Zygote的启动流程

发布于:2022-11-09 ⋅ 阅读:(18) ⋅ 点赞:(0) ⋅ 评论:(0)

说到Zygote如何启动,那就要从盘古开天地开始说起。。。。。。

对不起跑题了,实际上对于Zygote的启动,在刚开机时就已经在谋划了

init.Zygote32(64).rc

首先在驱动层加载完毕后,首先会启动init进程,也就是用户进程。在system/core/init/init.cpp中会对init.rc文件进行解析,之后会孵化出一些进程和一些重要服务,最后会创建一个Zygote进程。我们可以看到在init.rc文件中会有这样两行
在这里插入图片描述
他的意思就是在这里,现在我们可以通过基于文件的加密为设备启动zygote。
那么Zygote启动的相关文件又分为几种,具体看是多少位的进程。
关于这一点,差距不大,加载的文件不一样,但是内容是大体相近的。
当然,具体还是要看文件内容是否有区别,在作本篇文章时用的机器没有区别
读取的目标文件会在/build/target/product/core_xx_bit.mk中间展示,所以我们到这个类去看

PRODUCT_VENDOR_PROPERTIES += ro.zygote=zygote64_32

根据这行代码以及注释我们可以得知,读取的目标文件是init.zygote64_32.rc,这代表这将允许64位应用程序,但仍然只能使用32位的JNI编译所有应用程序。因为要对32位的软件进行兼容,所以选择了64位为主,32位为辅的Zygote属性。

# /system/bin指代虚拟机所在目录 --zygote为虚拟机执行的入口
service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote
    class main
    priority -20
    user root
    group root readproc reserved_disk
    socket zygote stream 660 root system
    #上面这个zygote代表zygote创建时产生的socket的名字,权限为600,用户名为root,用户组为system
    socket usap_pool_primary stream 660 root system
    # 下面所以带onrestart命令的行表示在服务重启时会执行的命令
    onrestart exec_background - system system -- /system/bin/vdc volume abort_fuse
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart audioserver
    onrestart restart cameraserver
    onrestart restart media
    onrestart restart netd
    onrestart restart wificond
    task_profiles ProcessCapacityHigh MaxPerformance
    critical window=${zygote.critical_window.minute:-off} target=zygote-fatal

service zygote_secondary /system/bin/app_process32 -Xzygote /system/bin --zygote --socket-name=zygote_secondary --enable-lazy-preload
    class main
    priority -20
    user root
    group root readproc reserved_disk
    socket zygote_secondary stream 660 root system
    socket usap_pool_secondary stream 660 root system
    onrestart restart zygote
    task_profiles ProcessCapacityHigh MaxPerformance

所以我们可以发现,在这个.rc文件里面创立了两个新的service,为别为zygote和zygote_secondary,分别执行的是64位程序和32位程序。

app_main.cpp

在上面这个文件里面,不知道大家有没有发现,它的可执行文件也给我们写出来了,那就是/system/bin/app_process32以及/system/bin/app_process64.
app_process64和app_process32由frameworks/base/cmds/app_process文件夹内部文件生成,app_process64的执行入口是目录下的app_main.cpp中的main函数

frameworks/base.cmds/app_process/app_main.cpp

#if defined(__LP64__)
static const char ABI_LIST_PROPERTY[] = "ro.product.cpu.abilist64";
static const char ZYGOTE_NICE_NAME[] = "zygote64";
#else
static const char ABI_LIST_PROPERTY[] = "ro.product.cpu.abilist32";
static const char ZYGOTE_NICE_NAME[] = "zygote";
#endif

int main(int argc, char* const argv[])
{
    if (!LOG_NDEBUG) {
      String8 argv_String;
      for (int i = 0; i < argc; ++i) {
        argv_String.append("\"");
        argv_String.append(argv[i]);
        argv_String.append("\" ");
      }
      ALOGV("app_process main with argv: %s", argv_String.string());
    }
	
	//之后会创建有AppRuntime对象runtime
    AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));
    // Process command line arguments
    // ignore argv[0]
    argc--;
    argv++;
    
    const char* spaced_commands[] = { "-cp", "-classpath" };
    // Allow "spaced commands" to be succeeded by exactly 1 argument (regardless of -s).
    bool known_command = false;

    int i;
    for (i = 0; i < argc; i++) {
        if (known_command == true) {
          runtime.addOption(strdup(argv[i]));
          // The static analyzer gets upset that we don't ever free the above
          // string. Since the allocation is from main, leaking it doesn't seem
          // problematic. NOLINTNEXTLINE
          ALOGV("app_process main add known option '%s'", argv[i]);
          known_command = false;
          continue;
        }

