鸿蒙 OS 源码精读之 init 实战

鸿蒙OS开源代码精要解读之——init

作者介绍：

中科创达OpenHarmony研究组

说明：

中科创达OpenHarmony研究组第一时间对 https://codechina.csdn.net/openharmony 上开源的代码进行了详尽的代码研读和学习。为此，我们打算编写一系列篇幅中等，内容精炼的源码分析文章来引领大家更进一步的走进鸿蒙OS。随着对代码的了解，广大开发者想亲自动手参与的意愿和信心也会随之增强——这也是鸿蒙OS开源的意义所在。

本篇内容摘要：

本篇以OpenHarmony中ipcamera_hi3518ev300为编译目标，介绍init进程的相关代码。

写在前面的话

我们对OpenHarmony的代码进行了一个简单粗略的统计。除去所有的third_party代码（即OpenHarmony使用的第三方开源库），其他剩余的代码中，以.c、.h文件为统计入口，总有效代码行数（不含注释、空行等，统计工具为tSourceCounter）为325627行。其中，归属kernel目录下的总有效代码行数为74150行。整个OpenHarmony中，kernel部分占比为22.8%左右，代码量上占大头的还在于kernel之上的、我们称之为Framework的部分。根据我们在Android系统上多年的摸索和经验，Framework恰恰是Android OS的精髓。所以，以OpenHarmony目前才20多万行的Framework代码量来看，感兴趣的开发者在这块参与共建、献策献力的机会非常大。

1.  OpenHarmony 源码的下载和编译

先介绍代码的下载和编译。我们研究组用得是ubuntu 19.10的主机环境。

1.1  源码下载

按照codechina.csdn官网的源码下载指南： https://codechina.csdn.net/openharmony/docs/-/blob/master/get-code/%E6%BA%90%E7%A0%81%E8%8E%B7%E5%8F%96.md

我们使用的是第四种方式“获取方式4：从代码仓库获取”。执行这一节中的几个命令，即可得到整个源码仓库。

1.2  编译源码

我们选择的编译目标是“Hi3518解决方案”,其编译后的输出目录名为ipcamera_hi3518ev300。ipcamera_hi3518ev300是一个基于海思的ip摄像头设备。相关的介绍文档入口在 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，编译不同的解决方案需要建立对应的编译环境。对hi3518来说，开发者需要按照上述链接里的“搭建环境”来下载和配置。

一切就绪后，在源码根目录下执行 python build.py。如果不带参数的话，它会提醒你指定编译目标，截图如下：

图1  python build.py不带参数的执行结果

这次，我们通过python build.py ipcamera_hi3518ev300即可编译“Hi3518解决方案”。编译耗时10几分钟。

注意，编译过程中可能出现找不到<valgrind/valgrind.h>的错误。这是因为目前我们下载的代码中没有包含valgrind的头文件。开发者可以手动将/usr/include/valgrind目录拷贝到prebuilts/lite/sysroot/usr/include下即可（仅限Ubuntu平台，需提前安装好valgrind工具）。

1.3  OpenHarmony编译相关小知识介绍

OpenHarmony源码编译系统使用了google开发的gn工具以及ninjia。这二者结合起来比传统的makefile编译系要高效，尤其适合大系统的并行编译。对开发者而言，如果要参与OpenHarmony的开发，需要对gn的语法有些了解。本文仅做一些最基本的介绍：

1. 使用gn工具的话，开发者将编译规则写在名为BUILD.gn文件中。和Makefile一样，gn文件有自己的语法规则，属于领域语言（Domain Specific Language，DSL）。gn语法不难，但编译规则本身有很多内容，所以一下子要掌握全部内容也不容易。
2. gn支持自定义模板函数，可放在名为.gni的文件中。OpenHarmony中最常见到的gn模板文件为./build/lite/config/component/lite_component.gni。.gn文件中通过import可导入gni模板文件。OpenHarmony定义了lite_component、lite_library等模板函数。
3. gn中，可执行文件的编译函数入口为exectuable("文件名")，共享库的编译规则函数为shared_library("文件名")。所以，如果要搜索某个文件对应的编译规则，可以先搜索所有的BUILD.gn文件，然后grep executable。以下是我们grep所有的executable的结果截图。

