Android的init过程：init.rc解析流程

这几天打算看下安卓的代码，看优秀的源代码也是一种学习过程，看源代码的过程就感觉到，安卓确实是深受linux内核的影响，不少数据结构的使用方法全然一致。花了一中午时间，研究了下init.rc解析过程，做个记录。

init.rc 文件并非普通的配置文件。而是由一种被称为“Android初始化语言”（Android Init Language。这里简称为AIL）的脚本写成的文件。在了解init怎样解析init.rc文件之前，先了解AIL很必要。否则机械地分析 init.c及其相关文件的源码毫无意义。

为了学习AIL，读者能够到自己Android手机的根文件夹寻找init.rc文件。最好下载到本地以便查看，假设有编译好的Android源码。 在<Android源码根文件夹>out/target/product/generic/root文件夹也可找到init.rc文件。

AIL由例如以下4部分组成。

1.  动作（Actions）

2.  命令（Commands）

3． 服务（Services）

4.  选项（Options）

这4部分都是面向行的代码，也就是说用回车换行符作为每一条语句的分隔符。而每一行的代码由多个符号（Tokens）表示。能够使用反斜杠转义符在 Token中插入空格。双引號能够将多个由空格分隔的Tokens合成一个Tokens。假设一行写不下，能够在行尾加上反斜杠。来连接下一行。也就是 说，能够用反斜杠将多行代码连接成一行代码。

AIL的凝视与非常多Shell脚本一行。以#开头。

AIL在编写时须要分成多个部分（Section）。而每一部分的开头须要指定Actions或Services。也就是说。每个Actions或 Services确定一个Section。

而全部的Commands和Options仅仅能属于近期定义的Section。假设Commands和 Options在第一个Section之前被定义，它们将被忽略。

Actions和Services的名称必须唯一。假设有两个或多个Action或Service拥有相同的名称。那么init在运行它们时将抛出错误，并忽略这些Action和Service。

以下来看看Actions、Services、Commands和Options分别应怎样设置。

Actions的语法格式例如以下：

on <trigger>
   <command>
   <command>
   <command>

也就是说Actions是以keywordon开头的。然后跟一个触发器，接下来是若干命令。比如。以下就是一个标准的Action。

on boot
        ifup lo
        hostname localhost
        domainname localdomain  

Services （服务）是一个程序，他在初始化时启动，并在退出时重新启动（可选）。Services （服务）的形式例如以下：

service <name> <pathname> [ <argument> ]*
          <option>
          <option>

比如，以下是一个标准的Service使用方法

service servicemanager /system/bin/servicemanager
        class core
        user system
        group system
        critical
        onrestart restart zygote
        onrestart restart media
        onrestart restart surfaceflinger
        onrestart restart drm  

如今接着分析一下init是怎样解析init.rc的。如今打开system/core/init/init.c文件，找到main函数。

在上一篇文章中 分析了main函数的前一部分（初始化属性、处理内核命令行等），如今找到init_parse_config_file函数，调用代码例如以下：

init_parse_config_file("/init.rc");

这种方法主要负责初始化和分析init.rc文件。init_parse_config_file函数在init_parser.c文件里实现，代码例如以下：

int init_parse_config_file(const char *fn)
    {
        char *data;
        data = read_file(fn, 0);
        if (!data) return -1;
        /*  实际分析init.rc文件的代码  */
        parse_config(fn, data);
        DUMP();
        return 0;
    }  

读取文件read_file有个地方须要注意：它把init.rc内容读取到data指向的buffer其中。它会在buffer最后追加两个字符：\n和\0。而且在linux系统须要注意的是，每行的结束唯独一个字符\n。

static void parse_config(const char *fn, char *s)
    {
        struct parse_state state;
        struct listnode import_list;
        struct listnode *node;
        char *args[INIT_PARSER_MAXARGS];
        int nargs;  

        nargs = 0;
        state.filename = fn;
        state.line = 0;
        state.ptr = s;
        state.nexttoken = 0;
        state.parse_line = parse_line_no_op;  

