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史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

作者: zhx喜籽 | 来源:发表于2020-01-15 17:00 被阅读0次

    1、引言

    随着Android系统的不断升级，即时通讯网技术群和社区里的IM和推送开发的程序员们，对于进程保活这件事是越来越悲观，必竟系统对各种保活黑科技的限制越来越多了，想超越系统的挚肘，难度越来越大。

    但保活这件事就像“激情”之后的余味，总是让人欲罢不能，想放弃又不甘心。那么，除了像上篇《2020年了，Android后台保活还有戏吗？看我如何优雅的实现！》这样的正经白名单方式，不正经的“黑科技”是否还有发挥的余地？

    答案是肯定的，“黑科技”仍发挥的余地。不是“黑科技”不行，而是技术没到位。

    研究TIM的保活是一次偶然机会，发现在安全中心关闭了它的自启动功能的情况下， 一键清理、强力清理等各大招都无法彻底杀掉TIM，系统的自启动拦截也没能阻止TIM的永生，这引起了我强烈的兴趣，于是便有了本文。

    本文将从Andriod系统层面为你深入剖析腾讯TIM这款IM应用的超强保活能力，希望能给你带来更多Android方面的灵感。

    特别申明：本文的技术研究和分析过程，仅供技术爱好者学习的用途，请勿用作非法用途。如有不妥，请联系站长。

    扩展知识：腾讯TIM是什么？（以下文字来自百度百科）

    TIM是由腾讯公司于2016年11月发布的多平台IM客户端应用。TIM是在QQ轻聊版的基础上加入了协同办公服务的支持，可QQ号登录，以及好友、消息同步等，适合办公使用。

    2、本文作者

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

    袁辉辉：2019年5月加入字节跳动移动平台部。毕业于西安电子科技大，曾就职于小米、联想、IBM。

    之前主要经历从事Android手机系统研发，在上一份小米MIUI系统组工作期间主要负责小米手机Android Framework架构优化、系统稳定、技术预研、平台建设等工作。热衷于研究Android系统内核技术，对Android系统框架有着深刻理解与丰富的实战经验，编写近200篇高质量文章，多次受邀参加业内Android技术大会演讲。

    3、保活技术回顾

    Android保活技术的进化，可以分为几个阶段。

    第一个阶段：也就是各种“黑科技”盛行的时代，比如某Q搞出来的1像素、后台无声音乐（某运动计步APP就干过）等等。

    这个阶段的一些典型主要技术手段，可以看以下这几篇文章：

    第二个阶段：到了Android 6.0时代以后，Android保活就开始有点技术难度了，之前的各种无脑保活方法开始慢慢失效。

    这个阶段的一些典型技术手段，可以读读以下这几篇文章：

    第三个阶段：进入Android 8.0时代，Android直接在系统层面进行了各种越来越严格的管控，可以用的保活手段越来越少，保活技术的发展方向已发分化为两个方向——要么用白名单的方式走正经的保活路径、要么越来越“黑”一“黑”到底（比如本文将要介绍的TIM的保活手段）。

    这个阶段可以用的保活已经手段不多了，以下几篇盘点了目前的一些技术可行性现状等：

    4、什么是保活？

    保活就是在用户主动杀进程，或者系统基于当前内存不足状态而触发清理进程后，该进程设法让自己免于被杀的命运或者被杀后能立刻重生的手段。

    保活是”应用的蜜罐，系统的肿瘤“，应用高保活率给自己赢得在线时长，甚至做各种应用想做而用户不期望的行为，给系统带来的是不必要的耗电，以及系统额外的性能负担。

    保活方案一直就层出不穷，APP开发们不断地绞尽脑汁让自己的应用能存活得时间更长， 主要思路有以下两个。

    提升进程优先级，降低被杀概率：

    • 1）比如监听SCREEN_ON/OFF广播，启动一像素的透明Activity；
    • 2）启动空通知，提升fg-service；
    • ... ...