        for (int j = 0;
             j < static_cast<int>(sizeof(spaced_commands) / sizeof(spaced_commands[0]));
             ++j) {
          if (strcmp(argv[i], spaced_commands[j]) == 0) {
            known_command = true;
            ALOGV("app_process main found known command '%s'", argv[i]);
          }
        }
		//begin
		//在这个begin到end的部分,就是用来过滤开头是“-”的参数,把开头不是“-”和开头是“--"的去掉
        if (argv[i][0] != '-') {
            break;
        }
        if (argv[i][1] == '-' && argv[i][2] == 0) {
            ++i; // Skip --.
            break;
        }
		//end
		
        runtime.addOption(strdup(argv[i]));
        // The static analyzer gets upset that we don't ever free the above
        // string. Since the allocation is from main, leaking it doesn't seem
        // problematic. NOLINTNEXTLINE
        ALOGV("app_process main add option '%s'", argv[i]);
    }

    //  解析运行时参数。在第一次未被识别的选项时停止。
    bool zygote = false;
    bool startSystemServer = false;
    bool application = false;
    String8 niceName;
    String8 className;

    ++i;  // 跳过未使用的父目录参数
    while (i < argc) {
        const char* arg = argv[i++];
        if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
        	//是否存在--zygote参数
            //设置zygot参数为true,代表启动zygote模式
            zygote = true;
            //将nicename设为zygote或者zygote64
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
        } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
         	//启动zygot模式存在--start-system-server,将startSystemServer设置为true
            startSystemServer = true;
        } else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
        	//启动zygote模式不存在
            application = true;
        } else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
        	//启动zygote不存在
            niceName.setTo(arg + 12);
        } else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {
        	//启动zygote不存在
            className.setTo(arg);
            break;
        } else {
            --i;
            break;
        }
    }
    //运行上面代码之后,参数将会变为
    //zygote=true,niceName = ZYGOTE_NICE_NAME,startSystemServer = true

    Vector<String8> args;
    if (!className.isEmpty()) {
        //我们不在zygote中,我们需要传递给RuntimeInit的唯一参数是应用程序参数。
        //将其他参数传至函数main()
        args.add(application ? String8("application") : String8("tool"));
        runtime.setClassNameAndArgs(className, argc - i, argv + i);

        if (!LOG_NDEBUG) {
          String8 restOfArgs;
          char* const* argv_new = argv + i;
          int argc_new = argc - i;
          for (int k = 0; k < argc_new; ++k) {
            restOfArgs.append("\"");
            restOfArgs.append(argv_new[k]);
            restOfArgs.append("\" ");
          }
          ALOGV("Class name = %s, args = %s", className.string(), restOfArgs.string());
        }
    } else {
        // 启动zygote时
        maybeCreateDalvikCache();

        if (startSystemServer) {
        	//启动时挂载的参数
            args.add(String8("start-system-server"));
        }

        char prop[PROP_VALUE_MAX];
        if (property_get(ABI_LIST_PROPERTY, prop, NULL) == 0) {
            LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: Unable to determine ABI list from property %s.",
                ABI_LIST_PROPERTY);
            return 11;
        }

        String8 abiFlag("--abi-list=");
        abiFlag.append(prop);
        args.add(abiFlag);

       	//在zygote启动过程中,将所有剩余的参数传给zygote.main()中
        for (; i < argc; ++i) {
            args.add(String8(argv[i]));
        }
    }

    if (!niceName.isEmpty()) {
    	//启动zygote时不成立
        runtime.setArgv0(niceName.string(), true /* setProcName */);
    }

    if (zygote) {//启动zygote时成立,调用这个方法,调用到zygoteinit,并传入参数
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    } else if (className) {
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
    } else {
        fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
        app_usage();
        LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
    }
}

根据这段代码我们得知,在最后zygote启动的时候,我们使用 runtime.start(“com.android.internal.os.ZygoteInit”, args, zygote);这句代码去调用,这里的runtime是 AppRuntime类,而它继承自AndroidRuntime对象

AndroidRuntime

AppRuntime中的start方法没有进行实现,实际上就是调用的AndroidRuntime中的start方法

frameworks/base/core/init/AndroidRuntime.cpp

//	启动Android运行时。这涉及启动虚拟机并在由 “className” 命名的类中调用 “静态void main(String[] args)” 方法。
//这里的start方法有三个参数:要启动的类名,参数,是否为zygote
void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{
    ALOGD(">>>>>> START %s uid %d <<<<<<\n",
            className != NULL ? className : "(unknown)", getuid());

    static const String8 startSystemServer("start-system-server");
    // 这是否为最主要的zygote,也就是初始zygote,意味着这个zygote会fork出其他的系统服务,默认为false
    bool primary_zygote = false;

