鴻蒙OS代碼學習：init進程的相關代碼

作者介紹：

中科創達OpenHarmony研究組

說明：

中科創達OpenHarmony研究組第一時間對https://codechina.csdn.net/openharmony上開源的代碼進行了詳盡的代碼研讀和學習。為此，我們打算編寫一系列篇幅中等，內容精煉的源碼分析文章來引領大家更進一步的走進鴻蒙OS。隨著對代碼的了解，廣大開發者想親自動手參與的意愿和信心也會隨之增強——這也是鴻蒙OS開源的意義所在。

本篇內容摘要：

本篇以OpenHarmony中ipcamera_hi3518ev300為編譯目標，介紹init進程的相關代碼。

寫在前面的話

我們對OpenHarmony的代碼進行了一個簡單粗略的統計。除去所有的third_party代碼（即OpenHarmony使用的第三方開源庫），其他剩余的代碼中，以.c、.h文件為統計入口，總有效代碼行數（不含注釋、空行等，統計工具為tSourceCounter）為325627行。其中，歸屬kernel目錄下的總有效代碼行數為74150行。整個OpenHarmony中，kernel部分占比為22.8%左右，代碼量上占大頭的還在于kernel之上的、我們稱之為Framework的部分。根據我們在Android系統上多年的摸索和經驗，Framework恰恰是Android OS的精髓。所以，以OpenHarmony目前才20多萬行的Framework代碼量來看，感興趣的開發者在這塊參與共建、獻策獻力的機會非常大。

1. OpenHarmony源碼的下載和編譯

先介紹代碼的下載和編譯。我們研究組用得是ubuntu 19.10的主機環境。

1.1 源碼下載

按照codechina.csdn官網的源碼下載指南：https://codechina.csdn.net/openharmony/docs/-/blob/master/get-code/%E6%BA%90%E7%A0%81%E8%8E%B7%E5%8F%96.md

我們使用的是第四種方式“獲取方式4：從代碼倉庫獲取”。執行這一節中的幾個命令，即可得到整個源碼倉庫。

1.2 編譯源碼

我們選擇的編譯目標是“Hi3518解決方案”,其編譯后的輸出目錄名為ipcamera_hi3518ev300。ipcamera_hi3518ev300是一個基于海思的ip攝像頭設備。相關的介紹文檔入口在https://codechina.csdn.net/openharmony/docs/-/blob/master/quick-start/%E6%90%AD%E5%BB%BA%E7%8E%AF%E5%A2%83-2.md。

注意，編譯不同的解決方案需要建立對應的編譯環境。對hi3518來說，開發者需要按照上述鏈接里的“搭建環境”來下載和配置。

一切就緒后，在源碼根目錄下執行 python build.py。如果不帶參數的話，它會提醒你指定編譯目標，截圖如下：

圖1 python build.py不帶參數的執行結果

這次，我們通過python build.py ipcamera_hi3518ev300即可編譯“Hi3518解決方案”。編譯耗時10幾分鐘。

注意，編譯過程中可能出現找不到的錯誤。這是因為目前我們下載的代碼中沒有包含valgrind的頭文件。開發者可以手動將/usr/include/valgrind目錄拷貝到prebuilts/lite/sysroot/usr/include下即可（僅限Ubuntu平臺，需提前安裝好valgrind工具）。

1.3 OpenHarmony編譯相關小知識介紹

OpenHarmony源碼編譯系統使用了google開發的gn工具以及ninjia。這二者結合起來比傳統的makefile編譯系要高效，尤其適合大系統的并行編譯。對開發者而言，如果要參與OpenHarmony的開發，需要對gn的語法有些了解。本文僅做一些最基本的介紹：

使用gn工具的話，開發者將編譯規則寫在名為BUILD.gn文件中。和Makefile一樣，gn文件有自己的語法規則，屬于領域語言（Domain Specific Language，DSL）。gn語法不難，但編譯規則本身有很多內容，所以一下子要掌握全部內容也不容易。

gn支持自定義模板函數，可放在名為.gni的文件中。OpenHarmony中最常見到的gn模板文件為./build/lite/config/component/lite_component.gni。.gn文件中通過import可導入gni模板文件。OpenHarmony定義了lite_component、lite_library等模板函數。

gn中，可執行文件的編譯函數入口為exectuable("文件名")，共享庫的編譯規則函數為shared_library("文件名")。所以，如果要搜索某個文件對應的編譯規則，可以先搜索所有的BUILD.gn文件，然后grep executable。以下是我們grep所有的executable的結果截圖。

