Android启动过程深刻解析

本文主要解决如下几个问题：

• 当按下Android设备电源键时究竟发生了什么？

• Android的启动过程是怎么样的？

• 什么是Linux内核？

• 桌面系统linux内核与Android系统linux内核有什么区别？

• 什么是引导装载程序？

• 什么是Zygote？

• 什么是X86以及ARM linux？

• 什么是init.rc?

• 什么是系统服务？

  Android是一个基于Linux的开源操做系统。x86（x86是一系列的基于intel 8086 CPU的计算机微处理器指令集架构）是linux内核部署最多见的系统。然而，全部的Android设备都是运行在ARM处理器（ARM 源自进阶精简指令集机器，源自ARM架构）上，除了英特尔的Xolo设备(http://xolo.in/xolo-x900-features)。Xolo来源自凌动1.6GHz x86处理器。Android设备或者嵌入设备或者基于linux的ARM设备的启动过程与桌面版本相比稍微有些差异。

当你按下电源开关后Android设备执行了如下步骤。

第一步：启动电源以及系统启动

当电源按下，引导芯片代码开始从预约义的地方（固化在ROM）开始执行。加载引导程序到RAM，而后执行。

第二步：引导程序

引导程序是在Android操做系统开始运行前的一个小程序。引导程序是运行的第一个程序，所以它是针对特定的主板与芯片的。设备制造商要么使用很受欢迎的引导程序好比redboot、uboot、qi bootloader或者开发本身的引导程序，它不是Android操做系统的一部分。引导程序是OEM厂商或者运营商加锁和限制的地方。

引导程序分两个阶段执行。第一个阶段，检测外部的RAM以及加载对第二阶段有用的程序；第二阶段，引导程序设置网络、内存等等。这些对于运行内核是必要的，为了达到特殊的目标，引导程序能够根据配置参数或者输入数据设置内核。

Android引导程序能够在\bootable\bootloader\legacy\usbloader找到。
传统的加载器包含的个文件，须要在这里说明：

1. init.s初始化堆栈，清零BBS段，调用main.c的_main()函数；

2. main.c初始化硬件（闹钟、主板、键盘、控制台），建立linux标签。

第三步：内核

Android内核与桌面linux内核启动的方式差很少。内核启动时，设置缓存、被保护存储器、计划列表，加载驱动。当内核完成系统设置，它首先在系统文件中寻找”init”文件，而后启动root进程或者系统的第一个进程。

第四步：init进程

init是第一个进程，咱们能够说它是root进程或者说有进程的父进程。init进程有两个责任，一是挂载目录，好比/sys、/dev、/proc，二是运行init.rc脚本。

• init进程能够在/system/core/init找到。

• init.rc文件能够在/system/core/rootdir/init.rc找到。

• readme.txt能够在/system/core/init/readme.txt找到。

对于init.rc文件，Android中有特定的格式以及规则。在Android中，咱们叫作Android初始化语言。
Android初始化语言由四大类型的声明组成，即Actions（动做）、Commands（命令）、Services（服务）、以及Options（选项）。

Action（动做）：动做是以命令流程命名的，有一个触发器决定动做是否发生。

on <trigger>

     < command >

     < command >

     < command >

Service（服务）：服务是init进程启动的程序、当服务退出时init进程会视状况重启服务。

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

     < option >

     < option >

     ...

Options（选项）：选项是对服务的描述。它们影响init进程如何以及什么时候启动服务。

我们来看看默认的init.rc文件。这里我只列出了主要的事件以及服务。

在这个阶段你能够在设备的屏幕上看到“Android”logo了。

第五步：

在Java中，咱们知道不一样的虚拟机实例会为不一样的应用分配不一样的内存。假如Android应用应该尽量快地启动，但若是Android系统为每个应用启动不一样的Dalvik虚拟机实例，就会消耗大量的内存以及时间。所以，为了克服这个问题，Android系统创造了”Zygote”。Zygote让Dalvik虚拟机共享代码、低内存占用以及最小的启动时间成为可能。Zygote是一个虚拟器进程，正如咱们在前一个步骤所说的在系统引导的时候启动。Zygote预加载以及初始化核心库类。一般，这些核心类通常是只读的，也是Android SDK或者核心框架的一部分。在Java虚拟机中，每个实例都有它本身的核心库类文件和堆对象的拷贝。

Zygote加载进程

1. 加载ZygoteInit类，源代码：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

2. registerZygoteSocket()为zygote命令链接注册一个服务器套接字。

3. preloadClassed “preloaded-classes”是一个简单的包含一系列须要预加载类的文本文件，你能够在<Android Source>/frameworks/base找到“preloaded-classes”文件。

4. preloadResources() preloadResources也意味着本地主题、布局以及android.R文件中包含的全部东西都会用这个方法加载。

在这个阶段，你能够看到启动动画。

第六步：系统服务或服务

完成了上面几步以后，运行环境请求Zygote运行系统服务。系统服务同时使用native以及java编写，系统服务能够认为是一个进程。同一个系统服务在Android SDK能够以System Services形式得到。系统服务包含了全部的System Services。

Zygote建立新的进程去启动系统服务。你能够在ZygoteInit类的”startSystemServer”方法中找到源代码。

核心服务：

• 启动电源管理器；

• 建立Activity管理器；

• 启动电话注册；

• 启动包管理器；

• 设置Activity管理服务为系统进程；

• 启动上下文管理器；

• 启动系统Context Providers；

• 启动电池服务；

• 启动定时管理器；

• 启动传感服务；

• 启动窗口管理器；

• 启动蓝牙服务；

• 启动挂载服务。

其余服务：

• 启动状态栏服务；

• 启动硬件服务；

• 启动网络状态服务；

• 启动网络链接服务；

• 启动通知管理器；

• 启动设备存储监视服务；

• 启动定位管理器；

• 启动搜索服务；

• 启动剪切板服务；

• 启动登记服务；

• 启动壁纸服务；

• 启动音频服务；

• 启动耳机监听；

• 启动AdbSettingsObserver（处理adb命令）。

第七步：引导完成

一旦系统服务在内存中跑起来了，Android就完成了引导过程。在这个时候“ACTION_BOOT_COMPLETED”开机启动广播就会发出去。