Android Framwork ---system_server进程(上)

/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/
  - ZygoteInit.java
  - RuntimeInit.java
  - Zygote.java

/frameworks/base/core/services/java/com/android/server/
  - SystemServer.java

/frameworks/base/core/jni/
  - com_android_internal_os_Zygote.cpp
  - AndroidRuntime.cpp

/frameworks/base/cmds/app_process/App_main.cpp

启动流程

SystemServer由Zygote fork生成的，进程名为system_server，该进程承载着framework的核心服务。 Android Framwork ---Zygote进程 （下）中讲到Zygote启动过程中会调用startSystemServer()，可知startSystemServer()函数是system_server启动流程的起点， 启动流程图如下：

上图前4步骤（即颜色为紫色的流程）运行在是Zygote进程，从第5步（即颜色为蓝色的流程）ZygoteInit.handleSystemServerProcess开始是运行在新创建的system_server，这是fork机制实现的（fork会返回2次）。下面从startSystemServer()开始讲解详细启动流程。

1. startSystemServer

private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName) throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
    ...
    //参数准备
    String args[] = {
        "--setuid=1000",
        "--setgid=1000",
        "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
        "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
        "--nice-name=system_server",
        "--runtime-args",
        "com.android.server.SystemServer",
    };

    ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;
    int pid;
    try {
        //用于解析参数，生成目标格式
        parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);

        // fork子进程，该进程是system_server进程
        pid = Zygote.forkSystemServer(
                parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                parsedArgs.gids,
                parsedArgs.debugFlags,
                null,
                parsedArgs.permittedCapabilities,
                parsedArgs.effectiveCapabilities);
    } catch (IllegalArgumentException ex) {
        throw new RuntimeException(ex);
    }
	
    //进入子进程system_server
    if (pid == 0) {
        if (hasSecondZygote(abiList)) {
            waitForSecondaryZygote(socketName);
        }
        // 完成system_server进程剩余的工作
        handleSystemServerProcess(parsedArgs);
    }
    return true;
}

准备参数并fork新进程，从上面可以看出system server进程参数信息为uid=1000,gid=1000,进程名为sytem_server，从zygote进程fork新进程后，需要关闭zygote原有的socket。另外，对于有两个zygote进程情况，需等待第2个zygote创建完成。

2 forkSystemServer

public static int forkSystemServer(int uid, int gid, int[] gids, int debugFlags, int[][] rlimits, long permittedCapabilities, long effectiveCapabilities) {
    VM_HOOKS.preFork();
    // 调用native方法fork system_server进程
    int pid = nativeForkSystemServer(
            uid, gid, gids, debugFlags, rlimits, permittedCapabilities, effectiveCapabilities);
    if (pid == 0) {
        Trace.setTracingEnabled(true);
    }
    VM_HOOKS.postForkCommon();
    return pid;
}

nativeForkSystemServer()方法在AndroidRuntime.cpp中注册的，调用com_android_internal_os_Zygote.cpp中的register_com_android_internal_os_Zygote()方法建立native方法的映射关系

3. nativeForkSystemServer

static jint com_android_internal_os_Zygote_nativeForkSystemServer(
        JNIEnv* env, jclass, uid_t uid, gid_t gid, jintArray gids,
        jint debug_flags, jobjectArray rlimits, jlong permittedCapabilities,
        jlong effectiveCapabilities) {
  //fork子进程
  pid_t pid = ForkAndSpecializeCommon(env, uid, gid, gids,
                                      debug_flags, rlimits,
                                      permittedCapabilities, effectiveCapabilities,
                                      MOUNT_EXTERNAL_DEFAULT, NULL, NULL, true, NULL,
                                      NULL, NULL);
  if (pid > 0) {
      // zygote进程，检测system_server进程是否创建
      gSystemServerPid = pid;
      int status;
      if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) {
          //当system_server进程死亡后，重启zygote进程
          RuntimeAbort(env);
      }
  }
  return pid;
}

