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@guhuizaifeiyang 2017-09-27T09:24:12.000000Z 字数 6621 阅读 1819

init进程的执行过程分析

开关机流程

Init进程，它是Linux内核启动之后运行的第一个进程。它的进程号是1，并且生命周期贯穿整个linux 内核运行的始终。
linux中所有其它的进程的共同祖先均为init进程，可以通过“adb shell ps | grep init”查看进程号。
Android init进程的入口文件在system/core/init/init.cpp中，由于init是命令行程序，所以分析init.cpp首先应从main函数开始：

时序图：
此处输入图片的描述

main()

system/core/init/init.cpp

  1. "ueventd"和"watchdogd"执行的是另外的入口
  2. 挂载文件系统
  3. 屏蔽标准的输入输出/初始化内核log系统，初始化log系统。
  4. selinux初始化
  5. 重新设置属性
  6. 处理子进程kill时的情况
  7. 加载default.prop中的属性
  8. 解析init.rc
  1. int main(int argc, char** argv) {
  2.     // (1) "ueventd"和"watchdogd"执行的是另外的入口
  3.     if (!strcmp(basename(argv[0]), "ueventd")) {
  4.         return ueventd_main(argc, argv);
  5.     }
  7.     if (!strcmp(basename(argv[0]), "watchdogd")) {
  8.         return watchdogd_main(argc, argv);
  9.     }
  11.     /* umask是Linux函数，用来控制权限。文件的默认权限是644，目录是755。umask(0)表示赋予文件和目录所有的默认权限，即不去除任何权限。*/
  12.     // Clear the umask.
  13.     umask(0);
  15.     // 添加PATH=_PATH_DEFPATH _PATH_DEFPATH="/usr/bin:/bin"
  16.     add_environment("PATH", _PATH_DEFPATH);
  18.     bool is_first_stage = (argc == 1) || (strcmp(argv[1], "--second-stage") != 0);
  20.     // Get the basic filesystem setup we need put together in the initramdisk
  21.     // on / and then we'll let the rc file figure out the rest.
  22.     // (2) 挂载文件系统
  23.     if (is_first_stage) {
  24.         // 挂载tmpfs文件系统
  25.         mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755");
  26.         mkdir("/dev/pts", 0755);
  27.         mkdir("/dev/socket", 0755);
  28.         // 挂载devpts文件系统
  29.         mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL);
  30.         #define MAKE_STR(x) __STRING(x)
  31.         // 挂载proc文件系统
  32.         mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC));
  33.         // 挂载sysfs文件系统
  34.         mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
  35.     }
  37.     // We must have some place other than / to create the device nodes for
  38.     // kmsg and null, otherwise we won't be able to remount / read-only
  39.     // later on. Now that tmpfs is mounted on /dev, we can actually talk
  40.     // to the outside world.
  41.     // (3) 屏蔽标准的输入输出/初始化内核log系统，初始化log系统。
  42.     open_devnull_stdio();
  43.     klog_init(); // 创建/dev/kmsg，保存内核log。
  44.     klog_set_level(KLOG_NOTICE_LEVEL); // 设置log级别为5
  46.     // 首次启动is_first_stage=first stage，再次启动is_first_stage=second stage。
  47.     NOTICE("init %s started!\n", is_first_stage ? "first stage" : "second stage");
  49.     if (!is_first_stage) {
  50.         // Indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc.
  51.         close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000));
  53.         // 初始化属性（具体实现，还有待探究）
  54.         property_init();
  56.         // If arguments are passed both on the command line and in DT,
  57.         // properties set in DT always have priority over the command-line ones.
  58.         // （待探究）
  59.         process_kernel_dt();
  60.         process_kernel_cmdline();