    进程被杀后，重新拉起进程：

    • 1）监听系统或者第3方广播拉起进程。但目前安全中心/Whetstone已拦截；
    • 2）Native fork进程相互监听，监听到父进程被杀，则通过am命令启动进程。force-stop会杀整个进程组，所以这个方法几乎很难生效了。

    5、初步分析

    5.1初识TIM

    执行命令adb shell ps | grep tencent.tim，可见TIM共有4个进程， 其父进程都是Zygote：

    `root@gityuan:/` `# ps | grep tencent.tim`

`u0_a146   27965 551   1230992 43964 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:Daemon`

`u0_a146   27996 551   1252492 54032 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:MSF`

`u0_a146   28364 551   1348616 89204 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:mail`

`u0_a146   31587 551   1406128 147976 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim`

    5.2一键清理看现象，排查初步怀疑

    以下是对TIM执行一键清理后的日志：

    `12-21 21:12:20.265  1053  1075 I am_kill : [0,4892,com.tencent.tim:Daemon,5,stop com.tencent.tim: from pid 4617]`

`12-21 21:12:20.272  1053  1075 I am_kill : [0,5276,com.tencent.tim:mail,2,stop com.tencent.tim: from pid 4617]`

`12-21 21:12:20.305  1053  1075 I am_kill : [0,4928,com.tencent.tim,2,stop com.tencent.tim: from pid 4617]`

`12-21 21:12:20.330  1053  1075 I am_kill : [0,4910,com.tencent.tim:MSF,0,stop com.tencent.tim: from pid 4617]`

`12-21 21:13:59.920  1053  1466 I am_proc_start: [0,5487,10146,com.tencent.tim:MSF,service,com.tencent.tim``/com``.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService]`

`12-21 21:13:59.984  1053  1604 I am_proc_start: [0,5516,10146,com.tencent.tim,content provider,com.tencent.tim``/com``.tencent.mqq.shared_file_accessor.ContentProviderImpl]`

    Force-stop是系统提供的杀进程最为彻底的方式，详见文章《Android进程绝杀技–forceStop》。从日志可以发现一键清理后TIM的4个进程全部都已被Force-stop。但进程com.tencent.tim:MSF立刻就被DaemonMsfService服务启动过程而拉起。

    问题1：安全中心已配置了禁止TIM的自启动， 并且安全中心和系统都有对进程自启动以及级联启动的严格限制，为何会有漏网之鱼？

    **怀疑1： **是否安全中心自启动没能有效限制，以及微信/QQ跟TIM有所级联，比如com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService服务名中以com.tencent.mobileqq(QQ的包名)开头。

    经过dumpsys以及反复验证后排除了这种可能性，如下：

    `12-21 21:12:20.266  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146`

`12-21 21:12:20.291  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146`

`12-21 21:12:20.323  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146`

`12-21 21:12:20.323  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146`

`12-21 21:12:20.331  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146`

`12-21 21:12:20.332  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146`

    怀疑2： 是否在TIM进程被杀后, 收到BinderDied后的死亡回调过程中将Service再次拉起，这个情况也很快就被排除， 因为force-stop这种冷面强力杀手， 并不会等到死亡回调再去清理进程相关信息，而是直接连根拔起，并不会走到AMS的死亡回调。

    **怀疑3： **TIM设置了alarm机制，在callApp为空符合特征， 但经过分析这里就是普通的startService, 非startServiceInPackage()， 也排除了这种可能性：

    `//``启动DaemonAssistService时，callApp为空，只有通过PendingIntent方式才可能出现这种情况`

`12-21 21:56:54.653 3181 3195 I am_start_service: [-1,NULL,10146,com.tencent.tim:Daemon,com.tencent.tim``/com``.tencent.mobileqq.app.DaemonAssistService,{``cmp``=com.tencent.tim``/com``.tencent.mobileqq.app.DaemonAssistService}]`

`12-21 21:56:56.666 3181 3827 I am_start_service: [-1,NULL,10146,com.tencent.tim:MSF,com.tencent.tim``/com``.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService,{``cmp``=com.tencent.tim``/com``.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService}]`

    既然排除以上3种可能，直接上断点来看看吧。

    5.3Android Studio断点分析

    一上断点就发现了意外的一幕：

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    问题2：startService()的callingPid怎么可能等于0？