    	//startSystemServer==true表示运行时已过时(也就是已经进行过了),不能从init运行。
    	//rc不再存在,所以我们在这里打印引导启动事件。
        for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
        if (options[i] == startSystemServer) {
            primary_zygote = true;
           //通过引导跟踪进度
           const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;
           LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,  ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
           addBootEvent("boot_progress_start");
        }
    }

    const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT");
    if (rootDir == NULL) {
        rootDir = "/system";
        if (!hasDir("/system")) {
            LOG_FATAL("No root directory specified, and /system does not exist.");
            return;
        }
        setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);
    }

    const char* artRootDir = getenv("ANDROID_ART_ROOT");
    if (artRootDir == NULL) {
        LOG_FATAL("No ART directory specified with ANDROID_ART_ROOT environment variable.");
        return;
    }

    const char* i18nRootDir = getenv("ANDROID_I18N_ROOT");
    if (i18nRootDir == NULL) {
        LOG_FATAL("No runtime directory specified with ANDROID_I18N_ROOT environment variable.");
        return;
    }

    const char* tzdataRootDir = getenv("ANDROID_TZDATA_ROOT");
    if (tzdataRootDir == NULL) {
        LOG_FATAL("No tz data directory specified with ANDROID_TZDATA_ROOT environment variable.");
        return;
    }

    //const char* kernelHack = getenv("LD_ASSUME_KERNEL");
    //ALOGD("Found LD_ASSUME_KERNEL='%s'\n", kernelHack);

    //启动虚拟机
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
    if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote, primary_zygote) != 0) {
        return;
    }
    onVmCreated(env);

   	//在这里注册Android功能,如果注册队列小于0,则这个函数直接返回,不能注册所有的Android方法
    if (startReg(env) < 0) {
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;
    }

    //注册一个数组来保存类名以及选项字符串参数
    jclass stringClass;
    jobjectArray strArray;
    jstring classNameStr;

    stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
    assert(stringClass != NULL);
    strArray = env->NewObjectArray(options.size() + 1, stringClass, NULL);
    assert(strArray != NULL);
    classNameStr = env->NewStringUTF(className);
    assert(classNameStr != NULL);
    env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);

    for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
        jstring optionsStr = env->NewStringUTF(options.itemAt(i).string());
        assert(optionsStr != NULL);
        env->SetObjectArrayElement(strArray, i + 1, optionsStr);
    }

    /*
     * Start VM.  This thread becomes the main thread of the VM, and will
     * not return until the VM exits.
     */
    char* slashClassName = toSlashClassName(className != NULL ? className : "");
    jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
    if (startClass == NULL) {
        ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
        /* keep going */
    } else {
        jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
            "([Ljava/lang/String;)V");
        if (startMeth == NULL) {
            ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
            /* keep going */
        } else {
        	//在这里调用ZygoteInit.main函数
            env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);

#if 0
            if (env->ExceptionCheck())
                threadExitUncaughtException(env);
#endif
        }
    }
    free(slashClassName);

    ALOGD("Shutting down VM\n");
    if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)
        ALOGW("Warning: unable to detach main thread\n");
    if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)
        ALOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\n");
}

根据源码得出AndroidRuntime.start内可分为如下几步:

  • 设置了rootDir的目录为/system;
  • 通过startVm(&mJavaVM, &env, zygote)启动了虚拟机;
  • 调用startReg(env)注册jni函数;
  • 创建字符串数组来保存类和设置选项
  • 将生成的字符串数组传入并调用ZygoteInit.main方法

Zygoteinit.main

这是zygote的入口点。它创建Zygote服务器,加载资源,并处理相关的其他任务。

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

    public static void main(String[] argv) {
        ZygoteServer zygoteServer = null;

        // 标记zygote的开始,这确保线程会抛出一个错误
        ZygoteHooks.startZygoteNoThreadCreation();

        // Zygote会进入自己的线程组
        try {
            Os.setpgid(0, 0);
        } catch (ErrnoException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to setpgid(0,0)", ex);
        }

        Runnable caller;
        try {
            // Store now for StatsLogging later.
            final long startTime = SystemClock.elapsedRealtime();
            final boolean isRuntimeRestarted = "1".equals(
                    SystemProperties.get("sys.boot_completed"));

