Android -- Init进程对信号的处理流程

1、Android - Init进程对信号的处理流程在Android中，当一个进程退出（exit()）时，会向它的父进程发送一个SIGCHLD信号。父进程收到该信号后，会释放分配给该子进程的系统资源；并且父进程需要调用wait()或waitpid()等待子进程结束。如果父进程没有做这种处理，且父进程初始化时也没有调用signal(SIGCHLD, SIG_IGN)来显示忽略对SIGCHLD的处理，这时子进程将一直保持当前的退出状态，不会完全退出。这样的子进程不能被调度，所做的只是在进程列表中占据一个位置，保存了该进程的PID、终止状态、CPU使用时间等信息；我们将这种进程称为“Zombie”进程，

2、即僵尸进程。在Linux中，设置僵尸进程的目的是维护子进程的一些信息，以供父进程后续查询获取。特殊的，如果一个父进程终止，那么它的所有僵尸子进程的父进程将被设置为Init进程（PID为1），并由Init进程负责回收这些僵尸进程（Init进程将wait()/waitpid()它们，并清除它们在进程列表中的信息）。由于僵尸进程仍会在进程列表中占据一个位置，而Linux所支持的最大进程数量是有限的；超过这个界限值后，我们就无法创建进程。所以，我们有必要清理那些僵尸进程，以保证系统的正常运作。接下来，我们分析下Init进程是如何处理SIGCHLD信号的。在Init.cpp中，我们是通过signal_h

3、andler_init()来初始化SIGCHLD信号处理的：cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片void signal_handler_init() / Create a signalling mechanism for SIGCHLD. int s2; /socketpair()创造一对未命名的、相互连接的UNIX域套接字 if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC, 0, s) = -1) ERROR("socketpair failed: %sn&

4、quot;, strerror(errno); exit(1); signal_write_fd = s0; signal_read_fd = s1; / Write to signal_write_fd if we catch SIGCHLD. struct sigaction act; memset(&act, 0, sizeof(act); act.sa_handler = SIGCHLD_handler;/设置信号处理函数句柄,当有信号产生时,会向上面创建的socket写入数据,epoll监控到该socket对中的fd可读时,就会调用注册的函数去处理该事件 act.sa_fla

5、gs = SA_NOCLDSTOP;/设置标志,表示只有当子进程终止时才接受SIGCHID信号 sigaction(SIGCHLD, &act, 0);/初始化SIGCHLD信号处理方式 reap_any_outstanding_children();/处理这之前退出的子进程 register_epoll_handler(signal_read_fd, handle_signal); 我们通过sigaction()函数来初始化信号。在act参数中，指定了信号处理函数：SIGCHLD_handler()；如果有信号到来，就会调用该函数处理；同时，在参数act中，我们还设置了SA_NOCL

6、DSTOP标志，表示只有当子进程终止时才接受SIGCHLD信号。Linux中，信号是一种软中断，所以信号的到来会终止当前进程正在处理的操作。所以，我们在注册的信号处理函数中不要调一些不可重入的函数。并且，Linux不会对信号做排队处理，在一个信号的处理期间不管再收到多少个信号，当前信号处理完毕后，内核也只会再发送一个信号给进程；所以这里就存在信号丢失的可能。为了避免丢失信号，我们注册的信号处理函数操作应该越高效、越快越好。而我们处理SIGCHLD信号时，父进程会做等待操作，这个时间是比较长的。为了解决这个问题，上面的信号初始化代码中创建了一对未命名且相关联的本地socket用于线程间通信。注册

7、的信号处理函数是SIGCHLD_handler()：cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片static void SIGCHLD_handler(int) if (TEMP_FAILURE_RETRY(write(signal_write_fd, "1", 1) = -1) ERROR("write(signal_write_fd) failed: %sn", strerror(errno); cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片#define TEMP_FAILURE_R

8、ETRY(exp) ( decltype(exp) _rc; do _rc = (exp); while (_rc = -1 && errno = EINTR); _rc; ) 当有信号到来时，只要向socket中写入数据，这个过程是很快的，此时信号的处理就转移到socket的响应中去进行了；这样就不会影响下一个信号的处理。同时，write()函数外围嵌套了一个do.while循环，循环条件是write()发生错误且当前的错误号为EINTR（EINTR ：此调用被信号所中断），即当前write()是由于有中断到来而发生错误时，操作将再次执行；其他情况下，write()函数只会执

