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原标题:鸿蒙系统的启动流程,建议收藏!
声明:严格来说本文档并非真正原创的,这是上了朱有鹏老师的免费课《想读懂鸿蒙 2.0 源码,也许你需要先懂这些》之后,做的一些总结。
课程时间一个半小时,内容也很多,学习过程中我发现朱老师的 PPT 上部分代码/文件,在我本地的鸿蒙系统代码上找不到,或者路径不相同,所以我就做了一些整理。
这里仅摘取课程中的鸿蒙系统在 HI3516DV300 平台上的启动流程部分(从 30:00 开始讲解启动过程)进行汇总和整理,如有错误,请朱老师和各位同学指正。后继在学习过程中会继续对本文当作修正升级。
我的本地代码是基于最新发布的 OpenHarmony 1.1.0 LTS(2021-04-01) 版本抓取的,代码根目录 OHOS1_1_0LTS:
$repo init -u https: //gitee.com/openharmony/manifest.git -b refs/tags/OpenHarmony_release_v1. 1.0-- no-repo-verify
$repo sync
在根目录下执行:
OHOS1_1_0LTS$ hb set
[OHOS INFO] Inputcode path: .
OHOS Which product doyou need?
->ipcamera_hispark_taurus@hisilicon
OHOS1_1_0LTS$ hb build
即可开始编译 hi3516dv300 平台代码。输出的过程文件和最终 bin,在以下路径内:
outhispark_taurusipcamera_hispark_taurus
因为本人还没有开发板,无法烧录、抓取 log 分析以及做相关的操作去验证。
01
U-Boot 启动
System startup
Uncompress Ok!
U-Boot 2016.11(......) hi3516dv300
............
............(省略)
Hit any keytostopautoboot: 0
MMC read: dev #0, block # 2048, count 16384 ... 16384 blocks read: OK
## Starting application at 0x80000000...
到此为止属于 U-Boot 的启动。Uboot 不属于鸿蒙系统,这里不做进一步分析,代码在目录:
devicehisiliconthird_partyubootu-boot-2020.01
02
汇编代码引导 LiteOS-a 内核
Uboot 引导 liteos-a 内核启动起来,需要有一个入口,在:
kernelliteos_atoolsbuildliteos.ld
打开这个文件,可见:
ENTRY(reset_vector)
INCLUDEboard.ld
SECTIONS
{
......
}
reset_vector 就是整个鸿蒙内核启动的入口点,这是一个符号,定义在:
kernelliteos_aarcharmarmsrcstartupreset_vector_mp.S
同目录下还有一个 reset_vector_up.S 文件,因为 HI3516 是 ARM Cortex A7 双核处理器,所以需要看 mp(多核)这个文件,up 这个是单核的。
打开 reset_vector_mp.S 文件,找到“reset_vector:”符号,从这里开始跑汇编代码,引导 liteos-a 内核的启动,一直到:
“
bl main
_start_hang:
b _start_hang
”
这里调用一个 main 函数,然后执行 _start_hang 进入死循环,至此汇编代码阶段就结束了。通过 main 函数进入内核 LiteOS-a 启动的 C 语言阶段。
03
内核 LiteOS-a 的 C 语言启动阶段
上面汇编阶段调用的 main 函数,位于:
kernelliteos_aplatformmain.c
main 函数通过 OsSystemInfo; 函数里打印下面这些信息:
******************Welcome******************
Processor : Cortex-A7*2
Run Mode : SMP
GIC Rev : GICv2
build time : ......
Kernel : Huawei LiteOS 2.0.0.xxx
********************************************
main core booting up...
...
...
从这一步的 main 开始读 liteos-a 的 C 语言源码,可以直接在鸿蒙代码的
kernelliteos_aplatformmain.c
进行阅读理解。不过,推荐从下面仓库拉代码下来读,鸿蒙内核源码注解分析:
https: //gitee.com/weharmony/kernel_liteos_a_note.git
这是在鸿蒙官方开源项目 kernel_liteos_a 基础上,给源代码加上了给常详细的中文注解,有利于加快理解。
main 函数截图如下:
Line173 行调用的 OsMain 函数,位于:
kenerlliteos_akernelcommonlos_config.c
主要做了:
其中的:
①OsTickInit(......); // tick 初始化,包含注册中断事件,硬件时钟初始化,启动节拍,注册硬中断。
②OsKernelInitProcess; // 完成内核进程的初始化,调用:
OsProcessCreateInit(processCB, OS_KERNEL_MODE, "KProcess", 0);
首先创建 2 号进程 KProcess,最高优先级 0,这是一个内核态进程。鸿蒙进程一共有 32 个优先级(0-31),其中 0-9 级为内核进程,用户进程可配置的优先级有 22 个(10-31)。
然后创建 2 号进程的 2 个子线程 ResourceTask 和 KIdle,详见代码。可以在 shell 内执行 task 命令查看进程和线程信息,表格见文末。
注意,此时 1 号进程还没有创建,它是用户态根进程,要到稍微后面才创建。
③OsSwtmrInit; //软时钟模块初始化,创建 Swt_Task(software timmer) 线程,父进程是 2 号进程 KProcess。
④OsSystemInit; //系统初始化,系统软硬件的初始化,由 2 号进程 KProcess 创建“system_wq”“SystemInit”“memshow_Task”等线程。
“SystemInit”线程:
其入口函数则由内核外部提供,在:
devicehisiliconhispark_taurussdk_liteosmppmodule_initsrcsystem_init.c