        list_init(&import_list);
        state.priv = &import_list;
        /*  開始获取每个token，然后分析这些token，每个token就是有空格、字表符和回车符分隔的字符串
       */
        for (;;) {
            /*  next_token函数相当于词法分析器  */
            switch (next_token(&state)) {
            case T_EOF:  /*  init.rc文件分析完成  */
                state.parse_line(&state, 0, 0);
                goto parser_done;
            case T_NEWLINE:  /*  分析每一行的命令  */
                /*  以下的代码相当于语法分析器  */
                state.line++;
                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;
                }
                break;
            case T_TEXT:  /*  处理每个token  */
                if (nargs < INIT_PARSER_MAXARGS) {
                    args[nargs++] = state.text;
                }
                break;
            }
        }  

    parser_done:
        /*  最后处理由import导入的初始化文件  */
        list_for_each(node, &import_list) {
             struct import *import = node_to_item(node, struct import, list);
             int ret;  

             INFO("importing '%s'", import->filename);
             /*  递归调用  */
             ret = init_parse_config_file(import->filename);
             if (ret)
                 ERROR("could not import file '%s' from '%s'\n",
                       import->filename, fn);
        }
    }  

parse_config的代码比較复杂了。如今先说说该方法的基本处理流程。首先会调用list_init(&import_list)初始化一个链表。该链表用于存储通过import语句导入的初始化文件名称。

然后開始在for循环中分析init.rc文件里的每一行代码。最后init.rc分析完之后，就会进入parse_done部分，并递归调用init_parse_config_file方法分析通过import导入的初始化文件。

for循环中调用next_token不断从init.rc文件里获取token，这里的token，就是一种编程语言的最小单位，也就是不可再分。比如，对于传统的编程语言的if、then等keyword、变量名等标识符都属于一个token。而对于init.rc文件来说，import、on以及触发器的參数值都是属于一个token。一个解析器要进行语法和词法的分析，词法分析就是在文件里找出一个个的token。也就是说，词法分析器的返回值是token，而语法分析器的输入就是词法分析器的输出。也就是说，语法分析器就须要分析一个个的token,而不是一个个的字符。词法分析器就是next_token,而语法分析器就是T_NEWLINE分支中的代码。以下我们来看看next_token是怎么获取一个个的token的。

int next_token(struct parse_state *state)
    {
        char *x = state->ptr;
        char *s;  

        if (state->nexttoken) {
            int t = state->nexttoken;
            state->nexttoken = 0;
            return t;
        }
        /*  在这里開始一个字符一个字符地分析  */
        for (;;) {
            switch (*x) {
            case 0:
                state->ptr = x;
                return T_EOF;
            case '\n':
                x++;
                state->ptr = x;
                return T_NEWLINE;
            case ' ':
            case '\t':
            case '\r':
                x++;
                continue;
            case '#':
                while (*x && (*x != '\n')) x++;
                if (*x == '\n') {
                    state->ptr = x+1;
                    return T_NEWLINE;
                } else {
                    state->ptr = x;
                    return T_EOF;
                }
            default:
                goto text;
            }
        }  

    textdone:
        state->ptr = x;
        *s = 0;
        return T_TEXT;
    text:
        state->text = s = x;
    textresume:
        for (;;) {
            switch (*x) {
            case 0:
                goto textdone;
            case ' ':
            case '\t':
            case '\r':
                x++;
                goto textdone;
            case '\n':
                state->nexttoken = T_NEWLINE;
                x++;
                goto textdone;
            case '"':
                x++;
                for (;;) {
                    switch (*x) {
                    case 0:
                            /* unterminated quoted thing */
                        state->ptr = x;
                        return T_EOF;
                    case '"':
                        x++;
                        goto textresume;
                    default:
                        *s++ = *x++;
                    }
                }
                break;
            case '\\':
                x++;
                switch (*x) {
                case 0:
                    goto textdone;
                case 'n':
                    *s++ = '\n';
                    break;
                case 'r':
                    *s++ = '\r';
                    break;
                case 't':
                    *s++ = '\t';
                    break;
                case '\\':
                    *s++ = '\\';
                    break;
                case '\r':
                        /* \ <cr> <lf> -> line continuation */
                    if (x[1] != '\n') {
                        x++;
                        continue;
                    }
                case '\n':
                        /* \ <lf> -> line continuation */
                    state->line++;
                    x++;
                        /* eat any extra whitespace */
                    while((*x == ' ') || (*x == '\t')) x++;
                    continue;
                default:
                        /* unknown escape -- just copy */
                    *s++ = *x++;
                }
                continue;
            default:
                *s++ = *x++;
            }
        }
        return T_EOF;
    }  