9、行一次。再初始化完信号处理后，就会调用reap_any_outstanding_children() 处理这之前的进程退出情况：cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片static void reap_any_outstanding_children() while (wait_for_one_process() wait_for_one_process()主要调用waitpid()等待子进程结束，当该进程代表的服务需要重启时，会对它做一些设置、清理工作。最后，通过epoll_ctl()向epoll_fd注册本地socket，监听其是否可读；并注册了epo

10、ll事件的处理函数：cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片register_epoll_handler(signal_read_fd, handle_signal); cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片void register_epoll_handler(int fd, void (*fn)() epoll_event ev; ev.events = EPOLLIN;/对文件描述符可读 ev.data.ptr = reinterpret_cast<void*>(fn);/保存指定的函数指针,用于后

11、续的事件处理 if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev) = -1) /向epoll_fd添加要监听的fd,比如property、keychord和signal事件监听 ERROR("epoll_ctl failed: %sn", strerror(errno); 我们以Zygote进程退出为例，来看下SIGCHLD信号处理的具体流程。Zygote进程在init.rc中被声明为Service并由Init进程创建。当Zygote进程退出时，将向Init进程发送SIGCHLD信号。前面的代码已经完成了信号的初始化操作，

12、所以当信号到来时会调用SIGCHLD_handler()函数处理，它的处理就是直接通过socket写入一个数据就立刻返回；这时，SIGCHLD的处理就转移到socket事件的响应上。我们通过epoll_ctl注册了本地socket，并监听它是否可读；这时由于之前的write()调用，此时socket有数据可读，此刻会调用注册的handle_signal()函数进行处理：cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片static void handle_signal() / Clear outstanding requests. char buf32; read(

13、signal_read_fd, buf, sizeof(buf); reap_any_outstanding_children(); 它会将socket的数据的独到buf中，并调用reap_any_outstanding_children()函数处理子进程的退出及服务的重启操作：cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片static void reap_any_outstanding_children() while (wait_for_one_process() cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片static b

14、ool wait_for_one_process() int status; pid_t pid = TEMP_FAILURE_RETRY(waitpid(-1, &status, WNOHANG);/等待子进程结束,并获取到它的pid进程号,WNOHANG表明若没有进程结束,则立即返回. if (pid = 0) return false; else if (pid = -1) ERROR("waitpid failed: %sn", strerror(errno); return false; service* svc = service_find_by_pid

15、(pid);/根据pid,在链表中找到这个服务信息 std:string name; if (svc) name = android:base:StringPrintf("Service '%s' (pid %d)", svc->name, pid); else name = android:base:StringPrintf("Untracked pid %d", pid); NOTICE("%s %sn", name.c_str(), DescribeStatus(status).c_str(); if (!

16、svc) return true; / TODO: all the code from here down should be a member function on service. /如果该服务进程没有设定SVC_ONESHOT标志,或者设置了SVC_RESTART标志,则先杀掉当前的进程,在重新创建新的进程; /以避免后面重启进程时,因当前服务进程已经存在而发生错误. if (!(svc->flags & SVC_ONESHOT) | (svc->flags & SVC_RESTART) NOTICE("Service '%s' (

17、pid %d) killing any children in process groupn", svc->name, pid); kill(-pid, SIGKILL); / Remove any sockets we may have created. /如果之前为这个服务进程创建过socket,这时我们需要清除掉该socket for (socketinfo* si = svc->sockets; si; si = si->next) char tmp128; snprintf(tmp, sizeof(tmp), ANDROID_SOCKET_DIR"

18、;/%s", si->name); unlink(tmp);/删除这个socket设备文件 if (svc->flags & SVC_EXEC) /服务完全退出,清除掉所有信息,并将该服务从svc-slist中移除 INFO("SVC_EXEC pid %d finished.n", svc->pid); waiting_for_exec = false; list_remove(&svc->slist); free(svc->name); free(svc); return true; svc->pid = 0

19、; svc->flags &= (SVC_RUNNING); / Oneshot processes go into the disabled state on exit, / except when manually restarted. /如果该服务进程带有SVC_ONESHOT标志,且没有SVC_RESTART标志,则表明该服务无需重启 if (svc->flags & SVC_ONESHOT) && !(svc->flags & SVC_RESTART) svc->flags |= SVC_DISABLED; / Disa