    5.3.1）分析callingPid=0：

    为什么说上面是意外的一幕呢？这需要对binder底层原理有一定深入理解，才能看出一些端倪，那就是此处callingPid=0是不合理逻辑的。很多人可能不太理解为何就不合乎逻辑， 这要从Binder原理说起， startService()这个Binder call是属于同步binder调用， 对于binder调用过程，只有异步Binder调用的情况下callingPid=0才会为空， 因为不需要reply应答数据给发送binder请求的那一端。 但如果是同步的，则必须要给出callingPid，否则无法将应答数据回传给发送方。 这是由Binder Driver所决定的，见如下Binder Driver核心代码。

    (1) Binder发起端：根据当前ONE_WAY来决定是否设置from线程

    
`binder_transaction(...) {`

`...`

`if` `(!reply && !(tr->flags & TF_ONE_WAY))`

`t->from =` `thread``;`

`else`

`t->from = NULL;`

`}`

`...`

`}`

    (2) Binder接收端： 根据from线程是否为空， 来决定sender_pid是否为0. 这便是Java层所说的callingPid

    `binder_thread_read(...) {`

`...`

`t_from = binder_get_txn_from(t);`

`if` `(t_from) {`

`struct` `task_struct *sender = t_from->proc->tsk;`

`tr.sender_pid = task_tgid_nr_ns(sender,`

`task_active_pid_ns(current));`

`}` `else` `{`

`tr.sender_pid = 0;`

`}`

`...`

`}`

    上述代码表明： 同步的Binder调用的情况下则callingPid必定不等于0。

    下面告诉大家如何看一个Binder调用是否同步， 如下图最后一个参数代表的是FLAG_ONEWAY值，等于0则代表的是同步， 等于1则代表的是异步。

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    以上代码是framework的框架代码，startService最终都会调用到这里来，所以callingPid必然是不可能出现为0的情况，让我们看不透到底哪个进程把com.tencent.tim: Daemon拉起的。

    5.3.2）揭秘：

    从前面的分析来看callingPid是不可能为0的， 但从结果来看的确是0， 出现矛盾就一定有反常规存在，难道是存在同步的Binder调用，也存在同时callingPid=0的case？答案是No.

    从源码角度来看是没有这种可能性存在，后面再进一步追踪flags值的变化，从如下的flags=17，可以确定的是此处的startService的binder call是ONE_WAY的，这就可以确定的确是发起了异步的Binder调用。

    代码如下：

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    虽然callingPid=0，但从callUid=10146可以确定的一点是com.tencent.tim: Daemon进程是被来自TIM应用自身的某个进程所拉起的。

    5.4小结

    通过前面的初步分析，先整理一下思路，有以下初步结论：

    • 1）TIM至少有4个进程，且都是由Zygote进程fork, 保活是通过startService被拉起；
    • 2）排除 安全中心的对TIM限制自启动功能失效的情况；
    • 3）排除 TIM进程被杀后的Binder死亡回调过程通过Service重新拉起进程；
    • 4）排除 alarm机制 拉起进程；
    • 5）从callingPid=0，可以得出TIM没有走常规的系统框架中提供的startService()接口来启动服务，而是自定义的方式；
    • 6）从callingUid=10146, 可以得出TIM救活自己的方式，是通过TIM自身，而非系统或者第三方应用拉起。

    **到此不难得出一个猜想： **首先TIM应用能做到监听应用进程被杀的情况， 其次是TIM应用自身替换掉或者自定义一套Binder调用，主动跟Binder驱动进行数据交互。

    6、深入分析

    6.1寻求规律

    TIM应用有4个进程，不断反复地尝试杀TIM每一个进程后，观察自启动的情况后。 发现了一个规律：com.tencent.tim: Daemon和com.tencent.tim:MSF进程任一被杀，都会先把对方进程拉起，然后跟着自杀后，再重启。

