof(uv_work_t)); 
    event->contentSize = contentLen;  // = strlen("pre-init") 
    event->content[contentLen] = '\0'; // "pre-init"[strlen("pre-init")],設置結束符'\0' 
    SendTriggerEvent(event); 
    ... 
} 
---------------------------------------------------------------------------- 
static void SendTriggerEvent(TriggerDataEvent *event) 
{ 
    .... 
    int ctrlSize = strlen("sys.powerctrl="); 
    if (strncmp(event->content, "sys.powerctrl=", ctrlSize) == 0) {  // 如果event->content為"sys.powerctrl=" 
        char *cmdParam = NULL; 
        const char *matchCmd = GetCmdInfo(event->content + ctrlSize, event->contentSize - ctrlSize, &cmdParam); 
        if (matchCmd != NULL) { 
            DoCmdByName(matchCmd, cmdParam); 
        } else { 
            PARAM_LOGE("SendTriggerEvent cmd %s not found", event->content); 
        } 
    } else if (strncmp(event->content, "ohos.ctl.start=", strlen("ohos.ctl.start=")) == 0) { // 如果是"ohos.ctl.start=" 
        DoCmdByName("start ", event->content + strlen("ohos.ctl.start=")); 
    } else if (strncmp(event->content, "ohos.ctl.stop=", strlen("ohos.ctl.stop=")) == 0) {  // 如果是"ohos.ctl.stop=" 
        DoCmdByName("stop ", event->content + strlen("ohos.ctl.stop=")); 
    } else {  // 否則執行uv_queue_work(),uv_queue_work是將ProcessEvent提交給子線程執行，完成后通知主線程,防止阻塞 
        uv_queue_work(uv_default_loop(), &event->request, ProcessEvent, ProcessAfterEvent); 
        event = NULL; 
    } 
    ... 
} 
----------------------------------------------------------------------- 
// base\startup\init_lite\services\src\init_cmds.c 
void DoCmdByName(const char *name, const char *.cmdContent) 
{ 
    ... 
    size_t cmdCnt = sizeof(CMD_TABLE) / sizeof(CMD_TABLE[0]); 
    unsigned int i = 0; 
    for (; i < cmdCnt; ++i) { 
        if (strncmp(name, CMD_TABLE[i].name, strlen(CMD_TABLE[i].name)) == 0) { 
            CMD_TABLE[i].DoFuncion(cmdContent, CMD_TABLE[i].maxArg); 
            break; 
        } 
    } 
    if (i == cmdCnt) { 
        INIT_LOGE("DoCmd, unknown cmd name %s.", name); 
    } 
}

9.啟動參數服務

使用Libuv庫，官網地址。作為Nodejs的底層。

相關的API可以參考網址，uv_run。

// base\startup\init_lite\services\param\service\param_service.c 
int StartParamService() 
{ 
    PARAM_LOGI("StartParamService."); 
    uv_fs_t req; 
    uv_fs_unlink(uv_default_loop(), &req, PIPE_NAME, NULL); 
 
    uv_pipe_t pipeServer; 
    int ret = uv_pipe_init(uv_default_loop(), &pipeServer, 0); 
    ... 
    ret = uv_pipe_bind(&pipeServer, PIPE_NAME); 
    ... 
    ret = chmod(PIPE_NAME, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH); 
    ... 
    ret = uv_listen((uv_stream_t*)&pipeServer, SOMAXCONN, OnConnection); 
    ... 
    uv_run(uv_default_loop(), UV_RUN_DEFAULT);  // 運行事件循環，直到不再有活動和引用的句柄或請求。 
    ... 
}

至此，init啟動結束，進入pause()。總結下來init首先會執行一些通用的準備操作，同時兼容常規linux內核啟動腳本，之后在執行鴻蒙init.cfg和單板相關*.cfg。以上分析都是我個人見解，如有錯誤歡迎指正。

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責任編輯：jianghua 來源：鴻蒙社區

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