Android 系统启动分析（视频版）

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你知道 Android 手机开机过程有多复杂吗？短短数秒钟的背后，是无数工程师 996 加班的深夜。 本视频从大体上介绍 Android 系统启动的每一个阶段。

1. Boot ROM

当我们按下开机键，系统通电后，cpu 会从固定的一个地址取指令并执行，这个固定的地址通常指向 Boot Rom. Boot ROM 是硬编码在 CPU 内部固定地址的一段 ROM，这块代码由 CPU 制造商提供。在必要的硬件初始化之后，Boot ROM 开始加载 Bootloader 到 RAM 中，然后 CPU 跳转执行 Bootloader

2. Bootloader

Bootloader 代码与 CPU 芯片的内核结构、具体型号、应用系统的配置及使用的操作系统等因素有关，因此，并没有通用的 bootloader 程序,开发时需要用户根据具体情况进行移植。嵌入式 Linux 系统中常用的 Bootloader 有 armboot、redboot、blob、U-Boot、Bios-lt 等，其中 U-Boot 是当前比较流行，功能比较强大的 Bootloader，可以支持多种体系结构，但相对也比较复杂。

Bootloader 完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，从而为操作系统提供基本的运行环境。Bootloader 的执行过程一般可分为两个阶段：

阶段一的主要工作包括了：

• 设置异常向量
• 设置 CPU 速度，时钟频率以及终端
• 初始化内存控制器

阶段二的主要工作主要有：

• 初始化 Flash 设备
• 初始化系统内存
• 初始化显示、网络等设备
• 将 Kernel 和根文件系统从 falsh 加载到 RAM 中
• 设置 Kernel 启动参数，启动 Kernel

3. kernel

Android 的 kernel 实际上就是 Linux kernel，只是针对移动设备做了一些优化，所以与其它 Linux kernel 的启动方式大同小异。

Kernel 启动过程可分为两个阶段：

阶段一通常使用汇编代码编写，主要工作有

• 硬件环境的检查，主要是 检查内核与当前硬件是否匹配
• 汇编环境到 C 环境的初始化
• 0 号进程上下文的初始化
• 跳转到 C 环境下

阶段一初始化了进程环境，进入阶段二后，程序进入了 0 号进程，0 号进程一般称为 swapper，swapper 进程的主要任务包括了：

• 初始化进程管理、内存管理、文件系统等核心基础模块
• 加载各类驱动
• 查找并启动 init 进程，
• 启动 kthreadd 进程，kthreadd 进程用于启动其他内核进程，是所有内核进程的父进程。

4. init

init 进程是 Linux 系统中用户空间的第一个进程，进程号为 1，我们可以说它是 root 进程或者所有用户态进程的父进程。

init 进程的主要工作包括了：

• 挂载虚拟文件系统：如 /sys、/dev、/proc
• 启动 property 服务
• 启动 SELinux
• 解析执行 init.rc 文件

5. Zygote

在解析执行 init.rc 文件的过程中会启动大量的 native 守护进程 ，这些程序主要有 servicemanager mediaserver zygote 等，其中最重要的进程非 zygote 莫属。

zygote 是 Android 系统最重要的进程之一。后续 Android 中的 App 进程都是由 zygote 进程 fork 出来的。 Zygote 进程中会初始化 java 运行时 AndroidRuntime. 接着通过 AndroidRuntime 执行 ZygoteInit 类的 main 函数，至此，程序就进入 java 环境。

在 ZygoteInit　类的 main 函数会：

• 初始化 Zygote Socket
• 加载 Android Framework 中的 Java 类和 Android 资源到内存中。Android 通过在 zygote 创建的时候加载 Java 类和 Android 资源，当 fork 出子进程后，子进程和父进程共享这些资源，不需要重新加载，加快了应用程序的启动时间。
• 完成资源加载后，接着会启动 SystemServer。
• 最后开启 Zygote Socket 服务，当有启动应用请求到达，fork 生成 App 应用进程。

6. SystemServer

SystemServer 的主要的作用是启动各种系统服务，比如 ActivityManagerService，PackageManagerService，WindowManagerService 以及硬件相关的 Service ，我们平时熟知的各种系统服务其实都是在 SystemServer 进程中启动的，而当我们的应用需要使用各种系统服务的时候其实也是通过与 SystemServer 进程通讯获取各种服务对象的句柄进而执行相应的操作的。在所有的服务启动完成后，会调用各服务的 service.systemReady(…) 来通知各对应的服务，系统已经就绪。

SystemServer 启动完所有的服务后，会调用各个服务的 service.systemReady(…) 方法，在 ActivityManagerService.systemReady() 中会通过一个 CATEGORY_HOME 类型的 Intent 启动 Launcher（这里是 Android 10 的逻辑，不同版本可能有差异）

最后 Launcher 启动，整个启动过程完成。

参考资料

• Android开机全解析

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