            String bootTimeTag = Process.is64Bit() ? "Zygote64Timing" : "Zygote32Timing";
            TimingsTraceLog bootTimingsTraceLog = new TimingsTraceLog(bootTimeTag,
                    Trace.TRACE_TAG_DALVIK);
            bootTimingsTraceLog.traceBegin("ZygoteInit");
            RuntimeInit.preForkInit();

            boolean startSystemServer = false;
            //设置socket名字为zygote
            String zygoteSocketName = "zygote";
            String abiList = null;
            //这里是启用懒加载,如果在配置里没有"--enable-lazy-preload"就不要开启,一定要设置为false
            boolean enableLazyPreload = false;
            for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
                if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
                    startSystemServer = true;
                } else if ("--enable-lazy-preload".equals(argv[i])) {
                    enableLazyPreload = 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)) {
                    zygoteSocketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
                } else {
                    throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
                }
            }

            final boolean isPrimaryZygote = zygoteSocketName.equals(Zygote.PRIMARY_SOCKET_NAME);
            if (!isRuntimeRestarted) {
                if (isPrimaryZygote) {
                    FrameworkStatsLog.write(FrameworkStatsLog.BOOT_TIME_EVENT_ELAPSED_TIME_REPORTED,
                            BOOT_TIME_EVENT_ELAPSED_TIME__EVENT__ZYGOTE_INIT_START,
                            startTime);
                } else if (zygoteSocketName.equals(Zygote.SECONDARY_SOCKET_NAME)) {
                    FrameworkStatsLog.write(FrameworkStatsLog.BOOT_TIME_EVENT_ELAPSED_TIME_REPORTED,
                            BOOT_TIME_EVENT_ELAPSED_TIME__EVENT__SECONDARY_ZYGOTE_INIT_START,
                            startTime);
                }
            }

            if (abiList == null) {
                throw new RuntimeException("No ABI list supplied.");
            }

            //有些配置急切被加载就不能懒加载,要预先加载资源
            if (!enableLazyPreload) {
                bootTimingsTraceLog.traceBegin("ZygotePreload");
                EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
                        SystemClock.uptimeMillis());
                /// M: Added for BOOTPROF
                addBootEvent("Zygote:Preload Start");
                /// @}
                preload(bootTimingsTraceLog);
                EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
                        SystemClock.uptimeMillis());
                bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // ZygotePreload
            }

            // 启动后做一次垃圾回收
            bootTimingsTraceLog.traceBegin("PostZygoteInitGC");
            gcAndFinalize();
            bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // PostZygoteInitGC

            bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // ZygoteInit

            Zygote.initNativeState(isPrimaryZygote);

            /// M: Added for BOOTPROF
            addBootEvent("Zygote:Preload End");
            /// @}
            ZygoteHooks.stopZygoteNoThreadCreation();
			
			//注册zygote服务
            zygoteServer = new ZygoteServer(isPrimaryZygote);

            if (startSystemServer) {
                Runnable r = forkSystemServer(abiList, zygoteSocketName, zygoteServer);

                // {@code r == null} in the parent (zygote) process, and {@code r != null} in the
                // child (system_server) process.
                if (r != null) {
                    r.run();
                    return;
                }
            }

            Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");

            // The select loop returns early in the child process after a fork and
            // loops forever in the zygote.
            caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
        } catch (Throwable ex) {
            Log.e(TAG, "System zygote died with fatal exception", ex);
            throw ex;
        } finally {
            if (zygoteServer != null) {
                zygoteServer.closeServerSocket();
            }
        }

        // We're in the child process and have exited the select loop. Proceed to execute the
        // command.
        if (caller != null) {
            caller.run();
        }
    }

enableLazyPreload

在这里插入图片描述
在这个函数里面,我们预加载了一些资源
在这里插入图片描述
我们呢看到preloadClasses()函数上来
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里我们就找到PRELOADED_CLASSES,在这个类里面就是加载了我们最常用的那些资源类
在这里插入图片描述
接着就会把读到的这些文件一个一个读取并加载进去,这个文件有1w多行,我就随便截个图了。

最后的循环

现在,我们把main函数里面的最后一段单独提取出来

       caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
        } catch (Throwable ex) {
            Log.e(TAG, "System zygote died with fatal exception", ex);
            throw ex;
        } finally {
            if (zygoteServer != null) {
                zygoteServer.closeServerSocket();
            }
        }

在这个时候,我们的启动已经完成了,接下来它会无限的进行循环等待Activity管理服务ActivityManagerService(AMS)请求Zygote进程创建新的应用程序进程。

总结

Zygote进程启动总结:

  • 启动Zygote进程
  • 创建虚拟机,为Java虚拟机注册JNI方法
  • 通过JNI调用ZygoteInit的main函数,进入Java框架层
  • 通过registerZygoteSocket方法创建服务端Socket,通过funSelectLoop方法等待AMS请求
  • 启动SystemServer进程