当system_server进程创建失败时，将会重启zygote进程。

4. ForkAndSpecializeCommon

static pid_t ForkAndSpecializeCommon(JNIEnv* env, uid_t uid, gid_t gid, jintArray javaGids, jint debug_flags, jobjectArray javaRlimits, jlong permittedCapabilities, jlong effectiveCapabilities, jint mount_external, jstring java_se_info, jstring java_se_name, bool is_system_server, jintArray fdsToClose, jstring instructionSet, jstring dataDir) {
  SetSigChldHandler(); //设置子进程的signal信号处理函数
  pid_t pid = fork(); //fork子进程
  if (pid == 0) {
    //进入子进程
    DetachDescriptors(env, fdsToClose); //关闭并清除文件描述符
    if (!is_system_server) {
        //对于非system_server子进程，则创建进程组
        int rc = createProcessGroup(uid, getpid());
    }

    if (se_info_c_str == NULL && is_system_server) {
      se_name_c_str = "system_server";
    }
    if (se_info_c_str != NULL) {
      SetThreadName(se_name_c_str); //设置线程名为system_server，方便调试
    }
    UnsetSigChldHandler(); //设置子进程的signal信号处理函数为默认函数
    //等价于调用zygote.callPostForkChildHooks()
    env->CallStaticVoidMethod(gZygoteClass, gCallPostForkChildHooks, debug_flags,
                              is_system_server ? NULL : instructionSet);

  } else if (pid > 0) {
    //进入父进程，即zygote进程
  }
  return pid;
}

fork()创建新进程，采用copy on write方式，这是linux创建进程的标准方法，会有两次return,对于pid==0为子进程的返回，对于pid>0为父进程的返回。 到此system_server进程已完成了创建的所有工作，接下来开始了system_server进程的真正工作。在前面startSystemServer()方法中，zygote进程执行完forkSystemServer()后，新创建出来的system_server进程便进入handleSystemServerProcess()方法。

5. handleSystemServerProcess

private static void handleSystemServerProcess( ZygoteConnection.Arguments parsedArgs) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
    closeServerSocket(); //关闭父进程zygote复制而来的Socket
    if (parsedArgs.niceName != null) {
        Process.setArgV0(parsedArgs.niceName); //设置当前进程名为"system_server"
    }
    final String systemServerClasspath = Os.getenv("SYSTEMSERVERCLASSPATH");
    if (systemServerClasspath != null) {
        //执行dex优化操作
        performSystemServerDexOpt(systemServerClasspath);
    }

    if (parsedArgs.invokeWith != null) {
        String[] args = parsedArgs.remainingArgs;
        if (systemServerClasspath != null) {
            String[] amendedArgs = new String[args.length + 2];
            amendedArgs[0] = "-cp";
            amendedArgs[1] = systemServerClasspath;
            System.arraycopy(parsedArgs.remainingArgs, 0, amendedArgs, 2, parsedArgs.remainingArgs.length);
        }
        //启动应用进程
        WrapperInit.execApplication(parsedArgs.invokeWith,
                parsedArgs.niceName, parsedArgs.targetSdkVersion,
                VMRuntime.getCurrentInstructionSet(), null, args);
    } else {
        ClassLoader cl = null;
        if (systemServerClasspath != null) {
            // 创建类加载器，并赋予当前线程
            cl = new PathClassLoader(systemServerClasspath, ClassLoader.getSystemClassLoader());
            Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);
        }

        //system_server故进入此分支
        RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl);
    }
}

此处systemServerClasspath环境变量主要有/system/framework/目录下的services.jar，ethernet-service.jar, wifi-service.jar这3个文件。performSystemServerDexOpt将classPath字符串中的apk，分别进行dex优化操作。真正执行优化工作通过socket通信将相应的命令参数，发送给installd来完成。

6 zygoteInit

public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
    commonInit(); // 通用的一些初始化
    nativeZygoteInit(); // zygote初始化
    applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader); // 应用初始化
}

Android Framwork ---system_server进程(下)