    接下来就把范围锁定在这两个进程，然后来tracing信号处理情况。

    6.2从signal角度来分析

    打开signal开关：

    
`root@gityuan:/` `# echo 1 > /d/tracing/events/signal/enable`

`root@gityuan:/` `# echo 1 > /d/tracing/tracing_on`

    执行如下命令抓取tracing log：

    `root@cancro/:` `cat` `/d/tracing/trace_pipe`

    日志如下：

    `//``通过adb shell` `kill` `-9 10649,  将com.tencent.tim:Daemon进程杀掉`

`sh-22775 [000] d..2 18844.276419: signal_generate: sig=9 errno=0 code=0` `comm``=cent.tim:Daemon pid=10649 grp=1 res=0`

`//` `线程Thread-89 将tencent.tim:MSF进程也杀掉了`

`Thread-89-10712 [000] dn.2 18844.340735: signal_generate: sig=9 errno=0 code=0` `comm``=tencent.tim:MSF pid=10669 grp=1 res=0`

`Binder:14682_4-14845 [000] d..2 18844.340779: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0`

`Binder:14682_1-14694 [000] d..2 18844.341418: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0`

`Binder:14682_2-14697 [000] d..2 18844.345075: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0`

`tencent.tim:MSF-14682 [000] dn.2 18844.345115: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=`

    从这里，可以发现com.tencent.tim: Daemon进程是由于其中一个线程Thread-89所杀，但从名字来看Thread-xxx，很明显是系统自动生成的编号。

    问题3：进程内的名叫“Thread-89”的线程具有什么特点，如何做到把进程杀掉？

    从下面的截图，可以看出MSF进程的这个特殊的线程当前在执行flock_lock操作，这个明显是一个文件加锁的操作， 这个方法很快就引起了我的注意。同理Daemon进程也有一个这样的线程， 离真相有近了一步。

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    再来看看调用栈情况：

    `Cmd line: com.tencent.tim:Daemon`

`"Thread-89"` `prio=10 tid=12 Native`

`| group=``"main"` `sCount=1 dsCount=0 obj=0x32c07460 self=0xf3382000`

`| sysTid=10712` `nice``=-8 cgrp=bg_non_interactive sched=0``/0` `handle=0xee824930`

`| state=S schedstat=( 44972457 14188383 124 ) utm=1 stm=3 core=0 HZ=100`

`| stack=0xee722000-0xee724000 stackSize=1038KB`

`| held mutexes=`

`kernel: __switch_to+0x74``/0x8c`

`kernel: flock_lock_file_wait+0x2a4``/0x318`

`kernel: SyS_flock+0x19c``/0x1a8`

`kernel: el0_svc_naked+0x20``/0x28`

`native:` `#00 pc 000423d4  /system/lib/libc.so (flock+8)`

`native:` `#01 pc 0000195d  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc+64)`

`...`

`native:` `#29 pc 0000191f  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc+2)`

`native:` `#30 pc 0000191d  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc)`

`native:` `#31 pc 0000191b  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z18notify_and_waitforPcS_+102)`

`...`

`native:` `#63 pc 000018d1  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z18notify_and_waitforPcS_+28)`

`at com.libwatermelon.WaterDaemon.doDaemon2(Native method)`

`at com.libwatermelon.strategy.WaterStrategy2$2.run(WaterStrategy2.java:111)`

    从这个线程的调用栈中的名字， notify_and_waitfor让我想到了这极有可能用于监听文件来获知进程是否存活。 为了进一步观察这个特殊线程的工作使命， 这里还不需要GDB, 祭出strace大招应该就差不多。

    6.3利用strace分析

    `root@gityuan:/` `# strace -CttTip 22829 -CttTip 22793`

    结果如下：

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

    flock基础知识简介:

    flock是Linux文件锁，用于多个进程同时操作同一个文件时，通过加锁机制保证数据的完整，flock使用场景之一，便是用于检测进程是否存在。flock属于建议性的锁，而非强制性锁，只是进程可以直接操作正被另一个进程用flock锁住的文件， 原因在于flock只检测文件是否加锁，内核并不会强制阻塞其他进程的读写操作，这便是建议性锁的内核策略。