里的 SystemInit 函数:
其中的:
①ProcFsInit,创建和挂载/proc 文件系统,代码见:
kernelliteos_afsprocos_adeptproc_init.c
②SDK_init //calling SDK_init form HISI_SDK,初始化 3516DV300 特有的 SDK,用内部的 DSP 硬件来做视频编解码,只提供相关库文件,不开源。
代码在:
devicehisiliconhispark_taurussdk_liteosmppmodule_initsrcsdk_init.c
③OsMountRootfs,挂载根文件系统:
outhispark_taurusipcamera_hispark_taurusrootfs.tar
可以通过 tar -tf rootfs.tar 命令查看里面都有些什么内容。开始查找根文件系统里的 /bin/init 并创建 init 进程。
④OsUserInitProcess,调用:
OsProcessCreateInit(processCB, OS_USER_MODE, "Init", OS_PROCESS_USERINIT_PRIORITY); //28
这时候才创建 1 号进程 init,这是用户态根进程,优先级别为 28,这个 1 号进程接下来会创建和启动其他的用户态进程(shell/apphilogcat/.../ai_server等 3~9 号进程)。
接下来这一小部分还没理解透,调用 OsLoadUserInit load init 的相关配置:
再使用 __user_init_entry 参数,调用OsUserInitProcessStart。
__user_init_entry 就是第一个用户态根进程的地址,它通过宏 LITE_USER_SEC_ENTRY 进行定义,代码在:
kernelliteos_akernelusersrclos_user_init.c
/bin/init 就是 kernel 调用 init_lite的入口【见第四阶段对这个的解释】,由此进入应用层的启动。跑完 OsMain 函数,LiteOS-a 内核的启动工作就基本上完成了,接下来就开始了鸿蒙系统应用层的启动。
04
鸿蒙系统应用层的启动
这个应用层实际上就是鸿蒙的 framework,启动 init 入口在:
basestartupinit_liteservicessrcmain.c
①ReadFileToBuf
这一步读取的 /etc/init.cfg 文件,在上面 OsMountRootfs 挂载根文件系统的时候就挂载上了,它是:
vendorhisiliconhispark_taurusinit_configsinit_liteos_a_3516dv300.cfg
的副本,这个文件就包含了“pre-init”“init”“post-init”的相关操作,分别是设置挂载一些设备、设置好路径,启动服务等工作。
而后面的"services"则包含一组服务的定义,它们是系统里的关键进程。
②DoJob("init")
由“1 号进程 init”,在应用层通过 start 指令创建和启动:shell/apphilogcat/.../ai_server 等 3~9 号进程,它们都是用户态进程,父进程都是“1 号进程 init”。
init 将根据上面 cfg 配置的 job 和 services 来做对应的操作和启动对应的服务程序,并设置它们的 uid、gid、进程优先级和权限等。
可以在 shell 内执行 task 命令查看进程和线程信息,表格见文末。
见官方文档:
basestartupinit_liteREADME_zh.md
这个 init 组件(即 basestartupinit_lite)负责处理从内核加载第一个用户态进程(2 号进程 init)开始,到第一个应用程序启动之间的系统服务进程启动过程。
init 将系统启动分为三个阶段:
“pre-init”阶段: 启动系统服务之前需要先执行的操作,例如挂载文件系统、创建文件夹、修改权限等。
“init”阶段: 系统服务启动阶段。
“post-init”阶段: 系统服务启动完后还需要执行的操作。
上述每个阶段在配置文件 init.cfg 中都用一个 job 表示,每个 job 都对应一个命令集合,init 通过依次执行每个 job 中的命令来完成系统初始化。
job 执行顺序:先执行“pre-init”,再执行“init”,最后执行“post-init”,所有 job 都集中放在 init.cfg 的 jobs 数组中。
除上述 jobs 数组之外,init.cfg 中还有一个 services 数组,用于存放所有需要由 init 进程启动的系统关键服务的服务名、可执行文件路径、权限和其他属性信息。
配置文件 init.cfg 位于代码仓库 /vendor/hisilicon/hispark_aries/init_configs/ 目录,部署在 /etc/ 下,采用 json 格式,文件大小目前限制在 100KB 以内。
init 组件会编译成 outhispark_taurusipcamera_hispark_taurus 目录下的 bin/init,同时打包在根文件系统 rootfs.tar 内,上面挂载根文件系统时,会挂载成 /bin/init,由第三阶段的最后一步 OsUserInit 调用和执行。
见官方文档:
basestartupinit_liteREADME_zh.md
至此,鸿蒙系统的关键系统进程和相关服务都已经启动起来了,至于 shell/apphilogcat/.../ai_server 等 3~9 号进程的具体启动过程和调用的相关代码入口,还需待后面进一步学习分析。
05
鸿蒙应用(APP)的启动
在 Hi3516dv300 平台(带屏幕)的桌面(也就是 launcher 进程)上点击 camera 应用图标,这时候会启动 camera 应用程序,实际上会通过“7 号进程 appspawn”创建子进程“com.huawei.camera”。
这是一个应用程序进程,其父进程并不是 launcher 进程,而是 appspawn 进程。
实际上所有的应用程序的父进程都是 appspawn 进程。
鸿蒙应用开发的第一个示例程序“helloworld”的启动也应该类似。
# include
# include"ohos_init.h"
# include"ohos_types.h"
voidHelloWorld( void)
{
printf( "[Init] Hello World!n");
}
SYS_RUN(HelloWorld);
关于 SYS_RUN 如何运作,以便让 HelloWorld 运行起来,其他老师有非常详细的解释,这里不再复述。
06
#task命令查看进程/线程信息(简表)
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