从源码解析-Android系统启动流程概述 init进程zygote进程SystemServer进程启动流程

￡神魔★判官ぃ 2022-05-12 06:58 363阅读 0赞

### Android系统启动流程 ###

*  启动流程
 *   *  Loader
     *  Kernel
     *  Native
     *  Framework
     *  Application
 *  init进程
 *   *  启动
     *  rc文件规则
     *   *  Actions
         *  Commands
         *  Service
         *  Options
     *  init.rc文件
     *  init进程的功能
 *  Zygote进程
 *   *  main
     *  AndroidRuntime::start
     *  AndroidRuntime::startVm
     *  AndroidRuntime::startReg
     *  ZygoteInit.main
     *  ZygoteInit.registerZygoteSocket
     *  ZygoteInit.preload
     *  ZygoteInit.runSelectLoop
     *  ZygoteInit.acceptCommandPeer
     *  ZygoteConnection.runOnce
     *  Zygote总结：
 *  System Server进程
 *   *  ZygoteInit.main
     *  ZygoteInit.startSystemServer
     *  Zygote.forkSystemServer
     *  com\_android\_internal\_os\_Zygote.nativeForkSystemServer
     *  com\_android\_internal\_os\_Zygote.ForkAndSpecializeCommon
     *  fork
     *  ZygoteInit.handleSystemServerProcess
     *  RuntimeInit.zygoteInit
     *  ZygoteInit.main
     *  ZygoteInit.MethodAndArgsCaller.run
     *  SystemServer.main
     *  system server进程总结：

# 启动流程 #

Android系统启动过程往细了说可以分为5步：  
Loader --》Kernel --》Native --》Framework --》Application

![在这里插入图片描述][70]

## Loader ##

*  Boot ROM: 当手机处于关机状态时，长按Power键开机，引导芯片开始从固化在ROM里的预设出代码开始执行，然后加载引导程序到RAM
 *  Boot Loader：这是启动Android系统之前的引导程序，主要是检查RAM，初始化硬件参数等功能

## Kernel ##

Kernel层是指Android内核层，到这里才刚刚开始进入Android系统

*  启动Kernel的swapper进程(pid=0)：该进程又称为idle进程, 系统初始化过程Kernel由无到有开创的第一个进程, 用于初始化进程管理、内存管理，加载Display,Camera Driver，Binder Driver等相关工作
 *  启动kthreadd进程（pid=2）：是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder，软中断线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程。kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖

## Native ##

这里的Native层主要包括init孵化来的用户空间的守护进程、HAL层以及开机动画等。启动init进程(pid=1),是Linux系统的用户进程，init进程是所有用户进程的鼻祖

*  init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程
 *  init进程还启动servicemanager(binder服务管家)、bootanim(开机动画)等重要服务
 *  init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统的第一个Java进程(即虚拟机进程)，Zygote是所有Java进程的父进程

## Framework ##

*  Zygote进程启动后，加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字；加载虚拟机；加载类，加载系统资源
 *  System Server进程，是由Zygote进程fork而来，System Server是Zygote孵化的第一个进程，System Server负责启动和管理整个Java framework，包含ActivityManager，PowerManager等服务
 *  Media Server进程，是由init进程fork而来，负责启动和管理整个C++ framework，包含AudioFlinger，Camera Service等服务

## Application ##

*  Zygote进程孵化出的第一个App进程是Launcher，即手机桌面APP，没错，手机桌面就是跟我们平时使用的APP一样，它也是一个应用
 *  所有APP进程都是由zygote进程fork出来的

这些层之间，有的并不能直接交流，比如Native与Kernel之间要经过系统调用才能访问，Java层和Native层需要通过JNI进行调用

严格来说，Android系统实际上是运行于Linux内核上的一系列服务进程，这些进程是维持设备正常运行的关键，而这些进程的老祖宗就是**init**进程

--------------------

# init进程 #

上面也介绍到了，当内核启动完成后，就会创建用户空间的第一个进程，即init进程；后面所有的进程，比如Binder机制中的ServiceManager，Zygote都是由init进程孵化出来的

## 启动 ##

当init进程启动后会调用/system/core/init/Init.cpp的main()方法

int main(int argc, char** argv) {
        ...
        
        klog_init();  //初始化kernel log，位于设备节点/dev/kmsg
        klog_set_level(KLOG_NOTICE_LEVEL); //设置输出的log级别
        // 输出init启动阶段的log
        NOTICE("init%s started!\n", is_first_stage ? "" : " second stage");
        
        property_init(); //创建一块共享的内存空间，用于属性服务
        signal_handler_init();  //初始化子进程退出的信号处理过程
    
        property_load_boot_defaults(); //加载default.prop文件
        start_property_service();   //启动属性服务器(通过socket通信)
        init_parse_config_file("/init.rc"); //解析init.rc文件
    
        //执行rc文件中触发器为 on early-init的语句
        action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);
        //等冷插拔设备初始化完成
        queue_builtin_action(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");
        queue_builtin_action(mix_hwrng_into_linux_rng_action, "mix_hwrng_into_linux_rng");
        //设备组合键的初始化操作
        queue_builtin_action(keychord_init_action, "keychord_init");
        // 屏幕上显示Android静态Logo 
        queue_builtin_action(console_init_action, "console_init");
        
        //执行rc文件中触发器为 on init的语句
        action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);
        queue_builtin_action(mix_hwrng_into_linux_rng_action, "mix_hwrng_into_linux_rng");
        
        char bootmode[PROP_VALUE_MAX];
        //当处于充电模式，则charger加入执行队列；否则late-init加入队列。
        if (property_get("ro.bootmode", bootmode) > 0 && strcmp(bootmode, "charger") == 0) {
           action_for_each_trigger("charger", action_add_queue_tail);
        } else {
           action_for_each_trigger("late-init", action_add_queue_tail);
        }
        //触发器为属性是否设置
        queue_builtin_action(queue_property_triggers_action, "queue_property_triggers");
         
        while (true) {
            if (!waiting_for_exec) {
                execute_one_command();
                restart_processes(); 
            }
            int timeout = -1;
            if (process_needs_restart) {
                timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000;
                if (timeout < 0)
                    timeout = 0;
            }
            if (!action_queue_empty() || cur_action) {
                timeout = 0;
            }
    
            epoll_event ev;
            //循环 等待事件发生
            int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, timeout));
            if (nr == -1) {
                ERROR("epoll_wait failed: %s\n", strerror(errno));
            } else if (nr == 1) {
                ((void (*)()) ev.data.ptr)();
            }
        }
        return 0;
    }

这里很重要的一句话就是**init\_parse\_config\_file**，然后去解析init.rc文件，init.rc位于/bootable/recovery/etc/init.rc；需要注意的是这就是一个脚本文件，就像Android打包用到的gradle脚本一样

## rc文件规则 ##

这个文件解析具体实现在**init\_parser.cpp**文件中，一个完整的init.rc脚本由四种类型的声明组成

*  Action（动作）
 *  Commands（命令）
 *  Service（服务）
 *  Options（选项）

rc文件有一些通用的语法规则

*  注释以 \# 开头
 *  关键字和参数以空格分割，每个语句以行为单位
 *  C语言风格的反斜杠转义字符（""）可以用来为参数添加空格
 *  为了防止字符串中的空格把其切割成多个部分，我们需要对其使用双引号
 *  行尾的反斜杠用来表示下面一行是同一行
 *  Actions和Service暗示着下一个新语句的开始，这两个关键字后面跟着的commands或者options都属于这个新语句
 *  ActionsService有唯一的名字，如果出现和已有Actions和Service重名的会被当做错误而忽略

### Actions ###

Actions代表一些Action，Action代表一组命令（Commands），每个Action都有一个trigger（触发器），这个触发器决定了在什么情况下执行该Action中定义的命令；当一些条件满足触发器的条件时，该Action中定义的命令会被添加到“命令执行队列”的尾部，如果命令已经存在了就不会再添加了

Action的格式如下

on <trgger> ## on后面接触发条件
       <command1> ## 命令1
       <command2> ## 命令2
       <command3> ## 命令3
       ...

