概述
init是一个进程，确切的说，它是Linux系统中用户空间的第一个进程。由于Android是基于Linux内核的，所以init也是Android系统中用户空间的第一个进程。init的进程号是1。作为天字第一号进程，init有很多重要的工作：
- init提供property service（属性服务）来管理Android系统的属性。
- init负责创建系统中的关键进程，包括zygote。
以往的文章一上来就介绍init的源码，但是我这里先从这两个主要工作开始。搞清楚这两个主要工作是如何实现的，我们再回头来看init的源码。
这篇文章主要是介绍init进程的属性服务。
跟init属性服务相关的源码目录如下：
|
1
2
3
|
system/core/init/bionic/libc/bionic/system/core/libcutils/ |
属性服务
在windows平台上有一个叫做注册表的东西，它可以存储一些类似key/value的键值对。一般而言，系统或者某些应用程序会把自己的一些属性存储在注册表中，即使系统重启或应用程序重启，它还能根据之前在注册表中设置的属性值，进行相应的初始化工作。
Android系统也提供了类似的机制，称之为属性服务（property service）。应用程序可以通过这个服务查询或者设置属性。我们可以通过如下命令，获取手机中属性键值对。
|
1
|
adb shell getprop |
例如红米Note手机的属性值如下：
|
1
2
3
4
|
[ro.product.device]: [lcsh92_wet_jb9][ro.product.locale.language]: [zh][ro.product.locale.region]: [CN][ro.product.manufacturer]: [Xiaomi] |
在system/core/init/init.c文件的main函数中，跟属性服务的相关代码如下：
|
1
2
|
property_init();queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init"); |
接下来，我们分别看一下这两处代码的具体实现。
属性服务初始化
创建存储空间
首先，我们先来看一下property_init函数的源码（/system/core/init/property_service.c）：
|
1
2
3
4
|
void property_init(void){ init_property_area();} |
property_init函数中只是简单的调用了init_property_area方法，接下来我们看一下这个方法的具体实现：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
|
static int property_area_inited = 0;static workspace pa_workspace;static int init_property_area(void){ // 属性空间是否已经初始化 if (property_area_inited) return -1; if (__system_property_area_init()) return -1; if (init_workspace(&pa_workspace, 0)) return -1; fcntl(pa_workspace.fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC); property_area_inited = 1; return 0;} |
从init_property_area函数，我们可以看出，函数首先判断属性内存区域是否已经初始化过，如果已经初始化，则返回-1。如果没有初始化，我们接下来会发现有两个关键函数__system_property_area_init和init_workspace应该是跟内存区域初始化相关。那我们分别分析一下这两个函数具体实现。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
|
__system_property_area_init__system_property_area_init函数位于/bionic/libc/bionic/system_properties.c文件中，具体代码实现如下：struct prop_area { unsigned bytes_used; unsigned volatile serial; unsigned magic; unsigned version; unsigned reserved[28]; char data[0];};typedef struct prop_area prop_area;prop_area *__system_property_area__ = NULL;#define PROP_FILENAME "/dev/__properties__"static char property_filename[PATH_MAX] = PROP_FILENAME; #define PA_SIZE (128 * 1024)static int map_prop_area_rw(){ prop_area *pa; int fd; int ret; /** * O_RDWR ==> 读写 * O_CREAT ==> 若不存在，则创建 * O_NOFOLLOW ==> 如果filename是软链接，则打开失败 * O_EXCL ==> 如果使用O_CREAT是文件存在，则可返回错误信息 */ fd = open(property_filename, O_RDWR | O_CREAT | O_NOFOLLOW | O_CLOEXEC | O_EXCL, 0444); if (fd < 0) { if (errno == EACCES) { abort(); } return -1; } ret = fcntl(fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC); if (ret < 0) goto out; if (ftruncate(fd, PA_SIZE) < 0) goto out; pa_size = PA_SIZE; pa_data_size = pa_size - sizeof(prop_area); compat_mode = false; // mmap映射文件实现共享内存 pa = mmap(NULL, pa_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); if (pa == MAP_FAILED) goto out; /*初始化内存地址中所有值为0*/ memset(pa, 0, pa_size); pa->magic = PROP_AREA_MAGIC; pa->version = PROP_AREA_VERSION; pa->bytes_used = sizeof(prop_bt); __system_property_area__ = pa; close(fd); return 0;out: close(fd); return -1;}int __system_property_area_init(){ return map_prop_area_rw();} |
代码比较好理解，主要内容是利用mmap映射property_filename创建了一个共享内存区域，并将共享内存的首地址赋值给全局变量__system_property_area__。
