안드로이드 부팅시 작동 순서 찾아보기

오늘 알아볼 것 

- 안드로이드 부팅과정에 대해 알아보기. 

 

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안드로이드 부팅과정

- 모든 기계는 켜지는 과정이 있다. 안드로이드도 기계 안에 들어가는 소프트웨어이기 때문에 켜지는 과정이 있다.

 

 

 

안드로이드가 켜지는 과정을 보여주는 사진.

 

 

1st. boot ROM

    - 모든 기계는 물리적으로 누르거나 전기적 신호를 흘려주는 무언가로부터 작동이 시작된다.

    - 이 boot ROM이 물리적 버튼을 누르면 작동되면서 bootloader가 실행되게 된다.

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2nd. bootloader를 이용한 리눅스 커널 시작.

   - 일단 안드로이드는 '리눅스 기반'이다. 그래서, boot ROM에 의해 로드되서 bootloader가 켜지고 리눅스가 시작된다.

   - bootloader는 OS 시작 전 실행되는 코드로써,  장치가 어떻게 시작되는지 알려주고, kernel을 찾는 명령어를 가진 저급언어 코드다.

 

++ bootloader의 경로 - <android source>/bootable/bootloader/legacy/usbloader

   

bootloader가 하는일

• 메모리(RAM) 초기화
• Kernel 로드.

 

2-1 android kernel

    - 커널이 로드가 되면, 여러가지(캐시, 예약, 인터럽트 컨트롤러, 스케줄링)를 설정하고 드라이버를 로드한다고한다.

인터럽트 컨트롤러 - 

 

스캐줄링 - 

    - kernel이 시스템 세팅을 끝내면, 시스템 파일 안에서 "init"을 찾는다.

 

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3rd. init 프로세스 시작

     - 첫 번째로 실행되는 프로세스. 

    - 모든 프로세스들의 루트 프로세스.(=조상 프로세스)

    - init.rc 스크립트를 파싱해서 실행한다.

init.rc의 경로 - <android source>/system/core/rootdir/

init process의 경로 - <android source>/system/core/init

    - Zygote 와 System Process를 실행하는 역할을 한다.

    - 각종 디바이스를 초기화해주고 안드로이드 프레임워크 동작에 필요한 각종 데몬, 컨택스트 매니져등을 실행하는 역할을 해준다.

데몬?(daemon?) : 유닉스 커널에 의해 실행되는 프로세스로, 특정 서비스를 제공해주는 역할을 하는 무언가.

 

init에서 로드되는 데몬프로세스 

• USB 데몬 : usbd
• 안드로이드 디버그 브릿지 데몬 : adbd(이래서 nox_adb라고 했던것을 알 수 있었다.)
• 디버그데몬 : debuggerd
• 무선 인터페이스 레이어 데몬 : rild

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4th. 컨텍스트 매니져 시작

     - 안드로이드의 시스템 서비스를 관리하는 중요한 프로세서.

    - 카메라, 오디오, 비디오 처리 ~ 어플리케이션 제작에 필요한 API를 제공해주는 프로세서.

 

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5th. 미디어 서버 동작.  

     - 오디오출력, 카메라 서비스와 같이 C, C++기반으로 작성되어있는 네이티브 시스템 서비스를 실행하는 역할을 한다.

     -  미디어 서버가 실행되야만 소리가 실행될 수 있다.

 

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6th. Zygote, Dalvik동작.

Zygote? - 어플리케이션 실행에 필요한 VM 코드 및 메모리 정보를 공유해서 실행 시간을 단축한다. (= VM이 돌아간걸 로딩하는걸 단축시키는 역할)++ 모든 자바 기반 안드로이드 앱은 이걸 통해 포크(fork() )된 프로세스 상에서 동작되게 된다고 한다.

 

fork()? - 이 함수를 호출한 프로세스를 복사하는 기능을 가진 함수.

 

https://code-lab1.tistory.com/38

[운영체제] 프로세스란? 프로세스 메모리 구조, 상태, 스케줄링

여기서 2번째 '상태'에 대해서 참고해야할 것 같다..

    - 가상머신에서 어플리케이션을 실행하기 위한 모든 준비를 마치고, 어플리케이션을 실행할 때는 fork()를 통해 복제된 Zygote 프로세스 위, Dalvik VM에서 어플리케이션이 실행된다.

 

    -  COW(Copy on Write)방식을 사용한다고 한다. 

 

 

 

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7th. 시스템 서버(system server)

    -  자이고트에서 최초로 포크(fork()=복사)되어 실행되는 안드로이드 어플리케이션 프로세서다.

    -  location매니져와 같은 자바서비스를 실행한다. (=위치추적)

 

 

   ++ 바인더 IPC를 통해 자바 시스템서비스를 C언어 기반의 서비스매니저에 등록하기 위해서, 자바와 C언어 간의 인터페이스 역할을 하는 JNI를 추가로 이용한다고 한다.

바인더 IPC? - 서로 다른 프로세스간의 통신을 하기 위한 방법이라고 한다.

++ 서로간의 프로세스에서의 통신에는 시그널, 파이프, 메시지 큐, 세마포어 , Memory Mapped file과 같은 방법이 사용한다고 한다. 

 

IPC의 개념을 그린 그림이라고 한다.

 

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결론 및 느낀점

 

안드로이드가 시작되는 과정이 참 요란하다고 생각하게 되었다.

 

그리고 저 시작하는 과정에서 뭔가 변조를 하게 된다면, 내가 의도한 바대로 익스플로잇 할 수 있는곳이 몇몇곳이 보이기도 하였다. 

 

가령, 미디어 서버가 동작할때 의도적으로 C파일에 악성코드 집어넣어서 무언가를 한다는 망상이라던가.. 

(CVE-2015-?????에서 비슷한게 있었는데..)

 

여하튼 저 부팅과정에서 무언가를 할 수 있는지 알아봐야겠다는 생각을 하게 되었다.

 

 

 

참고 및 출처 - 

https://source.android.com/docs/devices/automotive/power/boot_time?hl=ko 

부팅 시간 관리  |  Android 오픈소스 프로젝트  |  Android Open Source Project

https://koharinn.tistory.com/463

Android Booting Sequence 안드로이드 부팅 과정

https://rjswn0315.tistory.com/47

안드로이드 OS 부팅과정

https://www.kernelpanic.kr/16

1. Init 시스템이란

https://code-lab1.tistory.com/39

[운영체제] fork() 함수란? , fork() 함수 예제 , 부모 자식 프로세스

https://www.oss.kr/info_techtip/show/32d5f561-b998-496c-a328-a58a5555e2c6

[안드로이드] (4)안드로이드 바인더(Binder)의 이해 - 공개SW 포털