不同的脚本用【on】来区分，on后面跟一个触发器，当被触发时，下面的命令就会以此执行

常用的有以下几种事件触发器

类型                      说明
    -------------------------------------------------
    boot                    init.rc被装载后触发
    device-added-<path>     当设备节点添加时触发
    device-removed-<path>   当设备节点移除时触发
    service-exited-<name>   在指定的服务(service)退出时触发
    early-init              init程序初始化之前触发
    late-init               init程序初始化之后触发
    init                    初始化时触发（在 /init.conf （启动配置文件）被装载之后）

### Commands ###

*  exec< path>\[< argument>\]\* ：fork并执行一个程序，其路径为< path>，这条命令将阻塞直到该程序启动完成
 *  ifup< interface>：使网络接口< interface>成功连接
 *  chdir< directory>：更改工作目录< directory>
 *  chmod< octal-mode>< path>：更改文件访问权限
 *  chroot< directory>：更改根目录位置
 *  class\_start< serviceclass>：启动由< serviceclass>类名指定的所有相关服务，如果它们不在运行状态的话
 *  class\_stop< serviceclass>：停止所有由< serviceclass>类名指定的服务，如果它们还在运行的话
 *  domainname< name>：设置域名
 *  start< service>：启动一个服务，如果没有运行
 *  stop< service>：停止一个服务，如果还在运行
 *  sysclktz< mins\_west\_of\_gmt>：设置基准时间
 *  write< path>< String>\[< String>\]\*：打开一个文件，写入一个或者多个String

### Service ###

Service其实是一个可执行程序，以service开头的脚本，在特定选项的约束下会被init程序启动或者重启（Service可以在配置中指定是否需要在退出时重启，这样当Service出现crash时就可以有机会复原）

脚本格式如下

service <name> <pathname> [ <argument> ]*
        <option>
        <option>
        ...

*  service开头表明这是一个可执行程序
 *  < name> 表示服务名
 *  < pathname> 此服务所在路径，因为是可执行文件，所以肯定有存储路径
 *  < argument> 启动Service所带的参数
 *  < option> 对service的设置的选项

### Options ###

可用选项如下，也就是上面Service所用到的< option>

*  critical：表明这是对设备至关重要的一个服务，如果它在四分钟内退出超过四次，则设备进入恢复模式
 *  disabled：此服务不会自动启动，而是需要显示调用服务名来启动
 *  socket< name>< type>< perm>\[< user>\[< group>\] \]：创建一个名为/dev/socket/< name>的unix domain socket，然后将它的fd值传给启动它的进程；有效的< type>值包括dgram，stream，seqpacket，而user和group默认值是0
 *  user< username>：在启动服务前将用户切换至< username>，默认情况下用户都是root
 *  group< groupname>\[< groupname>\]\*：在启动服务前将用户组切换至< groupname>\]
 *  oneshot：当该服务退出时，不要主动去重启它
 *  class< name>：为该服务指定一个class名，同一个class的所有服务必须同时启动或者停止，默认情况下< name>值是default
 *  onrestart：当此服务重启时执行某些命令

## init.rc文件 ##

# Copyright (C) 2012 The Android Open Source Project
    #
    # IMPORTANT: Do not create world writable files or directories.
    # This is a common source of Android security bugs.
    #
    
    "【import <filename>一个init配置文件，扩展当前配置。】"
    import /init.environ.rc
    import /init.usb.rc
    import /init.${ro.hardware}.rc
    import /init.${ro.zygote}.rc
    import /init.trace.rc
    
    "【触发条件early-init，在early-init阶段调用以下行】"
    on early-init
        # Set init and its forked children's oom_adj.
        write /proc/1/oom_score_adj -1000
        "【打开路径为<path>的一个文件，并写入一个或多个字符串】"
        # Apply strict SELinux checking of PROT_EXEC on mmap/mprotect calls.
        write /sys/fs/selinux/checkreqprot 0
    
        # Set the security context for the init process.
        # This should occur before anything else (e.g. ueventd) is started.
        "【这段脚本的意思是init进程启动之后就马上调用函数setcon将自己的安全上下文设置为“u:r:init:s0”，即将init进程的domain指定为init。】"
        setcon u:r:init:s0
    
        # Set the security context of /adb_keys if present.
        "【恢复指定文件到file_contexts配置中指定的安全上线文环境】"
        restorecon /adb_keys
    
        "【执行start ueventd的命令。ueventd是一个service后面有定义】 "
        start ueventd
    
        "【mkdir <path> [mode] [owner] [group]   //创建一个目录<path>，可以选择性地指定mode、owner以及group。如果没有指定，默认的权限为755，并属于root用户和root组。】"
        # create mountpoints
        mkdir /mnt 0775 root system
    
    on init
        "【设置系统时钟的基准,比如0代表GMT,即以格林尼治时间为准】"
        sysclktz 0
    
    "【设置kernel日志等级】"
    loglevel 6 ####
        write /proc/bootprof "INIT: on init start" ####
    
        "【symlink <target> <path>    //创建一个指向<path>的软连接<target>。】"
        # Backward compatibility
        symlink /system/etc /etc
        symlink /sys/kernel/debug /d
    
        # Right now vendor lives on the same filesystem as system,
        # but someday that may change.
        symlink /system/vendor /vendor
    
        "【创建一个目录<path>，可以选择性地指定mode、owner以及group。】"
        # Create cgroup mount point for cpu accounting
        mkdir /acct
        mount cgroup none /acct cpuacct
        mkdir /acct/uid
    
        "【mount <type> <device> <dir> [ <mountoption> ]   //在目录<dir>挂载指定的设备。<device> 可以是以 mtd@name 的形式指定一个mtd块设备。<mountoption>包括 ro、rw、remount、noatime、 ...】"
        # Create cgroup mount point for memory
        mount tmpfs none /sys/fs/cgroup mode=0750,uid=0,gid=1000
        mkdir /sys/fs/cgroup/memory 0750 root system
        mount cgroup none /sys/fs/cgroup/memory memory
        write /sys/fs/cgroup/memory/memory.move_charge_at_immigrate 1
        "【chown <owner> <group> <path>   //改变文件的所有者和组。】"
    
        "【后面的一些行因为类似，就省略了】"
        .....
    
    # Healthd can trigger a full boot from charger mode by signaling this
    # property when the power button is held.
    on property:sys.boot_from_charger_mode=1
        "【停止指定类别服务类下的所有已运行的服务】"
        class_stop charger
        "【触发一个事件,将该action排在某个action之后(用于Action排队)】"
        trigger late-init
    
    # Load properties from /system/ + /factory after fs mount.
    on load_all_props_action
        "【从/system，/vendor加载属性。默认包含在init.rc】"
        load_all_props
    
    # Indicate to fw loaders that the relevant mounts are up.
    on firmware_mounts_complete
        "【删除指定路径下的文件】"
        rm /dev/.booting
    
    # Mount filesystems and start core system services.
    on late-init
        "【触发一个事件。用于将一个action与另一个 action排列。】"
        trigger early-fs
        trigger fs
        trigger post-fs
        trigger post-fs-data
    
        # Load properties from /system/ + /factory after fs mount. Place
        # this in another action so that the load will be scheduled after the prior
        # issued fs triggers have completed.
        trigger load_all_props_action
    
        # Remove a file to wake up anything waiting for firmware.
        trigger firmware_mounts_complete
    
        trigger early-boot
        trigger boot
    
    
    on post-fs
        ...
        "【一些创造目录，建立链接，更改权限的操作，这里省略】"
    
    on post-fs-data
        ...
        "【一些创造目录，建立链接，更改权限的操作，这里省略】"
    
        "【恢复指定文件到file_contexts配置中指定的安全上线文环境】"
        restorecon /data/mediaserver
    
        "【将系统属性<name>的值设置为<value>,即以键值对的方式设置系统属性】"
        # Reload policy from /data/security if present.
        setprop selinux.reload_policy 1
    
        "【以递归的方式恢复指定目录到file_contexts配置中指定的安全上下文中】"
        # Set SELinux security contexts on upgrade or policy update.
        restorecon_recursive /data
    
        # If there is no fs-post-data action in the init.<device>.rc file, you
        # must uncomment this line, otherwise encrypted filesystems
        # won't work.
        # Set indication (checked by vold) that we have finished this action
        #setprop vold.post_fs_data_done 1
    
    on boot
        "【初始化网络】"
        # basic network init
        ifup lo
        "【设置主机名为localhost】"
        hostname localhost
        "【设置域名localdomain】"
        domainname localdomain
    
        "【设置资源限制】"
        # set RLIMIT_NICE to allow priorities from 19 to -20
        setrlimit 13 40 40
    
        "【这里省略了一些chmod,chown,等操作，不多解释】"
       ...
    
