鸿蒙系统的启动流程
Liangkz 2021.04.11 Ver1.0
- 目录
- 1. 第一阶段：U-Boot启动
- 2. 第二阶段：汇编代码引导LiteOS-a内核
- 3. 第三阶段：内核LiteOS-a的C语言启动阶段
- 4. 第四阶段：鸿蒙系统应用层的启动
- 5. 鸿蒙应用(APP)的启动
- 6. #task命令查看进程/线程信息(简表)
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] Input code path: .
- OHOS Which product do you 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：
- out\hispark_taurus\ipcamera_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。
1. 第一阶段：U-Boot启动
- System startup
- Uncompress Ok!
- U-Boot 2016.11 (......) hi3516dv300
- ............
- ............(省略)
- Hit any key to stop autoboot: 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
- device\hisilicon\third_party\uboot\u-boot-2020.01
2. 第二阶段：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：
- kernel\liteos_a\tools\build\liteos.ld
打开这个文件，可见：
- ENTRY(reset_vector)
- INCLUDE board.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：
- kernel\liteos_a\arch\arm\arm\src\startup\reset_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。
3. 第三阶段：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：
- kernel\liteos_a\platform\main.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
- kernel\liteos_a\platform\main.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：
- kenerl\liteos_a\kernel\common\los_config.c
主要做了：
其中的：
- OsTickInit(......); // 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
- OsKernelInitProcess(); // 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。
- OsSwtmrInit(); //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，
- OsSystemInit(); //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:
- device\hisilicon\hispark_taurus\sdk_liteos\mpp\module_init\src\system_init.c
里的SystemInit()函数:
其中的：
- ProcFsInit()
创建和挂载/proc文件系统，代码见：
- kernel\liteos_a\fs\proc\os_adept\proc_init.c
- SDK_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：
- device\hisilicon\hispark_taurus\sdk_liteos\mpp\module_init\src\sdk_init.c
- OsMountRootfs()
挂载根文件系统：
- out\hispark_taurus\ipcamera_hispark_taurus\rootfs.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。
- OsUserInitProcess()
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：
- kernel\liteos_a\kernel\user\src\los_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。
4. 第四阶段：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：
- base\startup\init_lite\services\src\main.c
- ReadFileToBuf()
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
- vendor\hisilicon\hispark_taurus\init_configs\init_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。
- DoJob("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：base\startup\init_lite\README_zh.md】
- 这个init组件(即base\startup\init_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out\hispark_taurus\ipcamera_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：base\startup\init_lite\README_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。
5. 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 <stdio.h>
- #include "ohos_init.h"
- #include "ohos_types.h"
- void HelloWorld(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。
6. #task命令查看进程/线程信息(简表)
