Init 进程启动分析一

Android童话镇
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下面为你通俗易懂且详尽地总结 Android 系统启动中 Init 进程的启动过程，带你深入了解这个用户空间首个进程的关键作用：

一、内核启动 Init 进程：从内核到用户空间的「交接」

当 Linux 内核完成初始化后，会通过 run_init_process 函数寻找并启动用户空间的第一个进程 ——init 进程（进程号永远为 1）。

  • 查找路径：内核会按顺序在以下路径寻找 init 可执行文件：

    1. 根文件系统中的 /init（Android 设备通常放在这里）。
    2. 其他备用路径：/sbin/init → /etc/init → /bin/init → /bin/sh。

  • 执行逻辑：找到后直接执行，例如 AOSP 系统中 init 程序位于 /init，内核会加载并运行它。

二、Init 进程的入口：main 函数的「参数判断」

Init 进程的源码位于 system/core/init/main.cpp，其 main 函数会根据启动参数决定执行路径：

  1. 参数为 ueventd：启动内核事件守护进程（处理硬件热插拔事件）。
  2. 参数为 subcontext：处理子上下文环境（如特定服务的初始化）。
  3. 参数为 selinux_setup：进入 SELinux 设置阶段（SELinux 是 Android 的安全策略系统）。
  4. 参数为 second_stage：进入第二阶段初始化（后续详述）。
  5. 无参数：直接进入 第一阶段初始化（FirstStageMain） 。
    关键点：内核启动 init 时不带参数，因此默认执行 FirstStageMain。

三、Init 第一阶段：FirstStageMain 的核心任务

第一阶段的目标是搭建最小系统环境，为后续服务启动做准备，主要分为以下步骤：

1. 设置崩溃重启机制（InstallRebootSignalHandlers）

  • 作用：监听致命信号（如 SIGABRT、SIGSEGV），一旦 init 崩溃，直接重启到 Bootloader（开发模式下），避免系统卡死。
  • 原理：通过 sigaction 注册信号处理函数，子进程崩溃时直接退出，父进程（init）崩溃时触发系统重启。

2. 挂载虚拟文件系统（核心操作）

Init 会挂载多个内存型文件系统，这些系统不占用磁盘空间，用于临时存储系统运行时数据：

  • tmpfs 挂载：

    • /dev：存储硬件设备节点（如键盘、屏幕驱动）。
    • /mnt、/apex：临时挂载点，用于存放厂商分区或动态库。

  • devpts 挂载：

    • /dev/pts：管理虚拟终端（如 SSH 连接时的终端设备）。

  • proc 挂载：

    • /proc：暴露内核进程信息（如 proc/cmdline 存储启动参数）。

  • sysfs 挂载：

    • /sys：提供硬件设备的属性接口（如读取电池状态）。

  • selinuxfs 挂载：

    • /sys/fs/selinux：存储 SELinux 策略文件。

类比：这些挂载相当于在内存中搭建了一个「临时仓库」，存放系统运行必需的「工具和清单」。

3. 重定向标准输入输出（SetStdioToDevNull）

  • 操作：将 stdin（输入）、stdout（输出）、stderr（错误）重定向到 /dev/null（黑洞设备）。
  • 原因：Init 作为后台进程，不需要用户交互，避免无关输出干扰系统日志。

4. 初始化内核日志（InitKernelLogging）

  • 问题：Init 启动时，Android 日志系统（Logcat）尚未就绪，如何记录日志？

  • 解决方案：

    • 通过 KernelLogger 将日志写入 /dev/kmsg（内核消息缓冲区）。
    • 后续可通过 logcat -b kernel 查看这些早期日志。

  • 实现：

    • 格式化日志内容（如 <级别>标签: 消息），通过 writev 系统调用写入内核缓冲区。

5. 挂载关键分区（DoFirstStageMount）

  • 目标：挂载 /system（系统分区）、/vendor（厂商分区）等核心分区。

  • 流程：

    1. AVB 校验：通过 Android Verified Boot（AVB）验证分区完整性，防止篡改。
    2. 设备初始化：创建逻辑分区（如加密分区解密）。
    3. 实际挂载：将分区挂载到指定路径，供后续服务读取文件（如 SELinux 策略、系统二进制文件）。

6. 进入第二阶段：execv 重新执行 init

第一阶段最后，通过 execv 带参数 selinux_setup 重新执行 init 程序，进入第二阶段初始化：

c

const char* path = "/system/bin/init";
const char* args[] = {path, "selinux_setup", nullptr};
execv(path, const_cast<char**>(args)); // 切换到第二阶段

作用：第一阶段完成底层环境搭建，第二阶段负责启动系统服务、解析 init.rc 脚本等更高层任务。

四、关键知识点总结

  1. Init 进程的地位：

    • 它是用户空间的「根进程」，所有应用和服务都由它启动。
    • 分为两阶段初始化：第一阶段构建最小系统环境，第二阶段启动核心服务。

  2. 虚拟文件系统的作用：

    • tmpfs/devpts/proc/sysfs 是系统运行的基础设施，分别用于设备管理、进程信息、硬件属性等。

  3. 日志与安全机制：

    • 早期日志通过内核缓冲区记录，确保可追溯。
    • AVB 校验和 SELinux 设置是 Android 系统安全的基石，防止恶意篡改和越权访问。

  4. 阶段切换的本质：

    • 通过 execv 重新执行 init 程序并传递参数，实现代码逻辑的「分段执行」，避免单阶段过于臃肿。

五、类比说明

Init 进程的启动类似「搭建舞台」：

  • 第一阶段：先搬来舞台框架（挂载文件系统）、准备基础设备（创建设备节点）、拉上幕布（重定向输入输出），并测试音响（日志系统）。

  • 第二阶段：幕布拉开后，开始表演真正的节目 —— 启动演员（系统服务）、执行剧本（init.rc 脚本），最终呈现完整的系统功能。

通过这两个阶段，Init 进程逐步将 Android 系统从「内核控制」过渡到「用户空间主导」，为后续 Zygote、SystemServer 等进程的启动铺平道路。

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