    
`方法原型：` `int` `flock(``int` `fd,` `int` `operation)`

    第一个参数是文件描述符，第二参数指定锁的类型，有以下3个可选值：

    • 1）LOCK_SH: 共享锁， 同一时间运行多个进程同时持有该共享锁；
    • 2）LOCK_EX: 排它锁，只允许一个进程持有该锁；
    • 3）LOCK_UN: 移除该进程的该文件所持有的锁。

    从strace可以推测出：com.tencent.tim:MSF进程的监控线程执行排它锁LOCK_EX类型的flock，尝试去获取某个文件，而该文件已被com.tencent.tim: Daemon进程所持有，所以MSF进程会被阻塞知道锁的释放，而一旦Daemon进程被杀，系统就会回收所有资源(包括文件)，这是Linux内核负责完成的。

    当Daemon进程的文件被回收，就会释放flock， 从而MSF进程可以获取该锁，从而吐出“lock file success”的信息。 MSF得知Daemon进程被杀，然后执行一行ioctl(11, BINDER_WRITE_READ, 0xffffffffee823ed0) = 0 <0.000867> 。

    这个应该就是TIM进程自身实现了一套执行startService的Binder调用，向Binder驱动发送 BINDER_WRITE_READ的ioctl命令。 再然后发送kill SIGKILL将自身MSF进程杀掉，同样的道理可以再次被拉起。

    分析到这里，看执行了writev操作， 应该就是Log操作， 有一个关键词到 Watermelon 吸引了我的注意力， 搜索 Watermelon 关键词，果然找到新的一片天地。

    6.4TIM日志

    `//``旧的MSF进程`

`24538 24562 D Watermelon: lock` `file` `success  >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p2`

`24538 24562 E Watermelon: Watch >>>>Daemon<<<<< Daed !!`

`24538 24562 E Watermelon: java_callback:onDaemonDead`

`24538 24562 V Watermelon: onDaemonDead`

`24576 24576 D Watermelon: lock` `file` `success  >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d1`

`24576 24576 E Watermelon: Watch >>>>Daemon<<<<< Daed !!`

`24576 24576 E Watermelon: process` `exit`

`//``新daemon进程`

`25103 25103 V Watermelon: initDaemon processName=com.tencent.tim:Daemon`

`25103 25103 E Watermelon: onDaemonAssistantCreate`

`25134 25134 D Watermelon: start daemon24=``/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_bin/daemon2`

`//app_d``进程`

`25137 25137 D Watermelon: pipe` `read` `datasize >> 316 <<`

`25137 25137 D Watermelon: indicator_self_path >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d1`

`25137 25137 D Watermelon: observer_daemon_path >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/observer_p1`

`25137 25137 I Watermelon: sIActivityManager==NULL`

`25137 25137 I Watermelon: BpActivityManager init`

`//``新daemon`

`25103 25120 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p2`

`25103 25120 D Watermelon: lock` `file` `success  >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p2`

`25137 25137 I Watermelon: BpActivityManager init end`

`//app_d``进程`

`25137 25137 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d1`

`25137 25137 D Watermelon: lock` `file` `success  >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d1`

`//``新MSF进程`

`25119 25119 V Watermelon: initDaemon processName=com.tencent.tim:MSF`

`25119 25119 V Watermelon: mConfigurations.PERSISTENT_CONFIG.PROCESS_NAME=com.tencent.tim:MSF`

`25119 25119 E Watermelon: onPersistentCreate`

`25153 25153 D Watermelon: start daemon24=``/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_bin/daemon2`

`25119 25144 D Watermelon: pipe write len=324`

`25159 25159 D Watermelon: pipe` `read` `datasize >> 324 <<`

`25159 25159 D Watermelon: indicator_self_path >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p1`

`25159 25159 D Watermelon: observer_daemon_path >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/observer_d1`

`25159 25159 I Watermelon: sIActivityManager==NULL`

`25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init`

`25119 25144 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d2`

`25119 25144 D Watermelon: lock` `file` `success  >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d2`

`25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init end`

`//``各进程进入监听就绪状态`

`25159 25159 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p1`

`25159 25159 D Watermelon: lock` `file` `success  >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p1`