    
        # Define default initial receive window size in segments.
        setprop net.tcp.default_init_rwnd 60
    
        "【重启core服务】"
        class_start core
    
    on nonencrypted
        class_start main
        class_start late_start
    
    on property:vold.decrypt=trigger_default_encryption
        start defaultcrypto
    
    on property:vold.decrypt=trigger_encryption
        start surfaceflinger
        start encrypt
    
    on property:sys.init_log_level=*
        loglevel ${sys.init_log_level}
    
    on charger
        class_start charger
    
    on property:vold.decrypt=trigger_reset_main
        class_reset main
    
    on property:vold.decrypt=trigger_load_persist_props
        load_persist_props
    
    on property:vold.decrypt=trigger_post_fs_data
        trigger post-fs-data
    
    on property:vold.decrypt=trigger_restart_min_framework
        class_start main
    
    on property:vold.decrypt=trigger_restart_framework
        class_start main
        class_start late_start
    
    on property:vold.decrypt=trigger_shutdown_framework
        class_reset late_start
        class_reset main
    
    on property:sys.powerctl=*
        powerctl ${sys.powerctl}
    
    # system server cannot write to /proc/sys files,
    # and chown/chmod does not work for /proc/sys/ entries.
    # So proxy writes through init.
    on property:sys.sysctl.extra_free_kbytes=*
        write /proc/sys/vm/extra_free_kbytes ${sys.sysctl.extra_free_kbytes}
    
    # "tcp_default_init_rwnd" Is too long!
    on property:sys.sysctl.tcp_def_init_rwnd=*
        write /proc/sys/net/ipv4/tcp_default_init_rwnd ${sys.sysctl.tcp_def_init_rwnd}
    
    "【守护进程】"
    ## Daemon processes to be run by init.
    ##
    service ueventd /sbin/ueventd
        class core
        critical
        seclabel u:r:ueventd:s0
    
    "【日志服务进程】"
    service logd /system/bin/logd
        class core
        socket logd stream 0666 logd logd
        socket logdr seqpacket 0666 logd logd
        socket logdw dgram 0222 logd logd
        seclabel u:r:logd:s0
    
    "【Healthd是android4.4之后提出来的一种中介模型，该模型向下监听来自底层的电池事件，向上传递电池数据信息给Framework层的BatteryService用以计算电池电量相关状态信息】"
    service healthd /sbin/healthd
        class core
        critical
        seclabel u:r:healthd:s0
    
    "【控制台进程】"
    service console /system/bin/sh
        "【为当前service设定一个类别.相同类别的服务将会同时启动或者停止,默认类名是default】"
        class core
        "【服务需要一个控制台】"
        console
        "【服务不会自动启动,必须通过服务名显式启动】"
        disabled
        "【在执行此服务之前切换用户名,当前默认的是root.自Android M开始,即使它要求linux capabilities,也应该使用该选项.很明显,为了获得该功能,进程需要以root用户运行】"
        user shell
        seclabel u:r:shell:s0
    
    on property:ro.debuggable=1
        start console
    
    # 启动adbd服务进程
    service adbd /sbin/adbd --root_seclabel=u:r:su:s0
        class core
        "【创建一个unix域下的socket,其被命名/dev/socket/<name>. 并将其文件描述符fd返回给服务进程.其中,type必须为dgram,stream或者seqpacke,user和group默认是0.seclabel是该socket的SELLinux的安全上下文环境,默认是当前service的上下文环境,通过seclabel指定】"
        socket adbd stream 660 system system
        disabled
        seclabel u:r:adbd:s0
    
    # adbd on at boot in emulator
    on property:ro.kernel.qemu=1
        start adbd
    
    "【内存管理服务，内存不够释放内存】"
    service lmkd /system/bin/lmkd
        class core
        critical
        socket lmkd seqpacket 0660 system system
    
    "【ServiceManager是一个守护进程，它维护着系统服务和客户端的binder通信。
    在Android系统中用到最多的通信机制就是Binder，Binder主要由Client、Server、ServiceManager和Binder驱动程序组成。其中Client、Service和ServiceManager运行在用户空间，而Binder驱动程序运行在内核空间。核心组件就是Binder驱动程序了，而ServiceManager提供辅助管理的功能，无论是Client还是Service进行通信前首先要和ServiceManager取得联系。而ServiceManager是一个守护进程，负责管理Server并向Client提供查询Server的功能。】"
    service servicemanager /system/bin/servicemanager
        class core
        user system
        group system
        critical
        onrestart restart healthd
        "【servicemanager 服务启动时会重启zygote服务】"
        onrestart restart zygote
        onrestart restart media
        onrestart restart surfaceflinger
        onrestart restart drm
    
    "【Vold是Volume Daemon的缩写,它是Android平台中外部存储系统的管控中心,是管理和控制Android平台外部存储设备的后台进程】"
    service vold /system/bin/vold
        class core
        socket vold stream 0660 root mount
        ioprio be 2
    
    "【Netd是Android系统中专门负责网络管理和控制的后台daemon程序】"
    service netd /system/bin/netd
        class main
        socket netd stream 0660 root system
        socket dnsproxyd stream 0660 root inet
        socket mdns stream 0660 root system
        socket fwmarkd stream 0660 root inet
    
    "【debuggerd是一个daemon进程，在系统启动时随着init进程启动。主要负责将进程运行时的信息dump到文件或者控制台中】"
    service debuggerd /system/bin/debuggerd
        class main
    
    service debuggerd64 /system/bin/debuggerd64
        class main
    
    "【Android RIL (Radio Interface Layer)提供了Telephony服务和Radio硬件之间的抽象层】"
    # for using TK init.modem.rc rild-daemon setting
    #service ril-daemon /system/bin/rild
    #    class main
    #    socket rild stream 660 root radio
    #    socket rild-debug stream 660 radio system
    #    user root
    #    group radio cache inet misc audio log
    
    "【提供系统 范围内的surface composer功能，它能够将各种应用 程序的2D、3D surface进行组合。】"
    service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger
        class core
        user system
        group graphics drmrpc
        onrestart restart zygote
    
    "【DRM可以直接访问DRM clients的硬件。DRM驱动用来处理DMA，内存管理，资源锁以及安全硬件访问。为了同时支持多个3D应用，3D图形卡硬件必须作为一个共享资源，因此需要锁来提供互斥访问。DMA传输和AGP接口用来发送图形操作的buffers到显卡硬件，因此要防止客户端越权访问显卡硬件。】"
    #make sure drm server has rights to read and write sdcard ####
    service drm /system/bin/drmserver
        class main
        user drm
        # group drm system inet drmrpc ####
        group drm system inet drmrpc sdcard_r ####
    
    "【媒体服务，无需多说】"
    service media /system/bin/mediaserver
        class main
        user root ####
    #   google default ####
    #   user media    ####
        group audio camera inet net_bt net_bt_admin net_bw_acct drmrpc mediadrm media sdcard_r system net_bt_stack ####
    #   google default ####
    #   group audio camera inet net_bt net_bt_admin net_bw_acct drmrpc mediadrm ####
    
        ioprio rt 4
    
    "【设备加密相关服务】"
    # One shot invocation to deal with encrypted volume.
    service defaultcrypto /system/bin/vdc --wait cryptfs mountdefaultencrypted
        disabled
        "【当服务退出时,不重启该服务】"
        oneshot
        # vold will set vold.decrypt to trigger_restart_framework (default
        # encryption) or trigger_restart_min_framework (other encryption)
    
