startup_init 模块

1. 模块概述

源码地址：https://gitee.com/openharmony/startup_init

1.1 功能与目标

startup_init 主模块是系统用户态的启动入口（pid=1），负责从早期引导到系统服务拉起的全链路编排。核心目标如下：

• 完成第一阶段初始化：创建设备节点、挂载关键分区、切换到第二阶段；
• 完成第二阶段初始化：参数服务、配置加载、作业触发、服务拉起、信号回收；
• 提供统一的 service 生命周期管理（启动、停止、重启、崩溃恢复）；
• 提供配置驱动的命令执行与触发机制（pre-init/init/post-init 与 trigger jobs）。

典型场景：

• 正常开机流程；
• 充电模式、救援模式、维护恢复模式等分支启动；
• 服务崩溃后自动恢复或触发保护性重启（critical 服务）。

1.2 系统位置

该模块位于 startup 子系统核心位置，是系统启动主控模块：

• 上游：内核启动后拉起 init（/bin/init）；
• 下游：参数服务、文件系统管理、sandbox、ueventd、service 控制链路；
• 对外：通过参数与服务控制接口向其他模块暴露状态与控制能力。

定位：核心模块（启动编排中心），其他启动相关模块多为其依赖或协作模块。

1.3 设计思路与模式

设计思路

• 分阶段启动：first-stage（最小可用环境）+ second-stage（完整初始化）；
• 配置驱动：通过 .cfg/JSON 配置定义 jobs 与 services；
• 事件驱动：基于 trigger/loop/signal 机制驱动作业与服务状态变化；
• 容错恢复：服务崩溃计数、定时重启、critical 保护策略。

设计模式

• 状态机模式：启动阶段与服务状态按固定状态流转；
• 观察者/事件分发模式：信号、触发器、socket 事件回调；
• 插件/钩子扩展模式：HookMgr 在不同 boot stage 注入能力；
• 命令模式：命令字符串映射到 CmdTable 执行函数。

1.4 系统框图

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2. 模块结构

2.1 源文件与头文件

入口与阶段管理

• services/init/main.c：主入口，串联 SystemPrepare -> SystemInit -> SystemExecuteRcs -> SystemConfig -> SystemRun。
• services/init/standard/main_early.c：早期 init 入口。
• services/init/standard/init_firststage.c：first-stage 逻辑（挂载、切换 second-stage）。
• services/init/standard/init.c：second-stage 主流程实现。
• services/init/include/init.h：模块总入口声明。

配置与解析

• services/init/init_config.c：解析 .cfg，加载 services/jobs/import。
• services/init/include/init_jobs_internal.h：job 结构与配置路径定义。

服务管理

• services/init/init_service_manager.c：Service 实例构建、属性解析、按名控制。
• services/init/init_common_service.c：Service 生命周期核心逻辑（start/stop/reap/timer）。
• services/init/standard/init_service.c：标准平台服务执行细节。
• services/init/include/init_service.h：Service 结构体、属性位、核心 API。
• services/init/include/init_service_manager.h：service 管理接口。

命令与作业

• services/init/init_common_cmds.c：通用命令解析与执行框架。
• services/init/standard/init_cmds.c：标准平台命令集实现。
• services/init/standard/init_cmdexecutor.c：命令执行器注册与插件命令。
• services/init/standard/init_jobs.c：jobs 与 trigger 执行。
• services/init/include/init_cmds.h：命令表与执行上下文定义。

运行支撑

• services/init/standard/init_signal_handler.c：SIGCHLD/SIGTERM 处理与子进程回收。
• services/init/adapter/init_adapter.c：平台适配（能力保留、rcS 执行等）。
• services/init/standard/init_mount.c：分区挂载辅助。
• interfaces/innerkits/include/service_control.h：服务状态枚举与控制 API。

2.2 类、结构体、函数与方法

主模块以 C 实现为主，核心是结构体 + 函数组合：

• Service（init_service.h）
  • 描述服务全量状态：名称、pid、属性位、权限、cap、socket/file、timer、jobs、context、error。
  • 关键字段：status、attribute、startMode、endMode、serviceJobs。
• ServiceSpace
  • 全局服务空间计数与管理上下文（g_serviceSpace）。
• CmdLine / CmdLines
  • job 命令集合抽象，支持索引执行。
• ConfigContext
  • 配置上下文（主系统/芯片上下文），影响命令执行域。

关键函数：

• 主流程：
  • SystemPrepare()：first-stage 准备；
  • SystemInit()：second-stage 基础初始化；
  • SystemConfig()：参数/配置/trigger/service 启动编排；
  • SystemRun()：进入事件循环。
• 配置解析：
  • ParseInitCfg()、ReadConfig()、ParseAllServices()、ParseAllJobs()。
• 服务控制：
  • ServiceStart()、ServiceStop()、ServiceTerm()、ServiceReap()；
  • StartServiceByName()、StopServiceByName()、TermServiceByName()。
• 命令执行：
  • DoCmdByIndex()、ExecCmd()、GetCmdLinesFromJson()；
  • 标准命令如 start/stop/mount/chmod/chown/write/reboot/...。

