Android N 的开机启动流程概述

原地址：https://blog.csdn.net/h655370/article/details/77727554

图片展示了Android的五层架构，从上到下依次是：应用层，应用框架层，库层，运行时层以及Linux内核层。而Android的启动流程是自下而上的，大体上分为三个阶段：1. BootLoader引导；2. 启动Kernel；3. 启动Android。如果再细化一点，则如下图所示：

Android的启动过程可以分为两个阶段，第一阶段是Linux的启动，第二阶段才是Android的启动。上图中1、2、3是linux启动的过程，从4开始就是android启动的过程。 
 下面我详细描述一下过程：

Step 1. Boot Rom 【个人理解是一种芯片】
 当按开机键的时候，引导芯片开始从固化在ROM的预设代码开始执行，然后加载引导程序到RAM【随机存储器】。

Step 2. Bootloader 
 BootLoader，又称为引导程序，是嵌入式系统在加电后执行的第一段代码。主要有检查RAM【就是把操作系统映像文件拷贝到RAM中去，然后跳转到它的入口处去执行，我们称之为启动加载模式，该过程没有用户的介入，是它正常工作的模式。】，初始化硬件参数等功能，当然它的最终目的是启动操作系统运行。

文件路径：/bootable/bootloader/legacy/

Step 3. 初始化Kernel 
 接着就进入C语言编写的结构无关的代码了。这个入口的函数是start_kernel函数。start_kernel 函数完成了内核的大部分初始化工作。实际上，可以将start_kernel 函数看做内核的main函数。start_kernel函数执行到最后调用了reset_init函数进行后续的初始化。 reset_init函数最主要的任务就是启动内核线程kernel_init。kernel_init函数将完成设备驱动程序的初始化，并调用init_post函数启动用户空间的init进程。到init_post函数为止，内核的初始化已经基本完成。

文件路径：/kernel_imx/init/main.c

简单的说，内核加载进内存后，将首先进入内核引导阶段，在内核引导阶段的最后，调用start_kernel进入内核启动阶段，主要是完成内核的大部分初始化工作。start_kernel会最终启动用户空间的init进程。

Step 4. init进程 
 当初始化内核之后，就会启动一个相当重要的祖先进程，也就是init进程，在Linux中所有的进程都是由init进程直接或间接fork出来的。init进程负责创建系统中最关键的几个核心daemon(守护)进程，尤其是zygote和servicemanager。前者是android启动的第一个dalvik 虚拟机，它将负责启动Java世界的进程；后者是BInder通信的基础。另外，它还提供了property service（属性服务），类似于windows系统的注册表服务。

 在Android系统中，会有个init.rc脚本。init进程一启动就会读取并解析这个脚本文件，把其中的元素整理成自己的数据结构（链表）。

 换句话说， init进程负责解析init.rc配置文件，开启系统守护进程。两个最重要的守护进程是zygote进程和servicemanager，zygote是Android启动的第一个Dalvik虚拟机，servicemanager是Binder通讯的基础。

文件路径： /system/core/init/init.c
/system/core/rootdir/init.rc
/system/core/init/readme.txt

Step 5. Zygote进程 
 当init进程创建之后，会fork出一个Zygote进程，这个进程是所有Java进程的父进程。我们知道，Linux是基于C的，而Android是基于Java的（当然底层也是C）。所以这里就会fork出一个Zygote Java进程用来fork出其他的进程。在zygote开启的时候，会调用ZygoteInit.main()进行初始化。zygote虚拟机启动子进程system_server，同时也可以看出zygote中定义了一个Socket，用于接收ActivityManagerService启动应用程序的请求。

文件路径：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

Step 6. SystemServer进程 
 前面ZygoteInit.java里面通过startSystemServer() fork出了SystemServer进程，这个进程在整个的Android中非常重要，它和Zygote进程一样，是Android Framework层的两大重要进程。系统里面重要的服务都是在这个进程里面开启的，例如AMS, WindowsManager, PackageManagerService等等都是由这个SystemServer fork出来的。在下面SystemServer 的代码中可以看到，这些服务如何开启和具体开启了哪些服务。

文件路径：/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

从SystemServer.java文件代码中可以看出，在SystemServer进程开启的时候，就会初始化ActivityManagerService 。同时，会加载本地系统的服务库，调用createSystemContext()创建系统上下文，创建ActivityThread及开启各种服务等等。 
 也就是说在system_server中开启了核心系统服务，并将系统服务添加到ServiceManager中，然后系统进入SystemReady状态。

Step 7. Home Activity

 上面ActivityManagerService 开启之后，会调用finishBooting() ，完成引导过程，同时发送开机广播。

文件路径：/frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

 之后就会启动Home程序，完成系统界面的加载与显示。

其实这一步远比上面所说的复杂，具体步骤是：

1、在systemReady状态，ActivityManagerService会与zygote的Socket通信，请求启动Home。
2、zygote收到AMS的连接请求后，执行runSelectLoopMode处理请求。
3、zygote处理请求会通过forkAndSpecialize启动新的应用进程，并最终启动Home。

Android的开机启动流程就完成了。

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总结一下整个开机启动流程：

Step1 系统加电，执行bootloader。Bootloader负责初始化软件运行所需要的最小硬件环境，最后加载内核到内存。 
Step2 内核加载进内存后，将首先进入内核引导阶段，在内核引导阶段的最后，调用start_kernel进入内核启动阶段。start_kernel最终启动用户空间的init程序。 
Step3 init程序负责解析init.rc配置文件，开启系统守护进程。两个最重要的守护进程是zygote进程和ServiceManager，zygote是Android启动的第一个Dalvik虚拟机，ServiceManager是Binder通讯的基础。 
Step4 zygote虚拟机启动子进程system_server，在system_server中开启了核心系统服务，并将系统服务添加到ServiceManager中，然后系统进入SystemReady状态。 
Step5 在SystemReady状态，ActivityManagerService与zygote中的socket通信，通过zygote启动home应用，进入系统桌面。

从Step3开始，init启动后，上层的实现。

Step1 init启动的核心Daemon服务包括Android的第一个Dalvik虚拟机zygote。 
Step2 zygote定义一个socket，用于接受ActivityManagerService启动应用的请求。 
Step3 zygote通过fork系统调用创建system_server进程 
Step4 在system_server进程中，将会启动系统核心服务以及其他服务。 
Step5 系统服务启动后会注册到ServiceManager中，用于Binder通信。 
Step6 ActivityManagerService进入systemReady状态。 
Step7 在systemReady状态，ActivityManagerService会与zygote的Socket通信，请求启动Home。 
Step8 zygote收到AMS的连接请求后，执行runSelectLoopMode处理请求。 
Step9 zygote处理请求会通过forkAndSpecialize启动新的应用进程，并最终启动Home。