    # One shot invocation to encrypt unencrypted volumes
    service encrypt /system/bin/vdc --wait cryptfs enablecrypto inplace default
        disabled
        oneshot
        # vold will set vold.decrypt to trigger_restart_framework (default
        # encryption)
    
    "【开机动画服务】"
    service bootanim /system/bin/bootanimation
        class core
        user graphics
    #    group graphics audio ####
        group graphics media audio ####
        disabled
        oneshot
    
    "【在Android系统中，PackageManagerService用于管理系统中的所有安装包信息及应用程序的安装卸载，但是应用程序的安装与卸载并非PackageManagerService来完成，而是通过PackageManagerService来访问installd服务来执行程序包的安装与卸载的。】"
    service installd /system/bin/installd
        class main
        socket installd stream 600 system system
    
    service flash_recovery /system/bin/install-recovery.sh
        class main
        seclabel u:r:install_recovery:s0
        oneshot
    
    "【vpn相关的服务】"
    service racoon /system/bin/racoon
        class main
        socket racoon stream 600 system system
        # IKE uses UDP port 500. Racoon will setuid to vpn after binding the port.
        group vpn net_admin inet
        disabled
        oneshot
    
    "【android中有mtpd命令可以连接vpn】"
    service mtpd /system/bin/mtpd
        class main
        socket mtpd stream 600 system system
        user vpn
        group vpn net_admin inet net_raw
        disabled
        oneshot
    
    service keystore /system/bin/keystore /data/misc/keystore
        class main
        user keystore
        group keystore drmrpc
    
    "【可以用dumpstate 获取设备的各种信息】"
    service dumpstate /system/bin/dumpstate -s
        class main
        socket dumpstate stream 0660 shell log
        disabled
        oneshot
    
    "【mdnsd 是多播 DNS 和 DNS 服务发现的守护程序。】"
    service mdnsd /system/bin/mdnsd
        class main
        user mdnsr
        group inet net_raw
        socket mdnsd stream 0660 mdnsr inet
        disabled
        oneshot
    
    "【触发关机流程继续往下走】"
    service pre-recovery /system/bin/uncrypt
        class main
        disabled
        "【当服务退出时,不重启该服务】"
        oneshot

启动顺序是on early-init -> init -> late-init -> boot，接下来就是各种服务的启动

## init进程的功能 ##

*  分析和运行所有的init.rc文件
 *  生成设备驱动节点（通过rc文件创建）
 *  处理子进程的终止(signal方式)
 *  提供属性服务

--------------------

# Zygote进程 #

在Android中，zygote是整个系统创建新进程的核心进程。在init进程启动后就会创建zygote进程；zygote进程在内部会先启动Dalvik虚拟机，继而加载一些必要的系统资源和系统类，最后进入一种监听状态。在之后的运作中，当其他系统模块（比如AMS）希望创建新进程时，只需向zygote进程发出请求，zygote进程监听到该请求后，会相应地fork出新的进程，于是这个新进程在初生之时，就先天具有了自己的Dalvik虚拟机以及系统资源

其实在早期的Android版本中，Zygote的启动命令直接是写在init.rc中的，但是随着硬件的不断升级换代，Android系统也要面对32位和64位机器同时存在的情况，所以对Zygote启动也需要根据不同情况对待

在init.rc顶部可以看到有这么一句话

> import /init.$\{ro.zygote\}.rc

这里会根据系统属性ro.zygote的值去加载不同的描述Zygote的rc脚本，比如

*  init.zygote32.rc
 *  init.zygote64.rc
 *  init.zygote32\_64.rc
 *  init.zygote64\_32.rc

以init.zygote64\_32.rc为例

service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote
        class main
        socket zygote stream 660 root system
        onrestart write /sys/android_power/request_state wake
        onrestart write /sys/power/state on
        onrestart restart audioserver
        onrestart restart cameraserver
        onrestart restart media
        onrestart restart netd
        writepid /dev/cpuset/foreground/tasks
     
    service zygote_secondary /system/bin/app_process32 -Xzygote /system/bin --zygote --socket-name=zygote_secondary
        class main
        socket zygote_secondary stream 660 root system
        onrestart restart zygote
        writepid /dev/cpuset/foreground/tasks

如上，可以看到服务名（进程名）是zygote，对应的可执行程序是app\_processXX，而且还创建了一个名为zygote的unix domain socket，类型是stream，这个socket是为了后面IPC所用；上面可以看到还有一个zygote\_secondary的进程，其实这是为了适配不同的abi型号

其中Zygote进程能够重启的地方有

*  servicemanager进程被杀
 *  surfaceflinger进程被杀
 *  Zygote进程自己被杀
 *  system\_server进程被杀

接下来看看zygote启动过程，zygote对应的可执行文件就是/system/bin/app\_processXX，也就是说系统启动时会执行到这个可执行文件的main()函数里

## main ##

int main(int argc, char* const argv[])
    {
        //Android运行时环境，传到的参数argv为“-Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server”
        AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));
        argc--; argv++; //忽略第一个参数
    
        int i;
        for (i = 0; i < argc; i++) {
            if (argv[i][0] != '-') {
                break;
            }
            if (argv[i][1] == '-' && argv[i][2] == 0) {
                ++i;
                break;
            }
            runtime.addOption(strdup(argv[i]));
        }
        //参数解析
        bool zygote = false;
        bool startSystemServer = false;
        bool application = false;
        String8 niceName;
        String8 className;
        ++i;
        while (i < argc) {
            const char* arg = argv[i++];
            if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
                zygote = true;
                //--zygote表示当前进程用于承载zygote
                //对于64位系统nice_name为zygote64; 32位系统为zygote
                niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
            } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
    	        //是否需要启动system server
                startSystemServer = true;
            } else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
    	        //启动进入独立的程序模式
                application = true;
            } else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
    	        //niceName 为当前进程别名，区别abi型号
                niceName.setTo(arg + 12);
            } else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {
                className.setTo(arg);
                break;
            } else {
                --i;
                break;
            }
        }
        Vector<String8> args;
        if (!className.isEmpty()) {
            // 运行application或tool程序
            args.add(application ? String8("application") : String8("tool"));
            runtime.setClassNameAndArgs(className, argc - i, argv + i);
        } else {
            //进入zygote模式，创建 /data/dalvik-cache路径
            maybeCreateDalvikCache();
            if (startSystemServer) {
                args.add(String8("start-system-server"));
            }
            char prop[PROP_VALUE_MAX];
            if (property_get(ABI_LIST_PROPERTY, prop, NULL) == 0) {
                return 11;
            }
            String8 abiFlag("--abi-list=");
            abiFlag.append(prop);
            args.add(abiFlag);
    
            for (; i < argc; ++i) {
                args.add(String8(argv[i]));
            }
        }
    
        //设置进程名
        if (!niceName.isEmpty()) {
            runtime.setArgv0(niceName.string());
            set_process_name(niceName.string());
        }
        if (zygote) {
            runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
        } else if (className) {
            runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
        } else {
            //没有指定类名或zygote，参数错误
            return 10;
        }
    }

根据传入参数的不同可以有两种启动方式，一个是 “com.android.internal.os.RuntimeInit”, 另一个是 ”com.android.internal.os.ZygoteInit", 对应RuntimeInit 和 ZygoteInit 两个类， 这两个类的主要区别在于Java端，可以明显看出，ZygoteInit 相比 RuntimeInit 多做了很多事情，比如说 “preload", “gc” 等等。但是在Native端，他们都做了相同的事， startVM() 和 startReg()