20、bled and reset processes do not get restarted automatically. /如果服务带有SVC_RESET标志,表示服务无需重启 if (svc->flags & (SVC_DISABLED | SVC_RESET) /从结果看SVC_RESET标志的判断优先级最高 svc->NotifyStateChange("stopped"); return true; /到此,我们可以得知一个服务进程在init.rc中只要没有声明SVC_ONESHOT和SVC_RESET标志,当该进程死亡时，就会被重启; /但是,

21、如果一个服务进程带有SVC_CRITICAL标志,且没有SVC_RESTART标志,当它crash、重启的次数超过4此时,系统会自动重启并进入recovery模式 time_t now = gettime(); if (svc->flags & SVC_CRITICAL) && !(svc->flags & SVC_RESTART) if (svc->time_crashed + CRITICAL_CRASH_WINDOW >= now) if (+svc->nr_crashed > CRITICAL_CRASH_THRESH

22、OLD) ERROR("critical process '%s' exited %d times in %d minutes; " "rebooting into covery moden", svc->name, CRITICAL_CRASH_THRESHOLD, CRITICAL_CRASH_WINDOW / 60); android_reboot(ANDROID_RB_RESTART2, 0, "recovery"); return true; else svc->time_crashed = no

23、w; svc->nr_crashed = 1; svc->flags &= (SVC_RESTART); svc->flags |= SVC_RESTARTING;/为服务加上重启标志,表明它需要重启;后续工作要以此判断 / Execute all onrestart commands for this service. struct listnode* node; list_for_each(node, &svc->mands) /如果服务有onrestart选项,则遍历进程重启时需要执行的命令列表,并执行 command* cmd = node_to

24、_item(node, struct command, clist); cmd->func(cmd->nargs, cmd->args); svc->NotifyStateChange("restarting"); return true; 该函数中的处理主要这几个要点：调用waitpid()等待子进程结束，waitpid()的返回值就是子进程的进程号。如果没有子进程退出，由于设置了WONHANG标志，waitpid()就会立即返回而不会挂起。嵌套的TEMP_FAILURE_RETRY()含义与之前介绍的类似，当waitpid()返回错误且错误码是E

25、INTR，将重复调用itpid()。根据pid，从service_list列表中找到对应进程对应的service信息。如果该服务进程的定义在init.rc中没有设定SVC_ONESHOT标志,或者设置了SVC_RESTART标志,则先杀掉当前的进程,再重新创建新的进程；以避免后面重新创建进程时,因当前服务进程已经存在而发生错误。如果为当前服务创建了socket，则清除这个socket。如果该服务进程带有SVC_ONESHOT标志,且没有SVC_RESTART标志,则表明该服务无需重启。如果服务带有SVC_RESET标志,表示服务无需重启。如果一个服务进程带有SVC_CRITICAL标志,且没有

26、SVC_RESTART标志,当它crash、重启的次数超过4此时,系统会自动重启并进入recovery模式。如果服务判断为需要重启，则为该服务加上重启标志SVC_RESTARTING,表明它需要重新启动;后续工作要以此判断。/重要最后，如果服务有onrestart选项,则遍历服务重启时需要执行的命令列表,并执行这些命令如果这个子进程所代表的服务需要重启，则会为该服务加上SVC_RESTARTING标志。在之前介绍Init进程初始化流程时，我们分析过，当Init进程处理完，它就会进入一个循环化身为守护进程，处理signal、property和keychord等服务：cpp view plain

27、copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片while (true) if (!waiting_for_exec) execute_one_command();/执行命令列表中的命令 restart_processes();/启动服务列表中的进程 int timeout = -1; if (process_needs_restart) timeout = (process_needs_restart - gettime() * 1000; if (timeout < 0) timeout = 0; if (!action_queue_empty() | cur_action) tim

28、eout = 0; bootchart_sample(&timeout);/bootchart是一个用可视化方式对启动过程进行性能分析的工具;需要定时唤醒进程 epoll_event ev; int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, timeout);/开始轮询,epoll_wait()等待事件产生 if (nr = -1) ERROR("epoll_wait failed: %sn", strerror(errno); else if (nr = 1) (void (*)() ev.data.ptr)();/调用epoll_event事件存储的函数指针处理事件 其中，它会循环调用restart_processes()去重启在service_list列表中带有