关于mmap映射文件实现共享内存IPC通信机制，可以参考这篇文章：mmap实现IPC通信机制
init_workspace
接下来，我们来看一下init_workspace函数的源码（/system/core/init/property_service.c）：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
|
typedef struct { void *data; size_t size; int fd;}workspace;static int init_workspace(workspace *w, size_t size){ void *data; int fd = open(PROP_FILENAME, O_RDONLY | O_NOFOLLOW); if (fd < 0) return -1; w->size = size; w->fd = fd; return 0;} |
客户端进程访问属性内存区域
虽然属性内存区域是init进程创建的，但是Android系统希望其他进程也能够读取这块内存区域里的内容。为了做到这一点，init进程在属性区域初始化过程中做了如下两项工作：
把属性内存区域创建在共享内存上，而共享内存是可以跨进程的。这一点，在上述代码中是通过mmap映射/dev/__properties__文件实现的。pa_workspace变量中的fd成员也保存了映射文件的句柄。
如何让其他进程知道这个共享内存句柄呢？Android先将文件映射句柄赋值给__system_property_area__变量，这个变量属于bionic_lic库中的输出的一个变量，然后利用了gcc的constructor属性，这个属性指明了一个__lib_prenit函数，当bionic_lic库被加载时，将自动调用__libc_prenit，这个函数内部完成共享内存到本地进程的映射工作。
只讲原理是不行的，我们直接来看一下__lib_prenit函数代码的相关实现：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
|
void __attribute__((constructor)) __libc_prenit(void);void __libc_prenit(void){ // ... __libc_init_common(elfdata); // 调用这个函数 // ...}__libc_init_common函数为：void __libc_init_common(uintptr_t *elfdata){ // ... __system_properties_init(); // 初始化客户端的属性存储区域} __system_properties_init函数有回到了我们熟悉的/bionic/libc/bionic/system_properties.c文件：static int get_fd_from_env(void){ char *env = getenv("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE"); if (! env) { return -1; } return atoi(env);}static int map_prop_area(){ bool formFile = true; int result = -1; int fd; int ret; fd = open(property_filename, O_RDONLY | O_NOFOLLOW | O_CLOEXEC); if (fd >= 0) { /* For old kernels that don't support O_CLOEXEC */ ret = fcntl(fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC); if (ret < 0) goto cleanup; } if ((fd < 0) && (error == ENOENT)) { fd = get_fd_from_env(); fromFile = false; } if (fd < 0) { return -1; } struct stat fd_stat; if (fstat(fd, &fd_stat) < 0) { goto cleanup; } if ((fd_stat.st_uid != 0) || (fd_stat.st_gid != 0) || (fd_stat.st_mode & (S_IWGRP | S_IWOTH) != 0) || (fd_stat.st_size < sizeof(prop_area))) { goto cleanup; } pa_size = fd_stat.st_size; pa_data_size = pa_size - sizeof(prop_area); /* * 映射init创建的属性内存到本地进程空间，这样本地进程就可以使用这块共享内存了。 * 注意：映射时制定了PROT_READ属性，所以客户端进程只能读属性，不能设置属性。 */ prop_area *pa = mmap(NULL, pa_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0); if (pa == MAP_FAILED) { goto cleanup; } if ((pa->magic != PROP_AREA_MAGIC) || (pa->version != PROP_AREA_VERSION && pa->version != PROP_AREA_VERSION_COMPAT)) { munmap(pa, pa_size); goto cleanup; } if (pa->version == PROP_AREA_VERSION_COMPAT) { compat_mode = true; } result = 0; __system_property_area__ = pa;cleanup: if (fromFile) { close(fd); } return result;}int __system_properties_init(){ return map_prop_area();} |
通过对源码的阅读，可以发现，客户端通过mmap映射，可以读取属性内存的内容，但是没有权限设置属性。那客户端是如何设置属性的呢？这就涉及到下面要将的属性服务器了。
属性服务器的分析
init进程会启动一个属性服务器，而客户端只能通过与属性服务器的交互来设置属性。
启动属性服务器
先来看一下属性服务器的内容，它由property_service_init_action函数启动，源码如下（/system/core/init/init.c&&property_service.c）：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
|