在当前场景中，init.rc指定了–zygote选项，并且args有添加start-system-server值，所以接下来执行

## AndroidRuntime::start ##

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
    {
        static const String8 startSystemServer("start-system-server");
    
        for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
            if (options[i] == startSystemServer) {
               const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;
            }
        }
        const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT");
        if (rootDir == NULL) {
            rootDir = "/system";
            if (!hasDir("/system")) {
                return;
            }
            setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);
        }
        JniInvocation jni_invocation;
        jni_invocation.Init(NULL);
        JNIEnv* env;
        // 虚拟机创建，主要篇幅是关于虚拟机参数的设置
        if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0) {
            return;
        }
        onVmCreated(env);
        // JNI方法注册
        if (startReg(env) < 0) {
            return;
        }
    
        jclass stringClass;
        jobjectArray strArray;
        jstring classNameStr;
    
        //等价 strArray= new String[options.size() + 1];
        stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
        strArray = env->NewObjectArray(options.size() + 1, stringClass, NULL);
    
        //等价 strArray[0] = "com.android.internal.os.ZygoteInit"
        classNameStr = env->NewStringUTF(className);
        env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);
    
        //等价 strArray[1] = "start-system-server"；
        //    strArray[2] = "--abi-list=xxx"；
        //其中xxx为系统响应的cpu架构类型，比如arm64-v8a.
        for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
            jstring optionsStr = env->NewStringUTF(options.itemAt(i).string());
            env->SetObjectArrayElement(strArray, i + 1, optionsStr);
        }
    
        //将"com.android.internal.os.ZygoteInit"转换为"com/android/internal/os/ZygoteInit"
        char* slashClassName = toSlashClassName(className);
        //找到Zygoteinit类
        jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
        if (startClass == NULL) {
            ...
        } else {
        //找到这个类后就继续找成员函数main方法的Mehtod ID
            jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
                "([Ljava/lang/String;)V");
            // 通过反射调用ZygoteInit.main()方法
            env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
        }
        //释放相应对象的内存空间
        free(slashClassName);
        mJavaVM->DetachCurrentThread();
        mJavaVM->DestroyJavaVM();
    }

## AndroidRuntime::startVm ##

int AndroidRuntime::startVm(JavaVM** pJavaVM, JNIEnv** pEnv, bool zygote)
    {
        // JNI检测功能，用于native层调用jni函数时进行常规检测，比较弱字符串格式是否符合要求，资源是否正确释放。该功能一般用于早期系统调试或手机Eng版，对于User版往往不会开启，引用该功能比较消耗系统CPU资源，降低系统性能。
        bool checkJni = false;
        property_get("dalvik.vm.checkjni", propBuf, "");
        if (strcmp(propBuf, "true") == 0) {
            checkJni = true;
        } else if (strcmp(propBuf, "false") != 0) {
            property_get("ro.kernel.android.checkjni", propBuf, "");
            if (propBuf[0] == '1') {
                checkJni = true;
            }
        }
        if (checkJni) {
            addOption("-Xcheck:jni");
        }
    
        //虚拟机产生的trace文件，主要用于分析系统问题，路径默认为/data/anr/traces.txt
        parseRuntimeOption("dalvik.vm.stack-trace-file", stackTraceFileBuf, "-Xstacktracefile:");
    
        //对于不同的软硬件环境，这些参数往往需要调整、优化，从而使系统达到最佳性能
        parseRuntimeOption("dalvik.vm.heapstartsize", heapstartsizeOptsBuf, "-Xms", "4m");
        parseRuntimeOption("dalvik.vm.heapsize", heapsizeOptsBuf, "-Xmx", "16m");
        parseRuntimeOption("dalvik.vm.heapgrowthlimit", heapgrowthlimitOptsBuf, "-XX:HeapGrowthLimit=");
        parseRuntimeOption("dalvik.vm.heapminfree", heapminfreeOptsBuf, "-XX:HeapMinFree=");
        parseRuntimeOption("dalvik.vm.heapmaxfree", heapmaxfreeOptsBuf, "-XX:HeapMaxFree=");
        parseRuntimeOption("dalvik.vm.heaptargetutilization",
                           heaptargetutilizationOptsBuf, "-XX:HeapTargetUtilization=");
        ...
    
        //preloaded-classes文件内容是由WritePreloadedClassFile.java生成的，
        //在ZygoteInit类中会预加载工作将其中的classes提前加载到内存，以提高系统性能
        if (!hasFile("/system/etc/preloaded-classes")) {
            return -1;
        }
    
        //初始化虚拟机
        if (JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, pEnv, &initArgs) < 0) {
            ALOGE("JNI_CreateJavaVM failed\n");
            return -1;
        }
    }

## AndroidRuntime::startReg ##

int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)
    {
        //设置线程创建方法为javaCreateThreadEtc 
        androidSetCreateThreadFunc((android_create_thread_fn) javaCreateThreadEtc);
    
        env->PushLocalFrame(200);
        //进程JNI方法的注册
        if (register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) < 0) {
            env->PopLocalFrame(NULL);
            return -1;
        }
        env->PopLocalFrame(NULL);
        return 0;
    }

总结一下Zygote native 进程做了哪些主要工作：

*  创建虚拟机–startVM
 *  注册JNI函数–startReg
 *  通过JNI知道Java层的com.android.internal.os.ZygoteInit 类，调用main 函数，进入java 世界

这就开始进入java层了

/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

## ZygoteInit.main ##

public static void main(String argv[]) {
        try {
            RuntimeInit.enableDdms(); //开启DDMS功能
            SamplingProfilerIntegration.start();
            boolean startSystemServer = false;
            String socketName = "zygote";
            String abiList = null;
            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]);
                }
            }
            ...
    
            registerZygoteSocket(socketName); //为Zygote注册socket
            preload(); // 预加载类和资源
            SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();
            gcAndFinalize(); //GC操作
            if (startSystemServer) {
                startSystemServer(abiList, socketName);//启动system_server
            }
            runSelectLoop(abiList); //进入循环模式
            closeServerSocket();
        } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
            caller.run(); //启动system_server中会讲到。
        } catch (RuntimeException ex) {
            closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

## ZygoteInit.registerZygoteSocket ##

private static void registerZygoteSocket(String socketName) {
        if (sServerSocket == null) {
            int fileDesc;
            final String fullSocketName = ANDROID_SOCKET_PREFIX + socketName;
            try {
                String env = System.getenv(fullSocketName);
                fileDesc = Integer.parseInt(env);
            } catch (RuntimeException ex) {
                ...
            }
    
            try {
                FileDescriptor fd = new FileDescriptor();
                fd.setInt$(fileDesc); //设置文件描述符
                sServerSocket = new LocalServerSocket(fd); //创建Socket的本地服务端
            } catch (IOException ex) {
                ...
            }
        }
    }

在这里就是实例化一个LocalServerSocket，这样zygote就可以作为服务端，不断的获取其它进程发送过来的请求

## ZygoteInit.preload ##

static void preload() {
        //预加载位于/system/etc/preloaded-classes文件中的类
        preloadClasses();
    
        //预加载资源，包含drawable和color资源
        preloadResources();
    
        //预加载OpenGL
        preloadOpenGL();
    
        //通过System.loadLibrary()方法，
        //预加载"android","compiler_rt","jnigraphics"这3个共享库
        preloadSharedLibraries();
    
        //预加载  文本连接符资源
        preloadTextResources();
    
        //仅用于zygote进程，用于内存共享的进程
        WebViewFactory.prepareWebViewInZygote();
    }

执行Zygote进程的初始化,对于类加载，采用反射机制Class.forName()方法来加载。对于资源加载，主要是 com.android.internal.R.array.preloaded\_drawables和com.android.internal.R.array.preloaded\_color\_state\_lists，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

