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一,SystemServer整体框架
二,SystemServer启动源码分析
2.1,重要的概念
2.2,启动入口
2.3,创建对应进程的binder
三,binder驱动和binder线程池
四,SystemServer真正启动方法
4.1 SystemServer main方法里面主要做了几件事情
1)创建SystemServiceManager管理所有的服务
2)创建上下文createSystemContext，
3)启动核心服务和其他服务
4)Looper.prepareMainLooper()
5)Looper.loop()
4.2 分析startBootstrapServices
4.3 分析startBootstrapServices
4.4 分析startBootstrapServices
五,结束语
一,SystemServer整体框架
1.1,SystemServer类图
1.1,SystemServer时序图
二,SystemServer启动源码分析
2.1,重要的概念
在开始讲解源码之前,需要搞清楚几个重要的概念
| 对象 | 含义 | 备注 |
| SystemServer | SystemServer是一个进程，这个进程是Android系统中的核心进程，该进程由zygote进程在开机时fork而出,管理了系统的核心服务，整个安卓系统只有一个SystemServer进程 | 属于进程级别 是一个单独的进程 |
| SystemServiceManager | SystemServiceManager是为了管理SystemServer进程里面运行的90+多个服务(Services)设置的一个管理者角色,这个仅仅用于同一个进程之间使用 | 普通的java对象 |
| LocalServices | LocalServices是Android系统中用于在同一进程中注册和获取LocalService的工具类。它维护了一个ArrayMap来存储不同类型的LocalService实例，确保每个类型只对应一个实例。通过addService()方法注册服务，getService()方法获取服务。这些服务不是Binder对象，仅限于同一进程内通信，类似于ServiceManager但更私有化,和ServiceManager最本质的区别是ServiceManager管理的服务都是binder服务，这些服务都是可以在不同进程之间跑的对象 | 管理的是普通的服务，只能在同一个进程之间使用的服务，不具备进程之间通信能力的服务，各个系统service在启动的过程中都会调用LocalServices.addService()把自己的local service注册到LocalServices中,比如AMS，WMS，PMS 普通的java对象 |
| SystemServiceRegistry |
SystemServiceRegistry可以方便获取 | 比如ActivityManager am = (ActivityManager)getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE); 最终是调用到ServiceManager获取对应服务的Ibinder对象 ，普通的java对象 |
| SystemService | 为了统一管理SystemServer进程运行的所有服务提供的一个统一接口对象 | 普通的java对象 |
| ServiceManager | ServiceManager android系统的服务守护进程，管理了整个android系统的所有Ibinder对象 | 是一个单独的进程，和Zygote平级，都是由Init进程fork出来的 |
上面说了这么多，一图胜千言，下面看具体的
2.2,启动入口
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
的main方法里面
if (startSystemServer) {
Runnable r = forkSystemServer(abiList, socketName, zygoteServer);
// {@code r == null} in the parent (zygote) process, and {@code r != null} in the
// child (system_server) process.
if (r != null) {
r.run();
return;
}
}fork出来，之所以后面可以通过java反射的方式调用到SystemServer,是因为在fork之前传递的参数重明确的说明了对象com.android.server.SystemServer，通知指定了运行所在的进程是在--nice-name=system_server
private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName,
ZygoteServer zygoteServer) {
....................................................................................
String args[] = {
"--setuid=1000",
"--setgid=1000",
"--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1023,1032,3001,3002,3003,3006,3007,3009,3010",
"--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
"--nice-name=system_server",
"--runtime-args",
"com.android.server.SystemServer",
};
....................................................................................最后通过反射的方法调用MethodAndArgsCaller对象以后调用到SystemServer的main方法
static class MethodAndArgsCaller implements Runnable {
/** method to call */
private final Method mMethod;
/** argument array */
private final String[] mArgs;
public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {
mMethod = method;
mArgs = args;
}
public void run() {
try {
mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });2.3,创建对应进程的binder
上面只是完成了SystemServer的启动，但是此时SystemServer并不具备进程之间通信的能力，所以在SystemServer启之后，立刻打开binder，做进程映射，
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) {
if (RuntimeInit.DEBUG) {
Slog.d(RuntimeInit.TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");
}
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ZygoteInit");
RuntimeInit.redirectLogStreams();
RuntimeInit.commonInit();
ZygoteInit.nativeZygoteInit();
return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);
}此时通过nativeZygoteInit调用到jni,frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
static void com_android_internal_os_ZygoteInit_nativeZygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
gCurRuntime->onZygoteInit();
}最后调用到/Volumes/aosp/android-8.1.0_r52/frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp
virtual void onZygoteInit()
{
sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();
ALOGV("App process: starting thread pool.\n");
proc->startThreadPool();
}/Volumes/aosp/android-8.1.0_r52/frameworks/native/libs/binder/ProcessState.cpp
ProcessState::ProcessState(const char *driver)
: mDriverName(String8(driver))
, mDriverFD(open_driver(driver))
, mVMStart(MAP_FAILED)
, mThreadCountLock(PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER)
, mThreadCountDecrement(PTHREAD_COND_INITIALIZER)
, mExecutingThreadsCount(0)
, mMaxThreads(DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS)
............................
