Android 文件系统移栽_Android

Android 文件系统移植

转载作者：汕头大学—黄珠唐?? 时间：2009 年10 月29 日

?????? 主要介绍linux 内核启动过程以及挂载android 根文件系统的过程，以及介绍android 源代码中文件系统部分的浅析。

????? 主要源代码目录介绍
Makefile （全局的Makefile）
bionic （Bionic 含义为仿生，这里面是一些基础的库的源代码）
bootable （引导加载器）
build （build 目录中的内容不是目标所用的代码，而是编译和配置所需要的脚本和工具）
dalvik （JAVA 虚拟机）
development （程序开发所需要的模板和工具）???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? external （目标机器使用的一些库）
frameworks （应用程序的框架层）
hardware （与硬件相关的库）
packages （Android 的各种应用程序）
prebuilt （Android 在各种平台下编译的预置脚本）
recovery （与目标的恢复功能相关）
system （Android 的底层的一些库）
out (编译完成后产生的目录，也就是我们移植文件系统需要的目录)

target 目录的结构如下所示：
out/target/
|-- common
| |-- R （资源文件）
| |-- docs
| `-- obj （目标文件）
`-- product
`-- generic
其中common 目录表示通用的内容，product 中则是针对产品的内容。
在common 目录的obj 中，包含两个重要的目录：
APPS 中包含了JAVA 应用程序生成的目标，每个应用程序对应其中一个子目录，将结合每个应用程序的原始文件生成Android 应用程序的APK 包。?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? JAVA_LIBRARIES 中包含了JAVA 的库，每个库对应其中一个子目录。

所以，我们提取文件系统主要是在/out/target/product/generic 目录下，我们可以看到里面有obj 目录，进入obj 目录看看，里面是android 文件系统非常重要的内容：

/obj
APPS (文件系统下/system/apps 目录下的各种应用程序)
SHARED_LIBRARIES （存放所有动态库）
STATIC_LIBRARIES（存放所有静态库）
EXECUTABLES （存放各种可执行文件）

Linux 内核启动挂载android根文件系统过程分析

顺便罗列一下内核启动流程：

/arch/arm/boot/compressed/head.S：

Start:
Decompressed_kernel()???????????? //在/arch/arm/boot/compressed/misc.c 中
Call_kernel()

Stext:
/init/main.c
Start_kernel()
Setup_arch()
…
Rest_init()
Init()
Do_basic_setup（）
Prepare_namespace()

看到了这里，我已激动得说不出话了，因为来到我与挂载根文件系统最重要的接口函数。

/* This is a non __init function. Force it to be noinline otherwise gcc
* makes it inline to init() and it becomes part of init.text section
*/
static int noinline init_post(void)
{
free_initmem();
unlock_kernel();
mark_rodata_ro();
system_state = SYSTEM_RUNNING;
numa_default_policy();
if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)
printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial console.\n");
(void) sys_dup(0);
(void) sys_dup(0);
current->signal->flags |= SIGNAL_UNKILLABLE;
if (ramdisk_execute_command) {
run_init_process(ramdisk_execute_command);
printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s\n",ramdisk_execute_command);
}
/*
* We try each of these until one succeeds. *
* The Bourne shell can be used instead of init if we are*
* trying to recover a really broken machine.*/
if (execute_command) {
run_init_process(execute_command);
printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting ""defaults...\n",
execute_command);
}
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");
panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");
}

其中，我们看到行代码run_init_process(execute_command);
execute_command 是从UBOOT 传递过来的参数，一般为/init，也就是调用文件系统里的init 初始化进程。如果找不到init 文件就会在
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");
中找，否则报错。

在这里由于我们的根文件系统是从/linuxrc 开始的，所以我硬性把它改为
if (execute_command) {
run_init_process("/linuxrc");
printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting "
"defaults...\n", execute_command);
}