## ZygoteInit.runSelectLoop ##

private static void runSelectLoop(String abiList) throws MethodAndArgsCaller {
        ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList<FileDescriptor>();
        ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList<ZygoteConnection>();
        //sServerSocket是socket通信中的服务端，即zygote进程。保存到fds[0]
        fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor());
        peers.add(null);
    
        while (true) {
            StructPollfd[] pollFds = new StructPollfd[fds.size()];
            for (int i = 0; i < pollFds.length; ++i) {
                pollFds[i] = new StructPollfd();
                pollFds[i].fd = fds.get(i);
                pollFds[i].events = (short) POLLIN;
            }
            try {
                 //处理轮询状态，当pollFds有事件到来则往下执行，否则阻塞在这里
                Os.poll(pollFds, -1);
            } catch (ErrnoException ex) {
                ...
            }
            
            for (int i = pollFds.length - 1; i >= 0; --i) {
                //采用I/O多路复用机制，当接收到客户端发出连接请求 或者数据处理请求到来，则往下执行；
                // 否则进入continue，跳出本次循环。
                if ((pollFds[i].revents & POLLIN) == 0) {
                    continue;
                }
                if (i == 0) {
                    //即fds[0]，代表的是sServerSocket，则意味着有客户端连接请求；
                    // 则创建ZygoteConnection对象,并添加到fds。
                    ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer(abiList);
                    peers.add(newPeer);
                    fds.add(newPeer.getFileDesciptor()); //添加到fds.
                } else {
                    //i>0，则代表通过socket接收来自对端的数据，并执行相应操作
                    boolean done = peers.get(i).runOnce();
                    if (done) {
                        peers.remove(i);
                        fds.remove(i); //处理完则从fds中移除该文件描述符
                    }
                }
            }
        }
    }

## ZygoteInit.acceptCommandPeer ##

private static ZygoteConnection acceptCommandPeer(String abiList) {
        try {
            return new ZygoteConnection(sServerSocket.accept(), abiList);
        } catch (IOException ex) {
            ...
        }
    }

## ZygoteConnection.runOnce ##

boolean runOnce() throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
    
        String args[];
        Arguments parsedArgs = null;
        FileDescriptor[] descriptors;
    
        try {
            //读取socket客户端发送过来的参数列表
            args = readArgumentList();
            descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();
        } catch (IOException ex) {
            ...
            return true;
        }
        ...
    
        try {
            //将binder客户端传递过来的参数，解析成Arguments对象格式
            parsedArgs = new Arguments(args);
            ...
            pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids,
                    parsedArgs.debugFlags, rlimits, parsedArgs.mountExternal, parsedArgs.seInfo,
                    parsedArgs.niceName, fdsToClose, parsedArgs.instructionSet,
                    parsedArgs.appDataDir);
        } catch (Exception e) {
            ...
        }
    
        try {
            if (pid == 0) {
                //子进程执行
                IoUtils.closeQuietly(serverPipeFd);
                serverPipeFd = null;
                //进入子进程流程
                handleChildProc(parsedArgs, descriptors, childPipeFd, newStderr);
                return true;
            } else {
                //父进程执行
                IoUtils.closeQuietly(childPipeFd);
                childPipeFd = null;
                return handleParentProc(pid, descriptors, serverPipeFd, parsedArgs);
            }
        } finally {
            IoUtils.closeQuietly(childPipeFd);
            IoUtils.closeQuietly(serverPipeFd);
        }
    }

接收客户端发送过来的connect()操作，Zygote作为服务端执行accept()操作。 再后面客户端调用write()写数据，Zygote进程调用read()读数据。

没有连接请求时会进入休眠状态，当有创建新进程的连接请求时，唤醒Zygote进程，创建Socket通道ZygoteConnection，然后执行ZygoteConnection的runOnce()方法。

## Zygote总结： ##

*  解析init.zygote.rc中的参数，创建AppRuntime并调用AppRuntime.start()方法
 *  调用AndroidRuntime的startVM()方法创建虚拟机，再调用startReg()注册JNI函数
 *  通过JNI方式调用ZygoteInit.main()，第一次进入Java世界
 *  registerZygoteSocket()建立socket通道，zygote作为通信的服务端，用于响应客户端请求
 *  preload()预加载通用类、drawable和color资源、openGL以及共享库以及WebView，用于提高app启动效率
 *  通过startSystemServer()，fork得力帮手system\_server进程，也是Java Framework的运行载体（下面讲到system server再详细讲解）
 *  调用runSelectLoop()，随时待命，当接收到请求创建新进程请求时立即唤醒并执行相应工作

--------------------

# System Server进程 #

system server进程和zygote进程可以说是Android世界中的两大最重要的进程，离开其中之一基本上系统就玩完了；基本上在Java Framework中的大多数服务都是在system server进程中一个线程的方式存在的，如下：

*  EntropyService 提供伪随机数
 *  PowerManagerService 电源管理服务
 *  ActivityManagerService 最核心的服务之一，管理 四大组件
 *  TelephonyRegistry 通过该服务注册电话模块的事件响应，比如重启、关闭、启动等
 *  PackageManagerService 程序包管理服务
 *  AccountManagerService 账户管理服务，是指联系人账户，而不是 Linux 系统的账户
 *  ContentService ContentProvider 服务，提供跨进程数据交换
 *  BatteryService 电池管理服务
 *  LightsService 自然光强度感应传感器服务
 *  VibratorService 震动器服务
 *  AlarmManagerService 定时器管理服务，提供定时提醒服务
 *  WindowManagerService Framework 最核心的服务之一，负责窗口管理
 *  BluetoothService 蓝牙服务
 *  DevicePolicyManagerService 提供一些系统级别的设置及属性
 *  StatusBarManagerService 状态栏管理服务
 *  ClipboardService 系统剪切板服务
 *  InputMethodManagerService 输入法管理服务
 *  NetStatService 网络状态服务
 *  NetworkManagementService 网络管理服务
 *  ConnectivityService 网络连接管理服务
 *  ThrottleService 暂不清楚其作用
 *  AccessibilityManagerService 辅助管理程序截获所有的用户输入，并根据这些输入给用户一些额外的反馈，起到辅助的效果
 *  MountService 挂载服务，可通过该服务调用 Linux 层面的 mount 程序
 *  NotificationManagerService 通知栏管理服务， Android 中的通知栏和状态栏在一起，只是界面上前者在左边，后者在右边
 *  DeviceStorageMonitorService 磁盘空间状态检测服务
 *  LocationManagerService 地理位置服务
 *  SearchManagerService 搜索管理服务
 *  DropBoxManagerService 通过该服务访问 Linux 层面的 Dropbox 程序
 *  WallpaperManagerService 墙纸管理服务，墙纸不等同于桌面背景，在 View 系统内部，墙纸可以作为任何窗口的背景
 *  AudioService 音频管理服务
 *  BackupManagerService 系统备份服务
 *  AppWidgetService Widget 服务
 *  RecognitionManagerService 身份识别服务
 *  DiskStatsService 磁盘统计服务

system server进程也是由zygote进程fork出来的，在上面的ZygoteInit.main方法中有如下代码

## ZygoteInit.main ##

public static void main(String argv[]) {
        try {
            if (startSystemServer) {
                startSystemServer(abiList, socketName);//启动system_server
            }
        } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
            caller.run(); //这一步很重要，接下来会讲到
        } catch (RuntimeException ex) {
            closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

## ZygoteInit.startSystemServer ##

private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
            throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
        ...
        //参数准备
        String args[] = {
            "--setuid=1000",
            "--setgid=1000",
            "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
            "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
            "--nice-name=system_server",
            "--runtime-args",
            "com.android.server.SystemServer",
        };
    
        ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;
        int pid;
        try {
            //用于解析参数，生成目标格式
            parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
            ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
            ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
    
            // fork子进程，该进程是system_server进程
            pid = Zygote.forkSystemServer(
                    parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                    parsedArgs.gids,
                    parsedArgs.debugFlags,
                    null,
                    parsedArgs.permittedCapabilities,
                    parsedArgs.effectiveCapabilities);
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
    
        //进入子进程system_server
        if (pid == 0) {
    	    //第二个zygote进程
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }
            // 完成system_server进程剩余的工作 
            handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }
        return true;
    }