next_token的代码还是蛮多的，只是原理到非常easy。就是逐一读取init.rc文件的字符。并将由空格、/t分隔的字符串挑出来。并通过state_text返回。并通过state->text返回。假设返回正常的token，next_token就返回T_TEXT。

假设一行结束，就返回T_NEWLINE。并開始语法分析，特别注意：init初始化语言是基于行的，所以语言分析实际上就是分析init.rc的每一行，仅仅是这些行已经被分解成一个个的token并保存在args数组其中。

如今回到parse_config函数。先看一下T_TEXT分支。

该分支讲获得每一行的token都存储在args数组中。如今来看T_NEWLINE分支。

该分支的代码涉及到一个state.parse_line函数指针，该函数指针指向的函数负责详细的分析工作。但我们发现，一看是该函数指针指向了一个空函数。实际上一開始该函数什么都不做。

如今来回想一下T_NEWLINE分支的完整代码

case T_NEWLINE:
        state.line++;
        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;
        }
        break;

上面的代码首先调用lookup_keyword搜索关键字，该方法的作用是判定当前行是否合法：也就是依据init初始化提前定义的关键字查询。假设没有查到返回K_UNKNOWN。假设当前行合法，则会运行parse_new_section函数，该函数将为section和action设置处理函数。代码例如以下：

void parse_new_section(struct parse_state *state, int kw,
                           int nargs, char **args)
    {
        printf("[ %s %s ]\n", args[0],
               nargs > 1 ? args[1] : "");
        switch(kw) {
        case K_service:  //  处理service
            state->context = parse_service(state, nargs, args);
            if (state->context) {
                state->parse_line = parse_line_service;
                return;
            }
            break;
        case K_on:  //  处理action
            state->context = parse_action(state, nargs, args);
            if (state->context) {
                state->parse_line = parse_line_action;
                return;
            }
            break;
        case K_import:   //  单独处理import导入的初始化文件。

parse_import(state, nargs, args);
            break;
        }
        state->parse_line = parse_line_no_op;
    }  

我们拿case K_service举例：首先调用parse_service函数，该函数代码例如以下：

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;
    }

    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);
    list_add_tail(&service_list, &svc->slist);
    return svc;
}

该函数先判定当前行參数个数。比方service daemon /system/bin/daemon，此时刚好满足条件，參数刚刚是三个。第一个是servicekeyword。第二个參数是服务名。第三个參数是服务所在的路径。然后调用service_find_by_name在serivce_list队列查找当前行的服务是否已经加入过队列，假设加入过即svc!=NULL,那么就报错。最后最重要的一点，填充svc结构体的内容，并将其加入到service_list双向链表其中。在填充结构体的内容的时候须要注意的点是：srv->args[]数组的内容，仅仅保存參数，什么意思呢？举个样例。比方init.rc中有这么一行代码：service
dumpstate /system/bin/dumpstate -s，那么刚进入到parse_service函数的时候，nargs=4。

可是svc的args数组仅仅须要保存/system/bin/dumpstate -s这两个參数就好了！！

然后会又一次设置state->parse_line，比方对于service的section解析来说，state->parse_line = parse_line_service；这样就会调用parse_line_service解析services的options。

没有图像的分析总显得不够直观，以下使用详细样例说明在运行完成parse_service和parse_line_service时的组织结构图：

service zygote ....

onrestart write /sys/android..

onrestart write /sys/power..

onrestart restart media

图片取自《深入理解安卓》一书。

从上图可知：

1）service_list链表解说析之后的service所有链接到一起。而且是双向链表

2）onrestart通过commands也构造一个双向链表，假设service以下具有onrestart的option，那么会将选项挂接到onrestart其中的链表其中。