2.3 继承与多态

主模块为 C 风格实现，无 C++ 继承层次。
“多态”由以下机制实现：

• 命令表 CmdTable + 函数指针，按命令名动态分派；
• 插件命令 PluginCmdExecutor + hook 扩展，实现运行时行为扩展；
• 不同平台目录（standard / lite）实现同名接口的编译期切换。

2.4 模块“类图/结构关系图”

2.5 模块内部依赖框图

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3. 模块间交互

3.1 交互描述

• 与 param 子系统：

  • 初始化参数服务（InitParamService）；
  • 读写系统参数（SystemReadParam/SystemWriteParam）；
  • 通过参数发布服务状态（startup.service.ctl.<name>）。

• 与 fs_manager/挂载链路：

  • first-stage 加载 fstab.required、挂载关键分区；
  • second-stage 执行 mount_fstab 等命令。

• 与 ueventd：

  • first-stage 触发设备事件，确保必要设备节点就绪。

• 与 sandbox：

  • 根据服务路径与策略进入对应 sandbox。

• 与 samgr/其他服务：

  • 通过 init 启动配置拉起系统服务进程。

3.2 异步、事件驱动与多线程

• 事件驱动：
  • 基于 loopevent 处理 signal、watcher、timer；
  • trigger/job 事件驱动作业执行。
• 异步处理：
  • 服务进程由 fork+exec 启动，SIGCHLD 异步回收；
  • 定时重启由 LE_Timer 异步触发。
• 多线程/多进程：
  • 主体为单进程事件循环 + 多子进程服务模型；
  • 关键并发来自子进程生命周期与异步信号。

3.3 外部依赖框图

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4. 状态机转换图

4.1 状态机模型

主模块建议分为两层状态机：

• 系统启动阶段状态机（Boot Pipeline）；
• 服务生命周期状态机（Service Lifecycle）。

4.2 状态机树图

4.3 状态机切换规则

• 启动阶段切换

  • FirstStage -> SecondStageInit：关键分区挂载并 execv("/bin/init --second-stage")；
  • SecondStageInit -> ConfigLoaded：参数服务与配置解析完成；
  • ConfigLoaded -> JobsTriggered：触发 pre-init/init/post-init；
  • JobsTriggered -> EventLoopRunning：进入主循环。

• 服务状态切换

  • IDLE -> STARTING/STARTED：执行 ServiceStart；
  • STARTED -> READY：服务主动上报 ready（若支持）；
  • STARTED/READY -> STOPPING -> STOPPED：stop/term 或退出回收；
  • STOPPED -> STARTED：按策略重启（once/ondemand/timer/critical 规则）。

• 事件触发

  • 配置命令触发：start/stop/reset/trigger；
  • 信号触发：SIGCHLD 子进程退出；
  • 时间触发：周期/延迟重启定时器；
  • 条件触发：critical 崩溃阈值触发 panic reboot。

4.4 状态机转换图

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5. 接口设计

5.1 公共接口

模块主入口接口（内部主控）

• void SystemPrepare(long long uptime);
  • 功能：first-stage 环境准备与必要分区挂载；
  • 返回：无，失败路径可触发中止/重启。
• void SystemInit(void);
  • 功能：second-stage 基础环境初始化（socket、fd holder、时区等）。
• void SystemConfig(const char *uptime);
  • 功能：参数服务初始化、配置加载、触发 boot jobs、启动服务。
• void SystemRun(void);
  • 功能：进入事件循环。
• void SystemExecuteRcs(void);
  • 功能：执行 /etc/init.d/rcS（按平台宏控制）。

服务控制接口（对外）

• int ServiceControl(const char *serviceName, int action);
• int ServiceControlWithExtra(const char *serviceName, int action, const char *extArgv[], int extArgc);
• int ServiceWaitForStatus(const char *serviceName, ServiceStatus status, int waitTimeout);
• int ServiceSetReady(const char *serviceName);
• int StartServiceByTimer(const char *serviceName, uint64_t timeout);
• int StopServiceTimer(const char *serviceName);

ServiceStatus 典型值：SERVICE_IDLE/STARTING/STARTED/READY/STOPPING/STOPPED/ERROR/CRITICAL。

命令接口（配置驱动）

命令通过 CmdTable 暴露，典型包括：

• 服务类：start/stop/reset/termservice；
• 文件系统类：mount/mount_fstab/umount/mkdir/chmod/chown；
• 系统类：setparam/trigger/reboot/export/write/sleep/wait。

5.2 数据交换接口

• 配置交换

  • 输入：/etc/init.cfg、etc/init/*.cfg、模式特定目录配置；
  • 格式：JSON（services/jobs/import）。

• 参数交换

  • 通道：SystemReadParam/SystemWriteParam；
  • 关键参数：ohos.boot.mode、startup.service.ctl.<service> 等。

• 进程与事件交换

  • 通道：signal（SIGCHLD/SIGTERM）、socket watcher、timer 回调；
  • 协议：POSIX 信号 + loopevent 事件模型。

5.3 接口调用时序图