static int property_service_init_action(int nargs, char **args){ start_property_service(); return 0;}static void load_override_properties(){#ifdef ALLOW_LOCAL_PROP_OVERRIDE char debuggable[PROP_VALUE_MAX]; int ret; ret = property_get("ro.debuggable", debuggable); if (ret && (strcmp(debuggable, "1") == 0)) { load_properties_from_file(PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE); }#endif}static void load_properties(char *data){ char *key, *value, *eol, *sol, *tmp; sol = data; while ((eol = strchr(sol, '\n'))) { key = sol; // 赋值下一行的指针给sol *eol ++ = 0; sol = eol; value = strchr(key, '='); if (value == 0) continue; *value++ = 0; while (isspace(*key)) key ++; if (*key == '#') continue; tmp = value - 2; while ((tmp > key) && isspace(*tmp)) *tmp-- = 0; while (isspace(*value)) value ++; tmp = eol - 2; while ((tmp > value) && isspace(*tmp)) *tmp-- = 0; property_set(key, value); }}int create_socket(const char *name, int type, mode_t perm, uid_t uid, gid_t gid){ struct sockaddr_un addr; int fd, ret; char *secon; fd = socket(PF_UNIX, type, 0); if (fd < 0) { ERROR("Failed to open socket '%s': %s\n", name, strerror(errno)); return -1; } memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sun_family = AF_UNIX; snprintf(addr.sun_path, sizeof(addr.sun_path), ANDROID_SOCKET_DIR"/%s", name); ret = unlink(addr.sun_path); if (ret != 0 && errno != ENOENT) { goto out_close; } ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)); if (ret) { goto out_unlink; } chown(addr.sun_path, uid, gid); chmod(addr.sun_path, perm); return fd;out_unlink: unlink(addr.sun_path);out_close: close(fd); return -1;}#define PROP_PATH_SYSTEM_BUILD "/system/build.prop"#define PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT "/system/default.prop"#define PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE "/data/local.prop"#define PROP_PATH_FACTORY "/factory/factory.prop"void start_property_service(void){ int fd; load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_BUILD); load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT); load_override_properties(); /*Read persistent properties after all default values have been loaded.*/ load_persistent_properties(); fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, 0666, 0, 0); if (fd < 0) return; fcntl(fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC); fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK); listen(fd, 8); property_set_fd = fd;} |
从上述代码可以看到，init进程除了会预写入指定文件（例如：system/build.prop）属性外，还会创建一个UNIX Domain Socket，用于接受客户端的请求，构建属性。那这个socket请求是再哪里被处理的呢？
答案是：在init中的for循环处已经进行了相关处理。
服务端处理设置属性请求
接收属性设置请求的地方是在init进程中，相关代码如下所示：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
int main(int argc, char **argv){ // ...省略不相关代码 for (;;) { // ... for (i = 0; i < fd_count; i ++) { if (ufds[i].fd == get_property_set_fd()) handle_property_set_fd(); } }} |
从上述代码可以看出，当属性服务器收到客户端请求时，init进程会调用handle_property_set_fd函数进行处理，函数位置是：system/core/init/property_service.c，我们来看一下这个函数的实现源码：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
|
void handle_property_set_fd(){ prop_msg msg; int s; int r; int res; struct ucred cr; struct sockaddr_un addr; socklen_t addr_size = sizeof(addr); socklen_t cr_size = sizeof(cr); char *source_ctx = NULL; // 接收TCP连接 if ((s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size)) < 0) { return; } // 接收客户端请求数据 r = TEMP_FAILURE_RETRY(recv(s, &msg, sizeof(msg), 0)); if (r != sizeof(prop_msg)) { ERROR("sys_prop: mis-match msg size received: %d expected : %d errno: %d\n", r, sizeof(prop_msg), errno); close(s); return; } switch(msg.cmd) { case