{
if (mDriverFD >= 0) {
............................
mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);
...................................
}
}
............................v
}可以看到这里其实就是做了三件事情
1)打开binder驱动，和binder通信，通过
status_t result = ioctl(fd, BINDER_VERSION, &vers);
2)mmap内存映射
mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);
3)设置binder驱动最多可以创建的线程数，
result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads);
#define BINDER_VM_SIZE ((1 * 1024 * 1024) - sysconf(_SC_PAGE_SIZE) * 2) #define DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS 15
所以通过这里可以看到binder之前通信的时候最大的传递数据大小是1M-8K(同步),异步场景下是减半，binder驱动最多可以创建的线程数是15个，不包含主线程，包含的话是16个，上面这部分牵扯到binder驱动源码的分析，后续会用单独的文章讲解，敬请期待
2.4 创建binder线程池
/Volumes/aosp/android-8.1.0_r52/frameworks/native/libs/binder/ProcessState.cpp
virtual void onZygoteInit()
{
sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();
ALOGV("App process: starting thread pool.\n");
proc->startThreadPool();
}启动binder线程池
void ProcessState::startThreadPool()
{
AutoMutex _l(mLock);
if (!mThreadPoolStarted) {
mThreadPoolStarted = true;
spawnPooledThread(true);
}
}设置binder线程名字：Binder:%d_%X", pid, s，通过这段代码可以看到binder线程的名字是从0递增
void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
{
if (mThreadPoolStarted) {
String8 name = makeBinderThreadName();
ALOGV("Spawning new pooled thread, name=%s\n", name.string());
sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);
t->run(name.string());
}
}可以看到 PoolThread本身就是一个线程，在创建进程的时候此时启动的线程就是主线程，也是唯一的一个主线程，ProcessState是Application在Framework Native层面的对象，代表一个进程
class PoolThread : public Thread
{
public:
explicit PoolThread(bool isMain)
: mIsMain(isMain)
{
}
protected:
virtual bool threadLoop()
{
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
return false;
}
const bool mIsMain;
};在ProcessState里面调用了run方法以后，最后调用到了/Volumes/aosp/android-8.1.0_r52/system/core/libutils/Threads.cpp的run----->_threadLoop
status_t Thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)
{
................................................
bool res;
if (mCanCallJava) {
res = createThreadEtc(_threadLoop,
this, name, priority, stack, &mThread);
} else {
res = androidCreateRawThreadEtc(_threadLoop,
this, name, priority, stack, &mThread);
}
................................................
return NO_ERROR;
}int Thread::_threadLoop(void* user)
{
----------------------------------------------------------------------
do {
bool result;
if (first) {
first = false;
self->mStatus = self->readyToRun();
result = (self->mStatus == NO_ERROR);
if (result && !self->exitPending()) {
----------------------------------------------------------------------
result = self->threadLoop();
}
} else {
result = self->threadLoop();
}
} while(strong != 0);
return 0;
}到这里以后会开始binder线程池，通过/Volumes/aosp/android-8.1.0_r52/frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp ，IPCThreadState.cpp代表一个IPC线程池管理
IPCThreadState* IPCThreadState::self()
{
---------------------------------------------
pthread_mutex_lock(&gTLSMutex);
if (!gHaveTLS) {
int key_create_value = pthread_key_create(&gTLS, threadDestructor);
if (key_create_value != 0) {
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
---------------------------------------------
return NULL;
}
gHaveTLS = true;
}
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
goto restart;
}到这里为止才开始创建了一个真正的线程pthread_key_create,目前这种场景下只是创建了一个线程，所以读者有时候觉得joinThreadPool线程池不太明白，其实joinThreadPool后续还会被binder驱动调用，创建更多的线程，所以这个方法的名字叫做线程池
对于isMain=true的情况下， command为BC_ENTER_LOOPER，代表的是Binder主线程，不会退出的线程；
对于isMain=false的情况下，command为BC_REGISTER_LOOPER，表示是由binder驱动创建的线程。
Binder系统中可分为3类binder线程：
Binder主线程：进程创建过程会调用startThreadPool()过程中再进入spawnPooledThread(true)，来创建Binder主线程。编号从1开始，也就是意味着binder主线程名为binder_1，并且主线程是不会退出的。
Binder普通线程：是由Binder Driver来根据是否有空闲的binder线程来决定是否创建binder线程，回调spawnPooledThread(false) ，isMain=false，该线程名格式为binder_x。
Binder其他线程：其他线程是指并没有调用spawnPooledThread方法，而是直接调用IPC.joinThreadPool()，将当前线程直接加入binder线程队列。例如： mediaserver和servicemanager的主线程都是binder线程，但system_server的主线程并非binder线程
对于joinThreadPoo其实最主要做了三件事情
1)processPendingDerefs 清除队列的引用
2)getAndExecuteCommand,如果有下一条命令的话，执行下一条命令，没有的话在这里等待,只有主进程创建的主线程会一直在这里等待，非主线程出现timeout则线程退出
3)mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);推出循环以后通知binde驱动
4)talkWithDriver 和binder驱动通信交互数据
void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
LOG_THREADPOOL("**** THREAD %p (PID %d) IS JOINING THE THREAD POOL\n", (void*)pthread_self(), getpid());
mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);
status_t result;
do {
processPendingDerefs();
// now get the next command to be processed, waiting if necessary
result = getAndExecuteCommand();
if (result < NO_ERROR && result != TIMED_OUT && result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF) {
ALOGE("getAndExecuteCommand(fd=%d) returned unexpected error %d, aborting",
mProcess->mDriverFD, result);
abort();
}
// Let this thread exit the thread pool if it is no longer
// needed and it is not the main process thread.