  62.         // Propagate the kernel variables to internal variables
  63.         // used by init as well as the current required properties.
  64.         export_kernel_boot_props();
  65.     }
  67.     // Set up SELinux, including loading the SELinux policy if we're in the kernel domain.
  68.     // (4) selinux初始化（待探究）
  69.     /* selinux有两种工作模式：
  70.     1、"permissive"，所有的操作都被允许（即没有MAC），但是如果违反权限的话，会记录日志
  71.     2、"enforcing"，所有操作都会进行权限检查。在一般的终端中，应该工作于enforing模式
  72.     adb shell getenforce 查看selinux模式
  73.     adb shell setenforce 0 命令进入permissive模式
  74.     adb shell setenforce 1 命令进入Enforcing模式 */
  75.     selinux_initialize(is_first_stage);
  77.     // If we're in the kernel domain, re-exec init to transition to the init domain now
  78.     // that the SELinux policy has been loaded.
  79.     // (5) 重新设置属性
  80.     if (is_first_stage) {
  81.         if (restorecon("/init") == -1) { // restorecon命令用来恢复SELinux文件属性
  83. 来自: http://man.linuxde.net/restorecon
  84.             ERROR("restorecon failed: %s\n", strerror(errno));
  85.             security_failure();
  86.         }
  87.         char* path = argv[0];
  88.         char* args[] = { path, const_cast<char*>("--second-stage"), nullptr }; //设置参数--second-stage
  89.         // 执行init进程，重新进入main函数
  90.         if (execv(path, args) == -1) {
  91.             ERROR("execv(\"%s\") failed: %s\n", path, strerror(errno));
  92.             security_failure();
  93.         }
  94.     }
  96.     // These directories were necessarily created before initial policy load
  97.     // and therefore need their security context restored to the proper value.
  98.     // This must happen before /dev is populated by ueventd.
  99.     NOTICE("Running restorecon...\n");
  100.     restorecon("/dev");
  101.     restorecon("/dev/socket");
  102.     restorecon("/dev/__properties__");
  103.     restorecon("/property_contexts");
  104.     restorecon_recursive("/sys");
  106.     // 创建epoll句柄（暂时不清楚用途）
  107.     epoll_fd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
  108.     if (epoll_fd == -1) {
  109.         ERROR("epoll_create1 failed: %s\n", strerror(errno));
  110.         exit(1);
  111.     }
  113.     // (6) signal_handler_init函数就是处理子进程kill时的情况
  114.     signal_handler_init();
  116.     // (7) 加载default.prop中的属性
  117.     property_load_boot_defaults();
  118.     // 读取"ro.oem_unlock_supported"属性值
  119.     export_oem_lock_status();
  120.     // start_property_service函数创建了socket，然后监听，并且调用register_epoll_handler函数把socket的fd放入了epoll中。
  121.     start_property_service();
  123.     const BuiltinFunctionMap function_map;
  124.     Action::set_function_map(&function_map);
  126.     // (8) 解析init.rc
  127.     Parser& parser = Parser::GetInstance();
  128.     parser.AddSectionParser("service",std::make_unique<ServiceParser>());
  129.     parser.AddSectionParser("on", std::make_unique<ActionParser>());
  130.     parser.AddSectionParser("import", std::make_unique<ImportParser>());
  131.     parser.ParseConfig("/init.rc");
  133.     // ...
  135.     return 0;
  136. }