Android 文件系统初始化核心Init.c文件分析

?????? 上面我们说的init 这个文件是由android 源代码编译来的，编译后在/out/target/product/generic/root/

其源码在/system/core/init/init.c

Init.c 主要功能：

（1）安装SIGCHLD 信号。（如果父进程不等待子进程结束，子进程将成为僵尸进程（zombie）从而占用系统资源。因此需要对SIGCHLD 信号做出处理，回收僵尸进程的资源，避免造成不必要的资源浪费。）
（2）对umask 进行清零。
??????? 何为umask，请看http://www.szstudy.cn/showArticle/53978.shtml
（3）为rootfs 建立必要的文件夹，并挂载适当的分区。
/dev （tmpfs）
/dev/pts (devpts)
/dev/socket
/proc (proc)
/sys (sysfs)
（4）创建/dev/null 和/dev/kmsg 节点。
（5）解析/init.rc，将所有服务和操作信息加入链表。
（6）从/proc/cmdline 中提取信息内核启动参数,并保存到全局变量。
（7）先从上一步获得的全局变量中获取信息硬件信息和版本号，如果没有则从/proc/cpuinfo 中提取,并保存到全局变量。
（8）根据硬件信息选择一个/init.(硬件).rc，并解析，将服务和操作信息加入链表。
在G1 的ramdisk 根目录下有两个/init.(硬件).rc：init.goldfish.rc 和init.trout.rc，init 程序会根据上一步获得的硬件信息选择一个解析。
（9）执行链表中带有“early-init”触发的的命令。
（10）遍历/sys 文件夹，是内核产生设备添加事件（为了自动产生设备节点)。
（11）初始化属性系统，并导入初始化属性文件。
（12）从属性系统中得到ro.debuggable，若为1，則初始化keychord 監聽。
（13）打開console,如果cmdline 中沒有指定console 則打開默認的 /dev/console
（14）讀取/initlogo.rle（一張565 rle 壓縮的位圖），如果成功則在
/dev/graphics/fb0 顯示Logo,如果失敗則將/dev/tty0 設為TEXT 模式并打開/dev/tty0,輸出文“ANDROID”字樣。
（15）判斷cmdline 中的參數，并设置属性系统中的参数:
1、如果 bootmode 為
- factory,設置ro.factorytest 值為1
- factory2,設置ro.factorytest 值為2
- 其他的設ro.factorytest 值為0
2、如果有serialno 参数，則設置ro.serialno，否則為""
3、如果有bootmod 参数，則設置ro.bootmod，否則為"unknown"
4、如果有baseband 参数，則設置ro.baseband，否則為"unknown"
5、如果有carrier 参数，則設置ro.carrier，否則為"unknown"
6、如果有bootloader 参数，則設置ro.bootloader，否則為"unknown"
7、通过全局变量（前面从/proc/cpuinfo 中提取的）設置ro.hardware 和
ro.version。
（16）執行所有触发标识为init 的action。
（17）開始property 服務，讀取一些property 文件，這一動作必須在前面
那些ro.foo 設置后做，以便/data/local.prop 不能干預到他們。
- /system/build.prop
- /system/default.prop
- /data/local.prop
- 在讀取默認的 property 后讀取 presistent propertie，在 /data/property 中
（18）為 sigchld handler 創建信號機制
（19）確認所有初始化工作完成：
device_fd(device init 完成)
property_set_fd(property server start 完成)
signal_recv_fd (信號機制建立)
（20）執行所有触发标识为early-boot 的action
（21）執行所有触发标识为boot 的action
（22）基于當前property 狀態，執行所有触发标识为property 的action
（23）注冊輪詢事件:
- device_fd
- property_set_fd
-signal_recv_fd
-如果有keychord，則注冊keychord_fd
（24）如果支持BOOTCHART,則初始化BOOTCHART
（25）進入主進程循環:
- 重置輪詢事件的接受狀態，revents 為0
- 查詢action 隊列，并执行。
- 重啟需要重啟的服务
- 輪詢注冊的事件
- 如果signal_recv_fd 的revents 為POLLIN，則得到一個信號，獲取并處
理
- 如果device_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_device_fd
- 如果property_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_property_set_fd
- 如果keychord_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_keychord
到了这里，整个android 文件系统已经起来了。