if(result == TIMED_OUT && !isMain) {
break;
}
} while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);
LOG_THREADPOOL("**** THREAD %p (PID %d) IS LEAVING THE THREAD POOL err=%d\n",
(void*)pthread_self(), getpid(), result);
mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);
talkWithDriver(false);
}这块需要结合binder驱动源码来讲解，参考下面
三,binder驱动和binder线程池
binder驱动源码android-msm-angler-3.10-oreo-r6/msm/drivers/staging/android/binder.c
四,SystemServer真正启动方法
4.1 SystemServer main方法里面主要做了几件事情
1)创建SystemServiceManager管理所有的服务
2)创建上下文createSystemContext，
这里可以看到会创建ActivityThread,因为systemserver是一个进程和app一样，都有自己的looper
,同时把自己也注入到ActivityThread，让ActivityThread持有自己的IBinder对象
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
mSystemServiceManager.setRuntimeRestarted(mRuntimeRestart);
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
// Prepare the thread pool for init tasks that can be parallelized
SystemServerInitThreadPool.get();3)启动核心服务和其他服务
try {
traceBeginAndSlog("StartServices");
startBootstrapServices();
startCoreServices();
startOtherServices();
SystemServerInitThreadPool.shutdown();4)Looper.prepareMainLooper()
5)Looper.loop()
永远循环，这样子SystemServer进程才不会推出
4.2 分析startBootstrapServices
.....................................
Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
mSystemServiceManager.startService(DeviceIdentifiersPolicyService.class);
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
mActivityManagerService.setInstaller(installer);
mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);
mActivityManagerService.initPowerManagement();
mSystemServiceManager.startService(LightsService.class);
mDisplayManagerService =
mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);
mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY);
.....................................4.3 分析startBootstrapServices
mSystemServiceManager.startService(DropBoxManagerService.class);
mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class);
mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class);
mActivityManagerService.setUsageStatsManager(
LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class));
mWebViewUpdateService = mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class);
mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
AMS启动之后会通过mActivityManagerService.setSystemProcess();
添加到ServiceManager
public void setSystemProcess() {
try {
ServiceManager.addService(Context.ACTIVITY_SERVICE, this, true);
ServiceManager.addService(ProcessStats.SERVICE_NAME, mProcessStats);
ServiceManager.addService("meminfo", new MemBinder(this));
ServiceManager.addService("gfxinfo", new GraphicsBinder(this));
ServiceManager.addService("dbinfo", new DbBinder(this));
if (MONITOR_CPU_USAGE) {
ServiceManager.addService("cpuinfo", new CpuBinder(this));
}
ServiceManager.addService("permission", new PermissionController(this));
ServiceManager.addService("processinfo", new ProcessInfoService(this));
ApplicationInfo info = mContext.getPackageManager().getApplicationInfo(
"android", STOCK_PM_FLAGS | MATCH_SYSTEM_ONLY);
mSystemThread.installSystemApplicationInfo(info, getClass().getClassLoader());
updateLruProcessLocked(app, false, null);
}
} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(
"Unable to find android system package", e);
}
}4.4 分析startBootstrapServices
wm = WindowManagerService.main(context, inputManager,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,
!mFirstBoot, mOnlyCore, new PhoneWindowManager());
ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm);
ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager);可以看到所有的Service在启动以后，都会添加到ServiceManager进程来管理，通过这里就可以看到ServiceManager是整个android系统的大管家
五,结束语
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