这个方法先准备参数，然后fork新进程，对于有两个zygote进程情况，需等待第2个zygote创建完成

## Zygote.forkSystemServer ##

public static int forkSystemServer(int uid, int gid, int[] gids, int debugFlags,
            int[][] rlimits, long permittedCapabilities, long effectiveCapabilities) {
        VM_HOOKS.preFork();
        // 调用native方法fork system_server进程
        int pid = nativeForkSystemServer(
                uid, gid, gids, debugFlags, rlimits, permittedCapabilities, effectiveCapabilities);
        if (pid == 0) {
            Trace.setTracingEnabled(true);
        }
        VM_HOOKS.postForkCommon();
        return pid;
    }

nativeForkSystemServer()方法在AndroidRuntime.cpp中注册的，调用com\_android\_internal\_os\_Zygote.cpp中的register\_com\_android\_internal\_os\_Zygote()方法建立native方法的映射关系，所以接下来进入如下方法

## com\_android\_internal\_os\_Zygote.nativeForkSystemServer ##

static jint com_android_internal_os_Zygote_nativeForkSystemServer(
            JNIEnv* env, jclass, uid_t uid, gid_t gid, jintArray gids,
            jint debug_flags, jobjectArray rlimits, jlong permittedCapabilities,
            jlong effectiveCapabilities) {
      //fork子进程
      pid_t pid = ForkAndSpecializeCommon(env, uid, gid, gids,
                                          debug_flags, rlimits,
                                          permittedCapabilities, effectiveCapabilities,
                                          MOUNT_EXTERNAL_DEFAULT, NULL, NULL, true, NULL,
                                          NULL, NULL);
      if (pid > 0) {
          // zygote进程，检测system_server进程是否创建
          gSystemServerPid = pid;
          int status;
          if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) {
              //当system_server进程死亡后，重启zygote进程
              RuntimeAbort(env);
          }
      }
      return pid;
    }

当system\_server进程创建失败时，将会重启zygote进程。这里需要注意，对于Android 5.0以上系统，有两个zygote进程，分别是zygote、zygote64两个进程，system\_server的父进程，一般来说64位系统其父进程是zygote64进程

*  当kill system\_server进程后，只重启zygote64和system\_server，不重启zygote;
 *  当kill zygote64进程后，只重启zygote64和system\_server，也不重启zygote；
 *  当kill zygote进程，则重启zygote、zygote64以及system\_server。

## com\_android\_internal\_os\_Zygote.ForkAndSpecializeCommon ##

static pid_t ForkAndSpecializeCommon(JNIEnv* env, uid_t uid, gid_t gid, jintArray javaGids,
                                         jint debug_flags, jobjectArray javaRlimits,
                                         jlong permittedCapabilities, jlong effectiveCapabilities,
                                         jint mount_external,
                                         jstring java_se_info, jstring java_se_name,
                                         bool is_system_server, jintArray fdsToClose,
                                         jstring instructionSet, jstring dataDir) {
      SetSigChldHandler(); //设置子进程的signal信号处理函数
      pid_t pid = fork(); //fork子进程
      if (pid == 0) {
        //进入子进程
        DetachDescriptors(env, fdsToClose); //关闭并清除文件描述符
    
        if (!is_system_server) {
            //对于非system_server子进程，则创建进程组
            int rc = createProcessGroup(uid, getpid());
        }
        SetGids(env, javaGids); //设置设置group
        SetRLimits(env, javaRlimits); //设置资源limit
    
        int rc = setresgid(gid, gid, gid);
        rc = setresuid(uid, uid, uid);
    
        SetCapabilities(env, permittedCapabilities, effectiveCapabilities);
        SetSchedulerPolicy(env); //设置调度策略
    
         //selinux上下文
        rc = selinux_android_setcontext(uid, is_system_server, se_info_c_str, se_name_c_str);
    
        if (se_info_c_str == NULL && is_system_server) {
          se_name_c_str = "system_server";
        }
        if (se_info_c_str != NULL) {
          SetThreadName(se_name_c_str); //设置线程名为system_server，方便调试
        }
        UnsetSigChldHandler(); //设置子进程的signal信号处理函数为默认函数
        //等价于调用zygote.callPostForkChildHooks()
        env->CallStaticVoidMethod(gZygoteClass, gCallPostForkChildHooks, debug_flags,
                                  is_system_server ? NULL : instructionSet);
        ...
    
      } else if (pid > 0) {
        //进入父进程，即zygote进程
      }
      return pid;
    }
    
    int fork() {
      __bionic_atfork_run_prepare(); 
    
      pthread_internal_t* self = __get_thread();
    
      //fork期间，获取父进程pid，并使其缓存值无效
      pid_t parent_pid = self->invalidate_cached_pid();
      //系统调用
      int result = syscall(__NR_clone, FORK_FLAGS, NULL, NULL, NULL, &(self->tid));
      if (result == 0) {
        self->set_cached_pid(gettid());
        __bionic_atfork_run_child(); //fork完成执行子进程回调方法
      } else {
        self->set_cached_pid(parent_pid);
        __bionic_atfork_run_parent(); //fork完成执行父进程回调方法
      }
      return result;
    }

## fork ##

fork()采用copy on write技术，这是linux创建进程的标准方法，调用一次，返回两次，返回值有3种类型

*  父进程中，fork返回新创建的子进程的pid;
 *  子进程中，fork返回0；
 *  当出现错误时，fork返回负数。（当进程数超过上限或者系统内存不足时会出错）

fork()的主要工作是寻找空闲的进程号pid，然后从父进程拷贝进程信息，例如数据段和代码段，fork()后子进程要执行的代码等。 Zygote进程是所有Android进程的母体，包括system\_server和各个App进程。zygote利用fork()方法生成新进程，对于新进程A复用Zygote进程本身的资源，再加上新进程A相关的资源，构成新的应用进程A  
![在这里插入图片描述][70 1]

fork之后，操作系统会复制一个与父进程完全相同的子进程，虽说是父子关系，但是在操作系统看来，他们更像兄弟关系，这2个进程共享代码空间，但是数据空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也完全相同，子进程拥有父进程当前运行到的位置（两进程的程序计数器pc值相同，也就是说，子进程是从fork返回处开始执行的），但有一点不同，如果fork成功，子进程中fork的返回值是0，父进程中fork的返回值是子进程的进程号，如果fork不成功，父进程会返回错误。  
可以这样想象，2个进程一直同时运行，而且步调一致，在fork之后，他们就开始分别作不同的工作，正如fork原意【分支】一样

到此system\_server进程已完成了创建的所有工作，接下来开始了system\_server进程的真正工作。在前面startSystemServer()方法中，zygote进程执行完forkSystemServer()后，新创建出来的system\_server进程便进入handleSystemServerProcess()方法

## ZygoteInit.handleSystemServerProcess ##

private static void handleSystemServerProcess(
            ZygoteConnection.Arguments parsedArgs)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
    
        closeServerSocket(); //关闭父进程zygote复制而来的Socket
    
        Os.umask(S_IRWXG | S_IRWXO);
    
        if (parsedArgs.niceName != null) {
            Process.setArgV0(parsedArgs.niceName); //设置当前进程名为"system_server"
        }
    
        final String systemServerClasspath = Os.getenv("SYSTEMSERVERCLASSPATH");
        if (systemServerClasspath != null) {
            //执行dex优化操作
            performSystemServerDexOpt(systemServerClasspath);
        }
    
        if (parsedArgs.invokeWith != null) {
            String[] args = parsedArgs.remainingArgs;
    
            if (systemServerClasspath != null) {
                String[] amendedArgs = new String[args.length + 2];
                amendedArgs[0] = "-cp";
                amendedArgs[1] = systemServerClasspath;
                System.arraycopy(parsedArgs.remainingArgs, 0, amendedArgs, 2, parsedArgs.remainingArgs.length);
            }
            //启动应用进程
            WrapperInit.execApplication(parsedArgs.invokeWith,
                    parsedArgs.niceName, parsedArgs.targetSdkVersion,
                    VMRuntime.getCurrentInstructionSet(), null, args);
        } else {
            ClassLoader cl = null;
            if (systemServerClasspath != null) {
                创建类加载器，并赋予当前线程
                cl = new PathClassLoader(systemServerClasspath, ClassLoader.getSystemClassLoader());
                Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);
            }
    