图2  grep BUILD.gn中executable的结果示意

通过这种方式，我们能很快定位到比如init对应的代码在什么地方。

最后，我们再简单介绍下OpenHarmony编译系统中和底层OS有关的一个条件编译控制变量ohos_kernel_type。目前，该变量有四个取值，分别为"liteos_a"、"liteos_m"、"liteos_riscv"和"linux"：

1. "liteos_a"和"linux"经常做为一组进行判断。liteos_a实际对应的是Cortex-A系列，其性能相对较高，可以跑Linux系统。
2. "liteos_m"和"liteos_riscv"往往是一组的。liteos_m对应的是Cortex-M系列，liteos_riscv是Riscv芯片的表示，二者可能都是针对性能一般，功耗较低的设备。

ohos_kernel_type的取值由build/lite/product/解决方案名.json文件中的product字段决定。例如，我们选择的ipcamera_hi3518ev300的配置文件内容截图如下，它的kernel字段值为"liteos_a"。

图3  build/lite/product/ ipcamera_hi3518ev300.json配置文件示意图

编译完成后，所有编译生成物都在out/ipcamera_hi3518ev300目录下。

2 init 源码精要解析

init是Linux系统上的第一个应用进程，是其它进程的源头。对ipcamera_hi3518ev300来说，它的编译产物中也有一个init进程。

在上面提到的out/ipcamera_hi3518ev300目录下，有一个rootfs.tar文件。这个文件里就是设备上根文件系统的内容。打开其中的/rootfs/bin目录，可以看到此次编译的可执行程序如下截图所示：

图4  out/ipcamera_hi3518ev300/rootfs.tar/bin内容示意

借助图2里提到的办法，我们可以定位到init对应的代码路径为base/startup/services/init_lite/。其内容如下图所示：

图5  init_lite源码文件示意图

main.c是整个init的入口。我们简单看一下它的代码，如下所示。

图6  init_lite/main.c

init main函数非常精简，非常符合"lite"轻量简便的风格。当然，也不排除未来init的代码会越来越复杂。我们在AOSP上观察到的情况就是一个例子——AOSP里现在的init的相关代码非常复杂）。

我们对InitReadCfg比较感兴趣，这个函数内部将读取/etc/init.cfg文件。这个文件在图4中提到的rootfs.tar中可以找到，下图是其内容的示意：

图7  rootfs.tar/etc/init.cfg

init.cfg本质上是一个json格式的文件。它包括一个名为"jobs"的数组和一个名为"services"的数组。

1. 对"jobs"来说：内部分别包含"pre-init"、"init"和"post-init"三个元素。从上面的截图中可以看出，这三个元素对应的就是设置挂载一些设备、设置好路径，启动服务等工作。
2. 对"services"来说：它包含一组服务的定义。所谓的服务，就是系统里的关键进程。可以猜测到，init将根据service的配置来启动对应的服务程序，并设置它的uid、gid、进程优先级和权限等。

如果开发者对Android系统有一定了解的话，会发现OpenHarmony和AOSP在init的工作流程上有着相似的设计思路。不过，对OpenHarmony目标设备来说，使用json格式无疑是比较简单且方便的。

最后，我们再看一下init的另外一个重要职能——服务进程状况监控。init.cfg中的那些服务属于系统关键进程。运行过程中如果它们出现异常导致进程退出，需要有个办法将它们重新启动以保证业务连续性。

这个功能的实现就是利用Linux系统的SIGCHILD信号。init在SignalInitModule中监听了该信号并设置了对应的信号处理函数——SigHandler。SigHandler函数的具体处理过程则比此处说得要更复杂一点。现在，这部分内容就留给读者们自行探索了！！