Android架構縱橫談之——軟體自愈能力 （1）

筆者決定，從今天開始，連載Android架構縱橫談系列。之所以叫縱橫談而不是叫別的題目，是因為整個系列是橫著豎著亂彈琴，可以說是陰陽不分，黑白顛倒，望湘園裡望湘園。我不談任何一個小的點，比如啟動過程、某個HAL移植、一個具體的native service或者Java service，我要談的是橫穿在其中的設計思想，因此，我談的任何一個方面，都有可能涉及到Android從核心到應用的所有層面。

這個縱橫談既然決定亂彈，我們就不要那麼嚴肅了，人民郵電出版社的老黃讓我在《Linux裝置驅動開發詳解》裡一直嚴肅著，讓我裝深沉，我鬱悶啊，我獨立的人格不為人們所理解啊。這個系列沒人管，我們放開了整。《Linux裝置驅動開發詳解》曾經是年度10大暢銷經典，這個系列怎麼也是年度10大瞎扯吧？

今天我們要整的是Android軟體架構的超強自愈能力。自愈說白了，就是不小心被人k了，不進醫院，自己躺了幾天，並且輔助心靈阿q精神勝利療法， 就又活蹦亂跳了。作為一個屌絲，咱們也只能這樣了。咱們像小強一樣活著，不斷自愈。Android 估計也是個資深屌絲啊，它可以說處處都自愈 。你想啊，一個Android，啥都要整啊，裡面多少元件啊，Zygote啊，Dalvik啊，SystemServer啊，各種service和框架啊，你妹的，丈母孃要買房，老婆要買車，隨時要跪搓衣板，不具備自愈能力還能混嗎？

說到這裡，我們要稍微嚴肅點，這邊開始嚴肅認真地進行打劫活動。自愈能力，其實是電信、工控、航天等嵌入式系統的基本要求，Android 作為大型軟體，掛的時候我們往往看到一個桌面退隱江湖，新的桌面馬上起來，而不是直接宕機了。死了個東方不敗，又來個任我行啊，這就是Android的江湖規則。自愈極其重要，我們平時說的看門狗就是典型的自愈方式之一。看門狗乾什麼的，就是在那蹲點，情況不對比如動車要撞了，就開始“汪汪”了。沒有看門狗是不行的，如果神九的軟體跑飛了，不恢復回來，那我們的宇航員就變太空垃圾了。有人要問了，軟體不跑飛不就行了嗎？軟體不跑飛，我已經失業，哪裡還有機會來這裡縱橫亂彈琴呢？

Android裡面有幾個地方都有東西“蹲點”，雖然不是明確的看門狗。

第一隻狗：帶你去投胎

Android的第一隻狗在init行程裡面，init行程會透過捕獲SIGCHLD得知其子行程的死亡，並據情況決定是否重啟之。記住，在Linux的世界裡，在子行程死亡的時候，父行程會收到一個SIGCHLD訊號，而後父行程透過wait()系統呼叫，清理子行程僵屍。大家都知道，一個行程死亡的時候，如果它還有子行程，典型地，子行程會被託孤給init行程，這種情況非常普遍，所以任何一個Linux系統，它的init程式，少不了要做一件事情，就是反覆透過wait()清理僵屍，否則Linux系統就會屍橫遍野，整個一部生化危機啊有木有？Linux是個怎樣殘酷的世界啊，我艱於呼吸視聽啊，哪裡還能有什麼言語？永遠都是白髮人送黑髮人，父行程清理子行程。

Android的init行程為SIGCHLD系結了訊號處理函式sigchld_handler()，並建立了一個socket用於接收該函式中傳送的socket訊息。sigchld_handler()函式只是簡單的派送一個訊息到該socket：

 說到這裡，我們要特別點名批評一下訊號啊。這位同學很不厚道啊，作為一個非同步闖入的事件，經常在別的同學“工程進行中”的時候跑進來，把人嚇成這樣了：

  我在一些公司上Linux課的時候，很多人估計不記得學什麼了，都還給我了。但是不曉得還記住我的一句話不，“中斷是萬惡之源”，一是耗油耗電，二是非法侵佔。你想啊，凡是非同步的都是恐怖的，都是打斷正常業務邏輯的，你下X片，他給你罰款3000，這種屬於亂髮中斷搶錢吧？訊號之於使用者空間多執行緒，正如中斷之於核心，所以，你要特別註意執行緒與訊號間的安全和死鎖啊。多執行緒程式設計裡面，上了訊號就不是鬧著好玩的。一般有執行緒訪問臨界資源時遮蔽訊號、訊號處理執行緒化等方式處理。特別要批評很多長著大腦從不想問題的同學啊，很多同學那就是一瞎寫啊，應該怎麼規劃執行緒，怎麼用訊號那都是隨心所欲啊。你看人家sigchld_handler()，幹完一票就跑，那就是正確的訊號處理函式偉大的遊擊戰術啊。你千萬不要在訊號處理函式裡搞什麼會戰啊。