            //system_server故进入此分支
            RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl);
        }
    }

## RuntimeInit.zygoteInit ##

public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
    
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "RuntimeInit");
        redirectLogStreams(); //重定向log输出
    
        commonInit(); // 通用的一些初始化
        nativeZygoteInit(); // zygote初始化 
        applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader); // 应用初始化
    }
    
    private static final void commonInit() {
        // 设置默认的未捕捉异常处理方法
        Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new UncaughtHandler());
    
        // 设置市区，中国时区为"Asia/Shanghai"
        TimezoneGetter.setInstance(new TimezoneGetter() {
            @Override
            public String getId() {
                return SystemProperties.get("persist.sys.timezone");
            }
        });
        TimeZone.setDefault(null);
    
        //重置log配置
        LogManager.getLogManager().reset();
        new AndroidConfig();
    
        // 设置默认的HTTP User-agent格式( "Dalvik/1.1.0 (Linux; U; Android 6.0.1；LenovoX3c70 Build/LMY47V)"),用于 HttpURLConnection
        String userAgent = getDefaultUserAgent();
        System.setProperty("http.agent", userAgent);
    
        // 设置socket的tag，用于网络流量统计
        NetworkManagementSocketTagger.install();
    }
    
    private static void applicationInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        //true代表应用程序退出时不调用AppRuntime.onExit()，否则会在退出前调用
        nativeSetExitWithoutCleanup(true);
    
        //设置虚拟机的内存利用率参数值为0.75
        VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.75f);
        VMRuntime.getRuntime().setTargetSdkVersion(targetSdkVersion);
    
        final Arguments args;
        try {
            args = new Arguments(argv); //解析参数
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            return;
        }
    
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
    
        //调用startClass的static方法 main() 此处args.startClass为”com.android.server.SystemServer”
        invokeStaticMain(args.startClass, args.startArgs, classLoader);
    }
    
    private static void invokeStaticMain(String className, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        Class<?> cl = Class.forName(className, true, classLoader);
        ...
    
        Method m;
        try {
            m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
        } catch (NoSuchMethodException ex) {
            ...
        } catch (SecurityException ex) {
            ...
        }
    
        //通过抛出异常，回到ZygoteInit.main()。这样做好处是能清空栈帧，提高栈帧利用率
        throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);
    }

重点看最后一个方法，通过反射获取SystemServer类的main方法参数，然后抛出MethodAndArgsCaller异常；但是抛出异常后怎么弄呢，我们知道一个方法抛异常，会一直走到调用方法，直到一个方法捕获了异常，这里就是开头讲的，在ZygoteInit.main方法捕获了异常然后去执行

## ZygoteInit.main ##

但是为啥没有直接在startSystemServer()或者上面的方法中直接调用SystemServer类的main方法，而是通过抛异常的方式处理呢？

我们知道，当一个函数抛出异常后，这个异常会依次传递给调用它的函数，直到这个异常被捕获，如果这个异常一直没有被处理，最终就会引起程序的崩溃。

程序都是由一个个函数组成的(除了汇编程序)，c/c++/java/…等高级语言编写的应用程序，在执行的时候，他们都拥有自己的栈空间（是一种先进后出的内存区域），用于存放函数的返回地址和函数的临时数据，每调用一个函数时，就会把函数的返回地址和相关数据压入栈中，当一个函数执行完后，就会从栈中弹出，cpu会根据函数的返回地址，执行上一个调用函数的下一条指令。

所以，在抛出异常后，如果异常没有在当前的函数中捕获，那么当前的函数执行就会异常的退出，从应用程序的栈弹出，并将这个异常传递给上一个函数，直到异常被捕获处理，否则，就会引起程序的崩溃。

因此，这里通过抛异常的方式启动主要是清理应用程序栈中ZygoteInit.main以上的函数栈帧，以实现当相应的main函数退出时，能直接退出整个应用程序

## ZygoteInit.MethodAndArgsCaller.run ##

public static class MethodAndArgsCaller extends Exception
                implements Runnable {
            /** 调用的方法 在上面的方法可知是main方法 */
            private final Method mMethod;
    
            /** 参数列表 */
            private final String[] mArgs;
    
            public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {
                mMethod = method;
                mArgs = args;
            }
    
            public void run() {
                try {
                    mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
                } catch (IllegalAccessException ex) {
                    throw new RuntimeException(ex);
                } catch (InvocationTargetException ex) {
                    Throwable cause = ex.getCause();
                    if (cause instanceof RuntimeException) {
                        throw (RuntimeException) cause;
                    } else if (cause instanceof Error) {
                        throw (Error) cause;
                    }
                    throw new RuntimeException(ex);
                }
            }
        }

可以看到这里根据传递过来的参数，可知此处通过反射机制调用的是SystemServer.main()方法；到此，总算是进入到了SystemServer类的main()方法

## SystemServer.main ##

public static void main(String[] args) {
            new SystemServer().run();
    }
    
    private void run() {
            try {
               	//如果系统时间比1970年早，那就设置为1970
                if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) {
                    SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME);
                }
    
                //变更虚拟机的库文件，对于Android 6.0默认采用的是libart.so
                SystemProperties.set("persist.sys.dalvik.vm.lib.2", VMRuntime.getRuntime().vmLibrary());
    
                //清除vm内存增长上限，由于启动过程需要较多的虚拟机内存空间
                VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit();
    
                //设置内存的可能有效使用率为0.8
                VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f);
    
                // 针对部分设备依赖于运行时就产生指纹信息，因此需要在开机完成前已经定义
                Build.ensureFingerprintProperty();
    
                //访问环境变量前，需要明确地指定用户
                Environment.setUserRequired(true);
    
                // Within the system server, any incoming Bundles should be defused
                // to avoid throwing BadParcelableException.
                BaseBundle.setShouldDefuse(true);
    
                //确保当前系统进程的binder调用，总是运行在前台优先级(foreground priority)
                BinderInternal.disableBackgroundScheduling(true);
    
                // 增加system_server中的binder线程数
                BinderInternal.setMaxThreads(sMaxBinderThreads);
    
                // 创建主线程looper 在当前线程运行
                android.os.Process.setThreadPriority(
                    android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
                android.os.Process.setCanSelfBackground(false);
                Looper.prepareMainLooper();
    
                //初始化android_servers库
                System.loadLibrary("android_servers");
    
                //检测上次关机过程是否失败
                performPendingShutdown();
    
                //初始化系统上下文
                //初始化系统上下文对象mSystemContext，并设置默认的主题,mSystemContext实际上是一个ContextImpl对象。
                //调用ActivityThread.systemMain()的时候，会调用ActivityThread.attach(true)，而在attach()里面，则创建了Application对象，并调用了Application.onCreate()。
                createSystemContext();
    
                //创建系统服务管理
                mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
                LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
            } finally {
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
            }
    
            //启动各种系统服务
            try {
    	        //引导服务
                startBootstrapServices();
                //核心服务
                startCoreServices();
                //其它服务
                startOtherServices();
            } catch (Throwable ex) {
                throw ex;
            } finally {
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
            }
    
            //开启消息循环
            Looper.loop();
            throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
        }

## system server进程总结： ##

*  zygote进程通过Zygote.forkSystemServer —> fork.fork()创建system server进程
 *  调用ZygoteInit.handleSystemServerProcess方法设置当前进程名为"system\_server"，执行dex优化操作，一些属性的初始化，设置binder线程
 *  通过抛出MethodAndArgsCaller异常，回到ZygoteInit.main()，在try catch中执行MethodAndArgsCaller.run；在这里通过反射执行SystemServer.main()方法
 *  在SystemServer.run方法中做一些设置，比如初始化系统上下文 ，创建SystemServiceManager，启动引导服务，启动核心服务，启动其他服务
 *  最后调用Looper.loop()，不断的从消息队列取出消息处理

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