`25119 25144 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...`

`25119 25144 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p2`

`25159 25159 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...`

`25159 25159 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d1`

`25137 25137 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...`

`25137 25137 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_p1`

`25103 25120 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...`

`25103 25120 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d2`

    再从其中的截取核心片段：

    `25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init`

`25119 25144 D Watermelon: start try to lock` `file` `>>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d2`

`25119 25144 D Watermelon: lock` `file` `success >>` `/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_indicators/indicator_d2`

    不难看出：

    • 1）TIM自身通过向servicemanager查询来获取AMS的代理BpActivityManager， 然后自己去写startService通信过程的数据；
    • 2）TIM通过两个进程通过flock来相互监听对方进程存活状态；
    • 3）监听的文件有比如：/data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2。

    6.5indicator文件

    进一步查看TIM所监听的路径下/data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/， 发现有4个监听文件：
    <ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_7.jpg

    问题4：为何需要4个indicator文件？

    进一步延伸：通过查看flock，再次发现新大陆，原来除了Daemon和MSF进程各有一个监听文件的线程， 还有两个由init进程作为父进程的app_d进程也监听文件：

    `gityuan@13203:~``/gityuan``$ adb shell` `ps` `-t |` `grep` `-i flock`

`u0_a146   10668 10649 1143304 85876 flock_lock 00f6e1e3d8 S Thread-85`

`u0_a146   10712 10669 1158552 89664 flock_lock 00f6e1e3d8 S Thread-89`

`u0_a146   10687 1     12768  564   flock_lock 00f73113d8 S app_d`

`u0_a146   10717 1     12768  560   flock_lock 00f74353d8 S app_d`

    不难发现，以上几个进程/线程的uid=10146，进一步通过ps命名查找。

    再一次刷新对TIM应用的认识：原来TIM有6个进程，其中还有2个是挂在init进程下，名字跟tencent没有关系，差点错过了这两个特殊的进程。

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

    这两个app_d进程其实也是做着同样的相互监听的工作， 应该是备选方案。当有概率恰巧Daemon和MSF进程同时被杀而来不及互保的情况下，那么可以走紧急通道app_d 将TIM进程拉起。可谓是暗藏玄机， 6个进程中有4个进程可以相互保活， 以保证TIM进程永生。

    问题5： 这4个进程到达是什么如何相互监听的呢？

    通过不断分析被杀与重启前后的规律与特征，得出进程与监听文件的关系图：

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

    进一步揭露面纱，得到如下结论：

    • 1）Daemon与MSF两进程等待对方所持有的锁，两个app_d进程相互等待对方所持有的锁；
    • 2）app_d1进程被杀， 则app_d2观察后通过拉起DaemonMsfService服务来启动MSF进程，然后跟着被杀；
    • 3）app_d2进程被杀，则app_d1观察后通过拉起DaemonAssistService服务来启动Daemon进程，然后跟着被杀；
    • 4）Daemon与MSF两进程， 如果杀掉其中一个，则另个一个进程观察后通过拉起服务方式来启动对方进程，然后跟着被杀；然后app_d两个进程也跟着重启。

    另外猜想：监测indicator_p1和indicator_p2的两个进程有关联，indicator_d1和indicator_d2的进程有关联，后面会验证。

    到这里又有出现新的疑问：Daemon进程死后，MSF进程通过flock能监测到该事件，可是app_d进程又是如何得知的呢？ app_d得知之后，又为何要再次自杀重启？

    6.6从cgroup角度来分析

    
`root@gityuan:``/acct/uid_10146/pid_10649` `# cat cgroup.procs                       `

`10649` `//Daemon`

`10687` `//app_d`

`root@gityuan:``/acct/uid_10146/pid_10669` `# cat cgroup.procs                       `

`10669` `//MSF`

`10717` `//app_d`

    从而，进一步获取更多关于TIM深层次的关联，通过查看cgroup发现，Daemon和app_d1是同一个group的， MSF和app_d2是同一个group的。