open_devnull_stdio()

Util.cpp

  1. void open_devnull_stdio(void)
  2. {
  3.     // Try to avoid the mknod() call if we can. Since SELinux makes
  4.     // a /dev/null replacement available for free, let's use it.
  5.     int fd = open("/sys/fs/selinux/null", O_RDWR);
  6.     if (fd == -1) {
  7.         // OOPS, /sys/fs/selinux/null isn't available, likely because
  8.         // /sys/fs/selinux isn't mounted. Fall back to mknod.
  9.         static const char *name = "/dev/__null__";
  10.         if (mknod(name, S_IFCHR | 0600, (1 << 8) | 3) == 0) {
  11.             fd = open(name, O_RDWR);
  12.             unlink(name);
  13.         }
  14.         if (fd == -1) {
  15.             exit(1);
  16.         }
  17.     }
  19.     dup2(fd, 0); // 复制文件描述符fd到0（标准输入）
  20.     dup2(fd, 1); // 复制文件描述符fd到1（标准输出）
  21.     dup2(fd, 2); // 复制文件描述符fd到2（错误输出）
  22.     if (fd > 2) {
  23.         close(fd);
  24.     }
  25. }

这个函数调用dup函数把标准输入，输出，错误输出都重定位到/dev/null，如果需要在后面的程序中看到打印的话需要屏蔽这个函数。

klog_init()

Klog.c

  1. void klog_init(void) {
  2.     if (klog_fd >= 0) return; /* Already initialized */
  4.     klog_fd = open("/dev/kmsg", O_WRONLY | O_CLOEXEC);
  5.     if (klog_fd >= 0) {
  6.         return;
  7.     }
  9.     static const char* name = "/dev/__kmsg__";
  10.     if (mknod(name, S_IFCHR | 0600, (1 << 8) | 11) == 0) {
  11.         klog_fd = open(name, O_WRONLY | O_CLOEXEC);
  12.         unlink(name);
  13.     }
  14. }

创建/dev/kmsg/，保存内核的log。

property_init()

property_service.cpp

  1. void property_init() {
  2.     if (__system_property_area_init()) {
  3.         ERROR("Failed to initialize property area\n");
  4.         exit(1);
  5.     }
  6. }
  9. bionic\libc\bionic\System_properties.cpp
  10. int __system_property_area_init()
  11. {
  12.     free_and_unmap_contexts();
  13.     mkdir(property_filename, S_IRWXU | S_IRGRP | S_IXGRP | S_IROTH | S_IXOTH);
  14.     if (!initialize_properties()) {
  15.         return -1;
  16.     }
  17.     bool open_failed = false;
  18.     bool fsetxattr_failed = false;
  19.     list_foreach(contexts, [&fsetxattr_failed, &open_failed](context_node* l) {
  20.         if (!l->open(true, &fsetxattr_failed)) {
  21.             open_failed = true;
  22.         }
  23.     });
  24.     if (open_failed || !map_system_property_area(true, &fsetxattr_failed)) {
  25.         free_and_unmap_contexts();
  26.         return -1;
  27.     }
  28.     initialized = true;
  29.     return fsetxattr_failed ? -2 : 0;
  30. }

signal_handler_init()

Note：init是一个守护进程，为了防止init的子进程成为僵尸进程(zombie process)，需要init在子进程结束时获取子进程的结束码，通过结束码将程序表中的子进程移除，防止成为僵尸进程的子进程占用程序表的空间（程序表的空间达到上限时，系统就不能再启动新的进程了，会引起严重的系统问题）。

system/core/init/Singal_handler.cpp

  1. void signal_handler_init() {
  2.     // // 在linux当中，父进程是通过捕捉SIGCHLD信号来得知子进程运行结束的情况
  3.     // Create a signalling mechanism for SIGCHLD.
  4.     int s[2];
  5.     if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC, 0, s) == -1) {
  6.         ERROR("socketpair failed: %s\n", strerror(errno));
  7.         exit(1);
  8.     }
  10.     signal_write_fd = s[0];
  11.     signal_read_fd = s[1];
  13.     // Write to signal_write_fd if we catch SIGCHLD.
  14.     struct sigaction act;
  15.     memset(&act, 0, sizeof(act));
  16.     act.sa_handler = SIGCHLD_handler;
  17.     act.sa_flags = SA_NOCLDSTOP;
  18.     sigaction(SIGCHLD, &act, 0);
  20.     ServiceManager::GetInstance().ReapAnyOutstandingChildren();
  22.     register_epoll_handler(signal_read_fd, handle_signal);
  23. }

Android启动篇 — init原理（一）

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