初始化核心的核心init.rc文件分析

在上面红色那一行（5）解析/init.rc，将所有服务和操作信息加入链表。

?????? parse_config_file("/init.rc");//在init.c 中代码（有关 /init.rc的脚本我就不贴出来了）

名词解释：
?????? Android 初始化語言由四大类声明组成：行为类(Actions)、命令类(Commands)、服务类(Services)、选项类(Options)。
?????? 初始化语言以行为单位，由以空格间隔的语言符号組成。C 风格的反斜杠转义符可以用来插入空白到语言符号。双引号也可以用来防止文本被空格分成多个语言符号。当反斜杠在行末时，作为换行符。

?????? * 以#开始(前面允许空格)的行为注释。
?????? * Actions 和Services 隐含声明一个新的段落。所有该段落下Commands 或 Options 的声明属于该段落。第一段落前的Commands 或Options 被忽略。
?????? * Actions 和Services 拥有唯一的命名。在他们之后声明相同命名的类将被当作错误并忽略。
????????? Actions 是一系列命令的命名。Actions 拥有一个触发器(trigger)用来決定action 何時执行。当一个action 在符合触发条件被执行时，如果它还没被加入到待执行队列中的话，則加入到队列最后。队列中的action 依次执行，action 中的命令也依次执行。

?????????? Init 在执行命令的中间处理其他活动(设备创建/销毁,property 设置，进程重启)。

????????? Actions 的表现形式:
????????? on <trigger>
????????? <command>
????????? <command>
????????? <command>

????????? 重要的数据结构两个列表，一个队列。
static list_declare(service_list)；
static list_declare(action_list)；
static list_declare(action_queue)；

???????? *.rc 脚本中所有 service 关键字定义的服务将会添加到 service_list 列表中。
???????? *.rc 脚本中所有 on 关键开头的项将会被会添加到 action_list 列表中。每个action 列表项都有一个列表，此列表用来保存该段落下的 Commands。

脚本解析过程：
parse_config_file("/init.rc")
int parse_config_file(const char *fn)
{
??? char *data;
??? data = read_file(fn, 0);
??? if (!data)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????? return -1;
??? parse_config(fn, data);
??? DUMP();
??? return 0;
}
static void parse_config(const char *fn, char *s)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? {
??? ...
?? case T_NEWLINE:
?? if (nargs) {
?????? int kw = lookup_keyword(args[0]);
?????? if (kw_is(kw, SECTION)) {
?????????? state.parse_line(&state, 0, 0);
?????????? parse_new_section(&state, kw, nargs, args);
?????? } else {
?????????? state.parse_line(&state, nargs, args);
?????? }
?????? nargs = 0;
??? }
...
｝

parse_config 会逐行对脚本进行解析，如果关键字类型为 SECTION ，那么将会执行parse_new_section();
类型为 SECTION 的关键字有： on 和 sevice