    问题6： app_d到底是如何创建出来？又是如何成为init进程的子进程的？

    从进程创建与退出的角度来看看来看：

    `//` `5170（MSF进程） --> 5192 --> 5201(退出) --> 5211（存活）`

`tencent.tim:MSF-5170  [001] ...1 55659.446062: sched_process_fork:` `comm``=tencent.tim:MSF pid=5170 child_comm=tencent.tim:MSF child_pid=519`

`Thread-300-5192  [000] ...1 55659.489621: sched_process_fork:` `comm``=Thread-300 pid=5192 child_comm=Thread-300 child_pid=5201`

`<...>-5201  [003] ...1  55659.501074: sched_process_exec: filename=``/data/user/0/com``.tencent.tim``/app_bin/daemon2` `pid=5201 old_pid=5201`

`daemon2-5201  [009] ...1  55659.533492: sched_process_fork:` `comm``=daemon2 pid=5201 child_comm=daemon2 child_pid=5211`

`daemon2-5201  [009] ...1  55659.535169: sched_process_exit:` `comm``=daemon2 pid=5201 prio=120`

`daemon2-5201  [009] d..3  55659.535341: signal_generate: sig=17 errno=0 code=262145` `comm``=Thread-300 pid=5192 grp=1 res=1`

    说明：其中一个app_d进程是由MSF进程，通过两次fork，然后父进程退出，从而成为了孤儿进程，然后托孤给init进程，这是Linux进程机制所保证的。 同理，另一个app_d进程是由Daemon进程所fork。到这里，那么总算是认清的app_d的由来。 app_d是由于cgroup关联所以可以得知Daemon进程的情况。 关于重启的原因是为了重新建立互动的关系。

    问题7：为何单杀daemon，会牵连app_d进程被杀，这是什么原理？

    解答：从杀进程的日志上来是调用killProcessGroup()杀进程，可事实上adb只调用kill -9 pid的方式，单杀一个进程，怎么就牵连了app_d进程。 这是由于当daemon进程被杀后，死亡回调会回来后，在binderDied()的过程执行了killProcessGroup()。

    如果从Linux内核层面，研究过Binder死亡回调机制的童鞋，到这里还就会有想到一个新的疑问如下。

    问题8：app_d是由daemon进程间接fork出来的， 会共享binder fd，所以即便daemon进程被杀，死亡回调也不会触发，这又是何触发的呢？

    解答：由于app_d进程被fork后，马上执行了exec()系的函数， 而在ProcessState打开Binder驱动的时候， 有一个非常重要的flag, 那就是O_CLOEXEC。

    采用O_CLOEXEC方式打开的问题，当新创建的进程调用exec（）函数成功后，文件描述符会自动关闭， 代码如下：

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

    6.7剖根问底

    问题9：TIM到底对Binder框架做了什么级别的修改？这4个互保进程，既然callingPid=0，有没有办法知道到底是由谁拉起谁的？

    前面既然说了，TIM强行修改了ONEWAY的方式。可以去掉该flags, 为了调试，这里就针对TIM，并且code=34(即START_SERVICE_TRANSACTION)， 并且修改flag的case下：

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

    从实验结果来看，通过修改IPCThreadState.cpp代码， 完成control住了 TIM的所有修改， 这里可以说明：

    TIM分别在Java层和Native层，主动向ServiceManager进程查询AMS后，获取BpActivityManager代理对象，然后继续使用框架中的IPCThreadState跟Binder驱动交互，并没有替换掉libbinder.so。

    其实，还可以更高级的玩法，连IPCThreadState这些框架通信代码也不使用， 彻底地去自定义Binder交互代码，类似于servicemanager的方式。可以自己封装ioctl()，直接talkWithDriver。TIM保活还有改进空间， 提供保活变种方案，这样的话，上面的调试代码也拦截不了其对flags修改为ONEWAY的过程。 即使如此，一切都在Control之中， 完全可以在Binder Driver中拦截再定位其策略， 玩得再高级也主要活动在用户态， 内核态的策略还是相对安全的， 此所谓“魔高一座，道高一尺”。