PROP_MSG_SETPROP: msg.name[PROP_NAME_MAX - 1] = 0; msg.value[PROP_VALUE_MAX - 1] = 0; if (memcmp(msg.name, "ctl.", 4) == 0) { close(s); if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid, source_ctx)) { handle_control_message((char*) msg.name + 4, (char*) msg.value); } else { ERROR("sys_prop: Unable to %s service ctl [%s] uid:%d gid:%d pid:%d\n", msg.name + 4, msg.value, cr.uid, cr.gid, cr.pid); } } else { if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid, source_ctx)) { property_set((char *) msg.name, (char*) msg.value); } close(s); } break; default: close(s); break; }} |
当客户端的权限满足要求时，init就调用property_set进行相关处理。property_set源码实现如下：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
|
int property_set(const char *name, const char *value){ prop_info *pi; int ret; size_t namelen = strlen(name); size_t valuelen = strlen(value); if (! is_legal_property_name(name, namelen)) return -1; if (valuelen >= PROP_VALUE_MAX) return -1; // 从属性空间中寻找是否已经存在该属性值 pi = (prop_info*) __system_property_find(name); if (pi != 0) { // ro开头的属性被设置后，不允许再被修改 if (! strncmp(name, "ro.", 3)) return -1; __system_property_update(pi, value, valuelen); } else { ret = __system_property_add(name, namelen, value, valuelen); } // 有一些特殊的属性需要特殊处理，例如net.和persist.开头的属性 if (strncmp("net.", name, strlen("net.")) == 0) { if (strcmp("net.change", name) == 0) { return 0; } property_set("net.change", name); } else if (persistent_properties_loaded && strncmp("persist.", name, strlen("persist.")) == 0) { write_persistent_property(name, value); } property_changed(name, value); return 0;} |
属性服务器端的工作基本到这里就完成了。最后，我们来看一下客户端是如何发送设置属性的socket请求。
客户端发送请求
客户端设置属性时是调用了property_set(“sys.istest”, “true”)方法。从上述分析可知，该方法实现跟服务器端的property_set方法不同，该方法一定是发送了socket请求，该方法源码位置为：/system/core/libcutils/properties.c：
|
1
2
3
4
|
int property_set(const char *key, const char *value){ return __system_property_set(key, value);} |
可以看到，property_set调用了__system_property_set方法，这个方法位于：/bionic/libc/bionic/system_properties.c文件中：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
|
struct prop_msg{ unsigned cmd; char name[PROP_NAME_MAX]; char value[PROP_VALUE_MAX];};typedef struct prop_msg prop_msg;static int send_prop_msg(prop_msg *msg){ struct pollfd pollfds[1]; struct sockaddr_un addr; socklen_t alen; size_t namelen; int s; int r; int result = -1; s = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0); if (s < 0) { return result; } memset(&addr, 0, sizeof(addr)); namelen = strlen(property_service_socket); strlcpy(addr.sun_path, property_service_socket, sizeof(addr.sun_path)); addr.sun_family = AF_LOCAL; alen = namelen + offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + 1; if (TEMP_FAILURE_RETRY(connect(s, (struct sockaddr *) &addr, alen)) < 0) { close(s); return result; } r = TEMP_FAILURE_RETRY(send(s, msg, sizeof(prop_msg), 0)); close(s); return result;}int __system_property_set(const char *key, const char *value){ int err; prop_msg msg; if (key == 0) return -1; if (value == 0) value = ""; if (strlen(key) >= PROP_NAME_MAX) return -1; if (strlen(value) >= PROP_VALUE_MAX) return -1; memset(&msg, 0, sizeof(msg)); msg.cmd = PROP_MSG_SETPROP; strlcpy(msg.name, key, sizeof(msg.name)); strlcpy(msg.value, value, sizeof(msg.value)); err = send_prop_msg(&msg); if (err < 0) { return err; } return 0;} |
