ANDROID中的VOLD分析

秒速五厘米 2022-06-18 06:18 187阅读 0赞

现在可能很少有人会用mknod这个命令了，也很少有使用它的机会，但就在几年前，这还是一项linux工程师的必备技能，在制作文件系统前或加载新的驱动前，我们必须小心翼翼的创建设备节点。

不需要使用mknod并不是他消失了，而是我们有了更好更智能的方法。

linux对于热插拔的支持并不是生来就有的，而是经历了一个复杂而有戏剧性的过程，全球linux爱好者用脚投出了他们保贵的一票，udev最终成为事实上的标准。

在android中，取代udev的是vold,我们这里不去过多的讨论为什么android不继续使用udev，但要知道vold的机制和udev是一样的，理解了udev,也就理解了vold。android一出生就没有尊守传统linux的许多标准，当然也不能指望udev能很好的服务于android。android社区的选择是别起炉灶，为android定做一套udev,这就是vold了。

无论是udev还是vold,都是基于sysfs的，sysfs为内核与用户层的通讯提供了一种全新的方式，并将这种方式加以规范。

kernel层能检测到有新的设备接入，并能为之加载相应的驱动，但如何通知用户层呢？这就是sysfs的工作，内核中的sysfs机制要求当有新的驱动加载时给用户层发送相应的event.但这些event只尽告知的义务，具体怎么处理，这就是vold（或者udev）的事了。

对于用户层而言，我们无需关心sysfs的细节，只要知道sysfs能向用户层提供什么就行了。

首先，我们要知道如何接收来自内核的event.

Netlink socket大家应该不会陌生吧，socket这套东西不仅能用于网络间的通讯，也用能用于进程间的通讯，像这种内核态与用户沟通的活，自然也少不了它。

下面的内容摘自vold(NetlinkManager.cpp)

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> if ((mSock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) &lt; 0) { SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno)); return -1; } if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &amp;sz, sizeof(sz)) &lt; 0) { SLOGE("Unable to set uevent socket options: %s", strerror(errno)); return -1; } if (bind(mSock, (struct sockaddr *) &amp;nladdr, sizeof(nladdr)) &lt; 0) { SLOGE("Unable to bind uevent socket: %s", strerror(errno)); return -1; } </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这就是监听sysfs的uevent的socket的关键设置，有网络编程背影的人很容易理解上面这段代码。

下面紧接着的问题就是这个socket通路会给我们什么消息：

我们进入/sys/block/mmcblk0（也可以是/sys/block下的其它目录），执行：

cat \*

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> MAJOR=179 MINOR=0 DEVNAME=mmcblk0 DEVTYPE=disk PHYSDEVPATH=/class/mmc_host/mmc0/mmc0:1234 PHYSDEVBUS=mmc PHYSDEVDRIVER=mmcblk NPARTS=1 ...... </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

我们通过socket从内核处到的envent中所包含的信息也与此相似，是一个包含这些信息的文本，可能是如下格式的

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> add@/block/PHYSDEVDRIVER=mmcblk PHYSDEVPATH=/class/mmc_host/mmc0/mmc0:1234 DEVNAME=mmcblk0 MAJOR=179 MINOR=0 PHYSDEVDRIVER=mmcblk ...... </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

sysfs传上来的是一个多行的文本(这点要特别注意，并不只是**add@/block/PHYSDEVDRIVER=mmcblk**

这一行)，vold要对这个多行文档进行解析，然后决定怎么做。vold会把解协出来的消息再通可别一个vold的socket传到其它的进程，同时接收其它进程的反馈。

向sysfs目录（或子目录）下面的uevent文件写入”add/n”字符也会触发内核上发这些uevent,相当于重新执行了一次热插拔。

例：echo "add" > /sys/block/mmcblk0/uevent

系统启动时vold错过了的消息可以用这个特性重新触发。

[![clip\_image002][clip_image002]][clip_image002_clip_image002]

分析vold的源码，要有一定的C++的基础和设计模式的知识，习惯过程式设计的程序员在读vold时会有很大的困难，不过幸好vold代码不多。另外，与vold相关的大量机密都在libsysutils中，千万不要漏掉这个库。

先看看下图SocketListener这套架构,监听sysfs与其它进程的消息，全仰仗这套框架。

[![clip\_image004][clip_image004]][clip_image004_clip_image004]

在netLinkListener中，VOLD的重点是OnEvent这个虚接口的实现，而CommandSistener中，VOLD处理的重点则是分发**VoldCommand**类。**VoldCommand**是由**FrameworkCommand**派生出的，而**VolumeCmd**，**ShareCmd**等子类则是各种操作的封装。