    另外，通过增加上面的临时代码，再次多次实验对比，可以得出如下关系图：

    史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术

    二度fork是指前面介绍了，fork后再fork，然后托孤，无论如何跟最初的进程都属于同一个group，有着级联被杀关系。

    • 1）杀掉Daemon进程，则MSF进程观察到会去拉起Daemon进程； 同时app_d1因为同一个group而被杀，则app_d2进程观察到也拉起Daemon进程，这就是双保险；
    • 2）杀掉app_d1进程， 则app_d2进程观察到会拉起MSF进程；
    • 3）直接force-stop进程， 则6个进程都会被杀，只是杀的过程并非所有进程同一时刻点被杀，而是有前后顺序，所以造成能自启。

    6.8分析思路归纳

    我们来回顾一下上面的过程：

    • 1）先有了初步分析过程中对一些常规套路的可能性的排除，并嗅到callingPid=0的异常举动；
    • 2）沿着蛛丝马迹，不断反复尝试杀进程，从中寻找更多的规律，不断地向自己提出疑问；
    • 3）结合signal，strace, traces，ps，binder，linux，kill等技能 不断地解答自己的疑惑。

    解系统层的问题，更像是侦探破案的感觉，要有敏锐的嗅觉，抓住蛛丝马迹，加上”大胆猜想，小心验证“ , 终究能找到案件的真相。 此所谓”点动成线，线动成面，面动成体“， 从零星的点滴勾画出全方面立体化的真相。

    归纳下，主要提出过这些疑惑：

    • 问题1：安全中心已配置了禁止TIM的自启动， 并且安全中心和Whetstone都有对进程自启动以及级联启动的严格限制， 为何会有漏网之鱼？
    • 问题2：startService()的callingPid怎么可能等于0？
    • 问题3：进程内的名叫“Thread-89”的线程具有什么特点，如何做到把进程杀掉？
    • 问题4：为何需要4个indicator文件？
    • 问题5： 这4个进程到达是什么如何相互监听的呢？
    • 问题6： app_d到底是如何创建出来？又是如何成为init进程的子进程的？
    • 问题7：为何单杀daemon，会牵连app_d进程被杀，这是什么原理？
    • 问题8：app_d是由daemon进程间接fork出来的， 会共享binder fd，所以即便daemon进程被杀，死亡回调也不会触发，这又是何触发的呢？
    • 问题9：TIM到底对Binder框架做了什么级别的修改？这4个互保进程，既然callingPid=0，有没有办法知道到底是由谁拉起谁的？

    7、本文总结

    总结一下TIM的保活技术要点，我们可以得出以下经验：

    • 1）通过flock的文件排它锁方式来监听进程存活状态
      1.1）先采用一对普通的进程Daemon和MSF相互监听文件的方式来获得对方进程是否存活的状态;
      1.2）同时再采用一对退孤给init进程的app_d进程相互监听文件的方式来获得对方进程是否存活的状态； 而这两个进程都有间接由Daemon和MSF进程所fork而来；双重保险。
    • 2）不采用系统框架中startService的Binder框架代码，而是自身在Native层通过自己去查询获取BpActivityManager代理对象， 然后自己实现startService接口，并修改为ONEWAY的binder调用，既增加分析问题的难度，也进一步隐藏自身策略；
    • 3）当监听进程死亡，则通过自身实现的StartService的Binder call去拉起对方进程，系统对于这种方式启动进程并没有拦截机制。

    这种flock的方式至少比网上常说的通过循环监听的方式，要强很多。

    比往常的互保更厉害的是TIM共有6个进程（说明：使用过程也还会创建一些进程），其中4个进程，形成两组互动进程，其中一组利用Linux进程托孤原理，可谓是隐藏得很深来互保，进一步确保进程永生。

    当然，进程收到signal信号后，如果恰巧这四个进程在同一个时刻点退出，那么还是有概率会被杀。

    不走系统框架代码，自己去实现启动服务的binder call也是一大亮点，不过还有更高级的玩法，直接封装ioctl跟驱动交互。之前针对这个问题，做过反保活方案，后来为了某些功能缘故又放开对这个的限制，这里就不再继续展开了。
    原文链接：http://www.52im.net/thread-2893-1-1.html

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