深究Android Ueventd

作者: zadxm | 来源:发表于2020-06-11 17:21 被阅读0次

深究Android Ueventd
Binder 梳理
读《Android 安全架构深究》
深究
深究
2018-09-11 init ueventd
深究Block的实现
深究无益
SDWebImage深究
Block深究

众所周知，物理硬件工作需要驱动程序的支持。内核态特定的硬件设备都会有对应的驱动程序一一对应；对于普通开发者而言，一切设备都是文件，对设备的操作即对文件的操作。通常情况下，大部分设备驱动程序并不会自动的创建设备节点文件(/dev/graphics/fb0 列如），因此为了让用户态的的开发者能够方便访问到那些没有自动创建设备节点文件的的硬件资源，操作系统需自动根据这些安装的驱动程序创建设备文件。在Android系统中，ueventd模块正好就是负责这部分工作。本文主要从三个部分介绍ueventd：

一、UEVENTD 概要流程

UEVENTD模块涉及源码文件： ueventd.cpp, uevent_listener.cpp, uevent_parser.cpp, devices.cpp,uevent.c

Ueventd在Android系统初始化之后开始启动，进入ueventd_main

  int ueventd_main(int argc, char** argv) {
  
    umask(000);
    InitKernelLogging(argv);
    DeviceHandler device_handler = CreateDeviceHandler();
    UeventListener uevent_listener;

    if (access(COLDBOOT_DONE, F_OK) != 0) {
        ColdBoot cold_boot(uevent_listener, device_handler);
        cold_boot.Run();
    }

    // We use waitpid() in ColdBoot, so we can't ignore SIGCHLD until now.
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    // Reap and pending children that exited between the last call to waitpid() and setting SIG_IGN
    // for SIGCHLD above.
    while (waitpid(-1, nullptr, WNOHANG) > 0) {
    }

    uevent_listener.Poll([&device_handler](const Uevent& uevent) {
        HandleFirmwareEvent(uevent);
        device_handler.HandleDeviceEvent(uevent);
        return ListenerAction::kContinue;
    });

    return 0;
}

以上是整个流程，简单描述如下：
1、判断系统是否冷启动过，没有冷启动过，扫描以下目录
"/sys/class", "/sys/block", "/sys/devices" 对对应设备uevent 写入 "add" 产生设备添加事件。并fork多个进程对内核中的uevent事件进行处理。
2、等待前面所有进程中任务执行完。
3、轮询处理系统启动后所有的uevent事件。

概况来说，android系统中ueventd模块处理两个时间段uevent事件，第一个是开机启动前的uevent事件（主要用于开机前一些必要物理设备文件节点的创建）；开机后的uevent事件用于监视安卓系统运行中可能有热插拔产生的uevent事件。例如USB。

二、uevent事件的产生。

uevent 事件按照Linux内核定义有多种类型事件：

 enum kobject_action {   
     KOBJ_ADD,  //ADD/REMOVE，Kobject（或上层数据结构）的添加/移除事件。
     KOBJ_REMOVE,    
     KOBJ_CHANGE, //CHANGE，Kobject（或上层数据结构）的状态或者内容发生改变。
          //CHANGE，如果设备驱动需要上报的事件不再上面事件的范围内，
          //或者是自定义的事件，可以使用该event，并携带相应的参数。
     KOBJ_MOVE,  //MOVE，Kobject（或上层数据结构）更改名称或者更改Parent（意味着在sysfs中更改了目录结构）。
     KOBJ_ONLINE, //ONLINE/OFFLINE，Kobject（或上层数据结构）的上线/下线事件，其实是是否使能。
     KOBJ_OFFLINE,
     KOBJ_MAX 
 };

产生uevent事件实际上是由读写/sys/ 对应的一些驱动设备目录下的uevent触发对应的uevent事件。
列如：

echo add > /sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.5/uevent

可以强制内核触发uevent add事件。

三、uevent事件的监听处理。

触发内核产生了uevent事件，ueventd 需要监听到内核产生uevent事件，根据对应的uevent事件对硬件设备文件节点进行添加或者删除。列如/dev/graphics/fb0. 在Linux中用户态和内核态数据通信除了内存映射，系统调用等方式，还有一种基于socket通信的方式。uevent事件的监听正是使用了该种socket方式，这种socket方式通信是基于netlink实现不同于我们常用AF_INET方式或unix socket。通过指定协议栈NETLINK_KOBJECT_UEVENT，我们绑定socket进行监听即可实现uevent事件的监听获取。socket初始化如下：

   struct sockaddr_nl addr;
    int on = passcred;
    int s;

    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.nl_family = AF_NETLINK;
    addr.nl_pid = getpid();
    addr.nl_groups = 0xffffffff;

    s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM | SOCK_CLOEXEC, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
    if(s < 0)
        return -1;

    /* buf_sz should be less than net.core.rmem_max for this to succeed */
    if (setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buf_sz, sizeof(buf_sz)) < 0) {
        close(s);
        return -1;
    }

    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, &on, sizeof(on));

    if(bind(s, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
        close(s);
        return -1;
    }

通过以下代码可实现消息的接收：

    struct iovec iov = { buffer, length };
    struct sockaddr_nl addr;
    char control[CMSG_SPACE(sizeof(struct ucred))];
    struct msghdr hdr = {
        &addr,
        sizeof(addr),
        &iov,
        1,
        control,
        sizeof(control),
        0,
    };
    *uid = -1;
    ssize_t n = recvmsg(socket, &hdr, 0);

监听收到对应的消息后，例如action为ADD 时候，就根据uevent中的主从设备号码，构建对应的设备节点文件。列如:/dev/graphics/fb0。