Android系统启动流程简述

开机.png

从系统角度看,Android启动过程分为3个大阶段:

  1. Bootloader 引导阶段;
  2. 装载和启动Linux内核阶段;
  3. 启动Android系统阶段;

总的来说,系统启动流程是先通电,然后进入BootLoader引导阶段,然后再启动linux系统,然后再启动Android系统各进程。由底层开始启动,逐步启动上层的过程。

1. Bootloader 引导阶段

Android 系统虽然也是基于 Linux 系统的,但是由于 Android 属于嵌入式设备,并没有像 PC 那样的 BIOS 程序。 取而代之的是 Bootloader —— 系统启动加载器。

开机时,最先启动 Bootloader(系统启动加载器), 用来初始化基本的硬件设备(如 CPU、内存、Flash等)并且建立内存空间映射,为装载Linux内核准备好合适的运行环境。一旦Linux内核装载完毕,Bootloader将会从内存中清除掉。

如果在Bootloader运行期间,按下指定按键,将会进入Fastboot或Recovery模式。

Fastboot是Android设计的一套通过USB来更新Android分区映像的协议,方便开发人员快速更新指定分区。

Recovery是Android特有的升级系统。利用Recovery模式可以进行恢复出厂设置,或者执行OTA、补丁和固件升级。进入Recovery模式实际上是启动了一个文本模式的Linux。

2. 装载和启动Linux内核阶段

boot.img是Android系统启动所必须加载的文件, boot.img 存放的就是Linux内核和一个根文件系统。

Bootloader会把boot.img映像装载进内存,Linux内核会执行整个系统的初始化,然后装载根文件系统,最后启动Init进程。

3. 启动Android系统阶段

Linux内核加载完后,首先启动系统的第一个进程Init进程。
Init进程启动过程中,会解析Linux的配置脚本init.rc文件。根据init.rc文件的内容,Init进程会执行以下行为:

  • 装载Android的文件系统
  • 创建系统目录
  • 初始化属性系统
  • 启动Android系统重要的守护进程,像USB守护进程、debug守护进程、adb守护进程、vold守护进程、rild守护进程、ServiceManager、MediaServer等
  • 启动Zygote进程

最后,Init进程也会作为守护进程来执行修改属性请求,重启崩溃的进程等操作。

守护进程(daemon)是一类在后台运行的特殊进程,用于执行特定的系统任务。很多守护进程在系统引导的时候启动,并且一直运行直到系统关闭。另一些只在需要的时候才启动,完成任务后就自动结束。

USB守护进程来管理USB连接。

adb守护进程来管理ADB连接。

调试器守护进程(debuggerd)来管理调试进程请求(dump memory等等)。

射频接口层守护进程(rild)来管理与射频的通信。

Vold是volume Daemon,即Volume守护进程,用来管理Android中存储类的热拔插事件。如:手机usb以MTP或者传输照片方式插拔PC端后磁盘数据的挂卸载,设备开关机过程中存储设备各分区的挂卸载等。mount过程中,涉及到的磁盘数据的安全加密(FDE/FBE),文件节点与目录的创建,文件系统的垃圾清理等模块,也由Vold进行控制。

ServiceManager的主要作用是管理Binder服务,负责Binder服务的注册与查找。ServcieManager 是一个守护进程,这个进程会一直存在于后台。当SystemServer启动AMS,WMS,PMS等服务的时候,会将服务的binder注册到ServiceManager中,由ServiceManager来进行统一的保存。当某个进程如App进程想调用AMS和其他进程通信的时候,就会去ServiceManager中获取AMS的binder,然后通过这个binder来调用AMS的代码进行相关的操作。

MediaServer由Init进程启动。它包含了一些多媒体相关的本地Binder服务,包括:CameraService、AudioFlingerService、MediaPlayerService、AudioPolicyService。

Init进程初始化结束时,会启动Zygote进程。Zygote进程负责fork出应用进程,是所有应用进程的父进程Zygote进程初始化时会创建Android 虚拟机、预装载系统的资源文件和Java类所有从Zygote进程fork出的用户进程都将继承和共享这些预加载的资源,不用浪费时间重新加载,加快的应用程序的启动过程,启动结束后,Zygote进程也将变为守护进程,负责响应启动APK的请求。
对Zygote的理解:https://www.jianshu.com/p/14f664091872

4. 启动SystemServer

SystemServer是Zygote进程fork出的第一个进程,也是整个Android系统的核心进程,SystemServer中运行着Android系统大部分的Binder服务,SystemServer首先启动本地服务SensorManager,接着启动包括ActivityManagerService、WindowsManagerService、PackageManagerService在内的所有Java服务。

5. 启动Launcher

SystemServer加载完所有的Java服务后,最后会调用ActivityManagerService的SystemReady()方法在SystemReady()方法中,会发出Intent<android.intent,category.HOME>凡是响应这个Intent的apk都会运行起来,一般Launcher应用才会去响应这个Intent。

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