关键字类型定义在 Parser.c (system\core\init) 文件中
Parser.c (system\core\init)
#define SECTION 0x01
#define COMMAND 0x02
#define OPTION 0x04
关键字???????????????? 属性
capability,????????? OPTION, 0, 0)
class,???????????????? OPTION, 0, 0)
class_start,??????? COMMAND, 1, do_class_start)
class_stop,?????? COMMAND, 1, do_class_stop)
console,???????????? OPTION, 0, 0)
critical,????????????? OPTION, 0, 0)
disabled,????????? OPTION, 0, 0)
domainname,??? COMMAND, 1, do_domainname)
exec,???????????????? COMMAND, 1, do_exec)
export,????????????? COMMAND, 2, do_export)
group,????????????? OPTION, 0, 0)
hostname,???????? COMMAND, 1, do_hostname)
ifup,?????????????????? COMMAND, 1, do_ifup)
insmod,??????????? COMMAND, 1, do_insmod)
import,??????????? ?? COMMAND, 1, do_import)
keycodes,???????? OPTION, 0, 0)
mkdir,?????????????? COMMAND, 1, do_mkdir)
mount,????????????? COMMAND, 3, do_mount)
on,?????????????????? SECTION, 0, 0)
oneshot,?????????? OPTION, 0, 0)
onrestart,???????? OPTION, 0, 0)
restart,???????????? COMMAND, 1, do_restart)
service,?????????? SECTION, 0, 0)
setenv,???????????? OPTION, 2, 0)
setkey,???????????? COMMAND, 0, do_setkey)
setprop,????????? COMMAND, 2, do_setprop)
setrlimit,?????????? COMMAND, 3, do_setrlimit)
socket,?????????? OPTION, 0, 0)
start,???????????? ?? COMMAND, 1, do_start)
stop,???????????? COMMAND, 1, do_stop)
trigger,?????????? COMMAND, 1, do_trigger)
symlink,??????? ?? COMMAND, 1, do_symlink)
sysclktz,???????? COMMAND, 1, do_sysclktz)
user,???????????? OPTION, 0, 0)
write,???????????? COMMAND, 2, do_write)
chown,????????? ?? COMMAND, 2, do_chown)
chmod,???????? ?? COMMAND, 2, do_chmod)
loglevel,?????? ?? COMMAND, 1, do_loglevel)
device,???????? ??? COMMAND, 4, do_device)

parse_new_section()中再分别对 service 或者 on 关键字开头的内容进行解
析。
...
case K_service:
??????? state->context = parse_service(state, nargs, args);
??????? if (state->context) {
???????????? state->parse_line = parse_line_service;
?????????? return;
??????? }
??????? break;
case K_on:
??????? state->context = parse_action(state, nargs, args);
??????? if (state->context) {
??????????? state->parse_line = parse_line_action;
?????????? return;
??????? }
??????? break;
...

对 on 关键字开头的内容进行解析
static void *parse_action(struct parse_state *state, int nargs, char **args)
{
??? ...
??? act = calloc(1, sizeof(*act));
??? act->name = args[1];
??? list_init(&act->commands);
??? list_add_tail(&action_list, &act->alist);
??? ...
}

对 service 关键字开头的内容进行解析
static void *parse_service(struct parse_state *state, int nargs, char **args)
{
??? struct service *svc;
??? if (nargs < 3) {
??????? parse_error(state, "services must have a name and a program\n");
??????? return 0;
??? }
??? if (!valid_name(args[1])) {
??????? parse_error(state, "invalid service name '%s'\n", args[1]);
??????? return 0;
???? }
//如果服务已经存在service_list 列表中将会被忽略
??? svc = service_find_by_name(args[1]);
??? if (svc) {
??????? parse_error(state, "ignored duplicate definition of service '%s'\n", args[1]);
??????? return 0;
??? }
??? nargs -= 2;
??? svc = calloc(1, sizeof(*svc) + sizeof(char*) * nargs);
???? if (!svc) {
??????? parse_error(state, "out of memory\n");
??????? return 0;
??? }
???? svc->name = args[1];
??? svc->classname = "default";
??? memcpy(svc->args, args + 2, sizeof(char*) * nargs);
??? svc->args[nargs] = 0;
??? svc->nargs = nargs;
??? svc->onrestart.name = "onrestart";
??? list_init(&svc->onrestart.commands);
//添加该服务到 service_list 列表
??? list_add_tail(&service_list, &svc->slist);
??? return svc;
}

服务的表现形式:
service <name> <pathname> [ <argument> ]*
<option>
<option>
...

?????? 申请一个service 结构体，然后挂接到service_list 链表上，name 为服务的名称，pathname 为执行的命令，argument为命令的参数。之后的 option 用来控制这个service 结构体的属性，parse_line_service 会对 service 关键字后的内容进行解析并填充到 service 结构中，当遇到下一个service 或者on 关键字的时候此service 选项解析结束。
例如：
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
??? socket zygote stream 666
?? onrestart write /sys/android_power/request_state wake
服务名称为： zygote
启动该服务执行的命令： /system/bin/app_process
命令的参数： -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
socket zygote stream 666：创建一个名为：/dev/socket/zygote 的 socket ，
类型为：stream

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