先看看对 **NetlinkHandler::onEvent**的处理

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) { VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance(); const char *subsys = evt-&gt;getSubsystem(); if (!subsys) { SLOGW("No subsystem found in netlink event"); return; } if (!strcmp(subsys, "block")) { vm-&gt;handleBlockEvent(evt); } else if (!strcmp(subsys, "switch")) { vm-&gt;handleSwitchEvent(evt); } else if (!strcmp(subsys, "battery")) { } else if (!strcmp(subsys, "power_supply")) { } } </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 这里主要是通过基类解析的uevent消息分别调用不同的处理。如果看了上面的图还有人问NetlinkHandler::onEvent是在什么时候调用的，那就要补一下C＋＋了，这不是一两句话能说得清楚的。 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**VoldCommand**主要是实现对**runcommand**动作的封装，在 **FrameworkListener**会根据收到的消息选择相应的派生类。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> bool FrameworkListener::onDataAvailable(SocketClient *c) { char buffer[255]; int len; if ((len = read(c-&gt;getSocket(), buffer, sizeof(buffer) -1)) &lt; 0) { SLOGE("read() failed (%s)", strerror(errno)); return errno; } else if (!len) return false; int offset = 0; int i; for (i = 0; i &lt; len; i++) { if (buffer[i] == '/0') { dispatchCommand(c, buffer + offset); offset = i + 1; } } return true; } </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> void FrameworkListener::dispatchCommand(SocketClient *cli, char *data) { FrameworkCommandCollection::iterator i; int argc = 0; char *argv[FrameworkListener::CMD_ARGS_MAX]; char tmp[255]; char *p = data; char *q = tmp; bool esc = false; bool quote = false; int k; memset(argv, 0, sizeof(argv)); memset(tmp, 0, sizeof(tmp)); while(*p) { if (*p == '//') { if (esc) { *q++ = '//'; esc = false; } else esc = true; p++; continue; } else if (esc) { if (*p == '"') *q++ = '"'; else if (*p == '//') *q++ = '//'; else { cli-&gt;sendMsg(500, "Unsupported escape sequence", false); goto out; } p++; esc = false; continue; } if (*p == '"') { if (quote) quote = false; else quote = true; p++; continue; } *q = *p++; if (!quote &amp;&amp; *q == ' ') { *q = '/0'; argv[argc++] = strdup(tmp); memset(tmp, 0, sizeof(tmp)); q = tmp; continue; } q++; } argv[argc++] = strdup(tmp); #if 0 for (k = 0; k &lt; argc; k++) { SLOGD("arg[%d] = '%s'", k, argv[k]); } #endif if (quote) { cli-&gt;sendMsg(500, "Unclosed quotes error", false); goto out; } for (i = mCommands-&gt;begin(); i != mCommands-&gt;end(); ++i) { FrameworkCommand *c = *i; if (!strcmp(argv[0], c-&gt;getCommand())) { if (c-&gt;runCommand(cli, argc, argv)) {//调用派生类的接口。 SLOGW("Handler '%s' error (%s)", c-&gt;getCommand(), strerror(errno)); } goto out; } } cli-&gt;sendMsg(500, "Command not recognized", false); out: int j; for (j = 0; j &lt; argc; j++) free(argv[j]); return; } </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

Volume定义了各种磁盘的操作，属于工具类。

[![clip\_image008][clip_image008]][clip_image008_clip_image008]

要将这些类是如何组织在一起的呢，关键是下面两个工厂类。

从上图可以看出，VolumeManager和NetlinkManager将整 个系统组织在一 起，NetlinkManager负责翻译sysfs的uevent事件并传递给其它的进程，VolumeManager则负责接收其它进程反馈的消息，并分发给**VoldCommand**类作相应的处理。

最后，我们分析一下vold是如何初始化这些类的：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> int main() { VolumeManager *vm; CommandListener *cl; NetlinkManager *nm; SLOGI("Vold 2.1 (the revenge) firing up"); mkdir("/dev/block/vold", 0755); /* Create our singleton managers */ if (!(vm = VolumeManager::Instance())) {//实例化 SLOGE("Unable to create VolumeManager"); exit(1); }; if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {//实例化 SLOGE("Unable to create NetlinkManager"); exit(1); }; cl = new CommandListener(); //创建vold socket,用于向其它进程转发解析的sysfs event,并接收其进程的命令。 vm-&gt;setBroadcaster((SocketListener *) cl); nm-&gt;setBroadcaster((SocketListener *) cl); if (vm-&gt;start()) { SLOGE("Unable to start VolumeManager (%s)", strerror(errno)); exit(1); } if (process_config(vm)) { //解析配置 SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways", strerror(errno)); } if (nm-&gt;start()) {//创建监听sysfs的socket SLOGE("Unable to start NetlinkManager (%s)", strerror(errno)); exit(1); } coldboot("/sys/block"); //冷启动，vold错过了一些uevent,重新触发。向sysfs的uevent文件写入”add/n” 字符也可以触发sysfs事件，相当执行了一次热插拔。 /* * Switch uevents are broken. * For now we manually bootstrap * the ums switch */ { FILE *fp; char state[255]; /* * Now that we're up, we can respond to commands */ if (cl-&gt;startListener()) { //监听上层的反馈 SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)", strerror(errno)); exit(1); } // Eventually we'll become the monitoring thread while(1) { sleep(1000); } SLOGI("Vold exiting"); exit(0); } </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

etc/ vold.fstab的配置文件

例：（每一行的结束不能有空格等任何字符，vold对这个地方的处理有bug.）

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> dev_mount sdcard /data/disk auto /block/sda </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

格式是:

type label mount\_point part sysfs\_path sysfs\_path

sysfs\_path可以有多个，但最后不要有空格，否则会解析错误

part指定分区个数，如果是auto则只有一个分区

[clip_image002]: http://hi.csdn.net/attachment/201010/8/0_1286542964A7jV.gif
[clip_image002_clip_image002]: /images/20220618/299d6fe3fd914743ac1b1b1415c7df0f.png
[clip_image004]: http://hi.csdn.net/attachment/201010/8/0_1286542968A7iG.gif
[clip_image004_clip_image004]: /images/20220618/162614da024f411b8f8891a880256ff6.png
[clip_image008]: http://hi.csdn.net/attachment/201010/8/0_1286542981jKG9.gif
[clip_image008_clip_image008]: /images/20220618/30c7bae0804944be988e060392e465ba.png