       看看init行程如何處理收到的訊息呢，原始碼情景分析這樣的文章最噁心，你看了五年跟沒有看一樣，基本上不知所云，所以我們不搞那一套。中國的Linux開發者太痛苦，很多人把原始碼情景分析當小說在讀，一定從頭讀到尾，其實那個最多一新華字典，應該是參考書而非通讀讀物，讀完了，除了精神崩潰以外，就是精神徹底崩潰，天天讓你背新華字典你還活地下去不?

      init在這裡接收訊息併進一步處理：

 好吧，進去看看wait_for_one_process()吧，請註意我不是要搞情景分析，我只抓一點點程式碼出來。情景分析之類的恐怖片看多了，會影響三觀。各位同學在豎立正確三觀的前提下，請自行研讀android/system/core/init。所謂正確的三觀，就是不是為了讀程式碼而讀程式碼，而是為了分析問題而找程式碼啃。情景分析為什麼三觀不正，是因為完全不先提出問題，分析問題，最後研讀程式碼，而是上來一鎚子拿程式碼砸暈你先。絕望啊！

    特別留意加中文註釋的幾個地方:

1. 無主遊魂

掛的時候有“untracked pid %d exited”列印的行程屬於init的子行程，但是並沒有在 init.rc裡面註冊service。典型地，那些先父仙遊後被託孤給init的行程！實在是太悲慘了，這樣的行程，直到死都還沒戶口，實在是屌絲中的蠶絲。看到這種行程，讀書人一聲長嘆啊！咱們滬上海漂估計就是這種了。誰叫你不是土生土長的上海人fork出來的呢？

土生土長的上海人，有戶口的service是這樣的：

2. 拿一次性簽證的ONESHOT service

untracked的行程像沒有戶口的上海工程師，ONESHOT的行程像拿single entry簽證赴美的人，搞一把沒第二次機會除非再簽。需要在service下麵加上oneshot，這樣的service掛了就掛了，不會想著投胎，正如：

    此外，如果service被加了“disabled”標記，也不會自動啟動而需要顯示地啟動。

3. 可以投胎的女鬼

其他的行程就爽了，因為被“svc->flags |= SVC_RESTARTING”蓋章了，死了會重新投胎， 下次init執行到restart_processes()的時候就可以重啟之，而且之前順帶還可以在投胎的時候執行點什麼，如想投胎個好人傢什麼、定點空投到某人等，就像聊齋之小謝、聊齋之魯公女等。咱們就不要像蒲松齡同學那麼yy了，美麗女鬼投胎來報答我們的機率不高了，好像我們前世沒做過什麼好事？不過我們一直在期待！

 這個動作透過onrestart指定：

在這裡，我們要哀嘆一下, 蘭若寺真不是個好地方，Android就好多了，只要你有戶口，又不是ONESHOT，你就可以馬上重新投胎，聶小倩啊聶小倩，你真是死不逢地啊！於是你造就了一段盪氣迴腸的流傳千古的愛戀。張國榮《倩女幽魂》，我最愛的電影之一。

4. 壓死Android的最後一根稻草

如果一個service是critical的，而它又在短時間內反覆掛，restart後又總是夭折，我們很可能不能再讓它這麼痛苦下去了，唯一的方法就是讓它解脫，於是整個系統重啟。這樣的service包括：

 Android，第一隻狗，就是這樣負責一個掛掉的service的重啟的。下集我們講第二隻狗：生死與共的Zygote與SystemServer。

今天累了，欲知後事如何，請聽下回分解。我們趕著芒果臺新版《天涯明月刀》前一天開始播放Android架構縱橫談，也算是搶一點收視率。老版《天涯明月刀》，我的童年，那些逝去的年華啊！

謹以本回，獻給看《天涯明月刀》長大的一代人！如今我們已經而立或不惑，我們逝去的青春，就像一首歌。

古剎空潭猶自遠，長階醉臥知誰見。 
天涯明月簫聲斷，刀映孤星，已是離人倦。