圖2 grep BUILD.gn中executable的結果示意

通過這種方式，我們能很快定位到比如init對應的代碼在什么地方。

最后，我們再簡單介紹下OpenHarmony編譯系統中和底層OS有關的一個條件編譯控制變量ohos_kernel_type。目前，該變量有四個取值，分別為"liteos_a"、"liteos_m"、"liteos_riscv"和"linux"：

"liteos_a"和"linux"經常做為一組進行判斷。liteos_a實際對應的是Cortex-A系列，其性能相對較高，可以跑Linux系統。

"liteos_m"和"liteos_riscv"往往是一組的。liteos_m對應的是Cortex-M系列，liteos_riscv是Riscv芯片的表示，二者可能都是針對性能一般，功耗較低的設備。

ohos_kernel_type的取值由build/lite/product/解決方案名.json文件中的product字段決定。例如，我們選擇的ipcamera_hi3518ev300的配置文件內容截圖如下，它的kernel字段值為"liteos_a"。

圖3 build/lite/product/ ipcamera_hi3518ev300.json配置文件示意圖

編譯完成后，所有編譯生成物都在out/ipcamera_hi3518ev300目錄下。

2 init源碼精要解析

init是Linux系統上的第一個應用進程，是其它進程的源頭。對ipcamera_hi3518ev300來說，它的編譯產物中也有一個init進程。

在上面提到的out/ipcamera_hi3518ev300目錄下，有一個rootfs.tar文件。這個文件里就是設備上根文件系統的內容。打開其中的/rootfs/bin目錄，可以看到此次編譯的可執行程序如下截圖所示：

圖4 out/ipcamera_hi3518ev300/rootfs.tar/bin內容示意

借助圖2里提到的辦法，我們可以定位到init對應的代碼路徑為base/startup/services/init_lite/。其內容如下圖所示：

圖5 init_lite源碼文件示意圖

main.c是整個init的入口。我們簡單看一下它的代碼，如下所示。

圖6 init_lite/main.c

init main函數非常精簡，非常符合"lite"輕量簡便的風格。當然，也不排除未來init的代碼會越來越復雜。我們在AOSP上觀察到的情況就是一個例子——AOSP里現在的init的相關代碼非常復雜）。

我們對InitReadCfg比較感興趣，這個函數內部將讀取/etc/init.cfg文件。這個文件在圖4中提到的rootfs.tar中可以找到，下圖是其內容的示意：

圖7 rootfs.tar/etc/init.cfg

init.cfg本質上是一個json格式的文件。它包括一個名為"jobs"的數組和一個名為"services"的數組。

對"jobs"來說：內部分別包含"pre-init"、"init"和"post-init"三個元素。從上面的截圖中可以看出，這三個元素對應的就是設置掛載一些設備、設置好路徑，啟動服務等工作。

對"services"來說：它包含一組服務的定義。所謂的服務，就是系統里的關鍵進程?？梢圆聹y到，init將根據service的配置來啟動對應的服務程序，并設置它的uid、gid、進程優先級和權限等。

如果開發者對Android系統有一定了解的話，會發現OpenHarmony和AOSP在init的工作流程上有著相似的設計思路。不過，對OpenHarmony目標設備來說，使用json格式無疑是比較簡單且方便的。

最后，我們再看一下init的另外一個重要職能——服務進程狀況監控。init.cfg中的那些服務屬于系統關鍵進程。運行過程中如果它們出現異常導致進程退出，需要有個辦法將它們重新啟動以保證業務連續性。

這個功能的實現就是利用Linux系統的SIGCHILD信號。init在SignalInitModule中監聽了該信號并設置了對應的信號處理函數——SigHandler。SigHandler函數的具體處理過程則比此處說得要更復雜一點?，F在，這部分內容就留給讀者們自行探索了??！

編輯：hfy