逆水行舟用力撑，一篙松劲退千寻。这篇文章主要讲述Android7.0 Vold 进程工作机制分析之整体流程相关的知识，希望能为你提供帮助。
android7.0 Vold 进程工作机制分析之整体流程 一、Vold简介
Vold是Volume Daemon的缩写,负责管理和控制Android平台外部存储设备， 包括SD插拨、挂载、卸载、格式化等。它是通过init进程解析init.rc脚本所启动的进程.它处于Native层.
二、基础架构
这里引用Gityuan博客的一张图。

文章图片

SystermServer进程和Vold进程是通过Socket进行通信的,Vold进程和Kernel是通过Netlink 进行通信的,Netlink 是一种特殊的Socket。
相关介绍:Netlink是linux提供的用于内核和用户态进程之间的通信方式,也能用于用户空间的两个进程通信,通过这个机制， 位于用户空间的进程， 可接收来自Kernel的一些信息（ 例如Vold中用到的USB或SD的插拔消息） ， 同时应用层也可通过Netlink向Kernel发送一些控制命令。
先大体的简单介绍一下流程:
1.由SystemServer进程发起挂载/卸载请求 运行在SystemServer进程的MountService通过NativeDaemonConnector给CommandListener发送请求,CommandListener再通知VolumeManager进行实际操作
2.由Kernel发起挂载/卸载请求 Kernel通过Netlink发送请求(传递uevent)给NetlinkManager,NetlinkManager通过内部的线程NetlinkHandler交给VolumeManager进行实际操作,然后VolumeManager通过CommandListener通知MountService
在分别仔细介绍着两个流程之前， 了解下Vold进程的启动流程， 先把握整体流程再细化。
三、Vold进程启动流程
Vold进程代码路径:system/vold/
主要类的路径(方便查阅)
system/vold/目录下
main.cpp————————————system/vold/main.cpp
NetlinkManager.cpp———————–system/vold/NetlinkManager.cpp
NetlinkHandler.cpp————————system/vold/NetlinkHandler.cpp
VoldCommand.cpp————————system/vold/VoldCommand.cpp
VolumeBase.cpp—————————system/vold/VolumeBase.cpp
VolumeManager.cpp———————–system/vold/VolumeManager.cpp
system/core/libsysutils/src/目录下
SocketListener.cpp————————–system/core/libsysutils/src/SocketListener.cpp
NetlinkListener.cpp————————–system/core/libsysutils/src/NetlinkListener.cpp
FrameworkListener.cpp——————–system/core/libsysutils/src/FrameworkListener.cpp
FrameworkCommand.cpp——————system/core/libsysutils/src//FrameworkCommand.cpp
system/core/include/sysutils/目录下
对应着system/core/libsysutils/src/目录的h文件
贴上我绘制的时序图(缩放浏览器可以放大查看或者在新标签页打开)

文章图片

分步骤给大家详细介绍下:
1.main()
Vold进程代码位于system/vold/目录下,从main.cpp开始,后续的截图我只截取主要的代码
在main方法里,主要做以下几件事情
①初始化VolumeManager ,CommandListener ,NetlinkManager 三个类的实例
②给VolumeManager 和NetlinkManager 设置CommandListener 实例,用作后续监听两个Socket,用得是设计模式中的Command(命令)模式
③启动VolumeManager ,CommandListener ,NetlinkManager
④解析Vold的配置文件fstab
⑤做一次冷启动

int main(int argc, char** argv) { ......VolumeManager *vm; CommandListener *cl; NetlinkManager *nm; //创建文件夹/dev/block/vold mkdir(" /dev/block/vold" , 0755); //用于cryptfs检查， 并mount加密的文件系统 klog_set_level(6); //获取VolumeManager的单例 if (!(vm = VolumeManager::Instance())) { LOG(ERROR) < < " Unable to create VolumeManager" ; exit(1); } //获取NetlinkManager的单例 if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) { LOG(ERROR) < < " Unable to create NetlinkManager" ; exit(1); }//实例化 cl = new CommandListener(); //设置socket监听对象 vm-> setBroadcaster((SocketListener *) cl); nm-> setBroadcaster((SocketListener *) cl); //启动VolumeManager if (vm-> start()) { PLOG(ERROR) < < " Unable to start VolumeManager" ; exit(1); }//解析Vold的配置文件fstab,初始化VolumeManager if (process_config(vm)) { PLOG(ERROR) < < " Error reading configuration... continuing anyways" ; }//启动NetlinkManager if (nm-> start()) { PLOG(ERROR) < < " Unable to start NetlinkManager" ; exit(1); } // 冷启动， vold错过了一些uevent,重新触发。向/sys/block的uevent文件写入”add\\n” 字符触发内核发送Uevent消息， 相当执行了一次热插拔。 coldboot(" /sys/block" ); //启动CommandListener if (cl-> startListener()) { PLOG(ERROR) < < " Unable to start CommandListener" ; exit(1); } ...... }

【Android7.0 Vold 进程工作机制分析之整体流程】第④步
如果vold.fstab解析无误， VolueManager将创建具体的Volume， 若vold.fstab解析不存在或者打开失败， Vold将会读取Linux内核中的参数， 此时如果参数中存在SDCARD(也就是SD的默认路径)， VolumeManager则会创建AutoVolume， 如果不存在这个默认路径那么就不会创建。
它的格式对应如下:
type———————–挂载命令
lable———————–标签
mount_point ————挂载点
part ———————–第几个分区
sysfs_path—————设备的sysfs paths
sysfs_path可以有多个 part指定分区个数， 如果是auto没有分区
第⑤步
coldboot方法会调用do_coldboot方法,往/sys/block目录写入add\\n事件。

static void do_coldboot(DIR *d, int lvl) { struct dirent *de; int dfd, fd; dfd = dirfd(d); fd = openat(dfd, " uevent" , O_WRONLY | O_CLOEXEC); if(fd > = 0) { //写入add\\n事件 write(fd, " add\\n" , 4); close(fd); }

2.new CommandListener()
前面有讲过,CommandListener是用来监听Socket的， 监听Vold与Framework层的进程通信。它的关系图如下:

文章图片

它继承自FrameworkListener,FrameworkListener继承自SocketListener.
路径:
CommandListener.cpp———————–system/vold/CommandListener.cpp
这一步创建CommandListener的实例， 则构造方法被调用

CommandListener::CommandListener() :FrameworkListener(" vold" , true) { //注册多条指令 registerCmd(new DumpCmd()); registerCmd(new VolumeCmd()); registerCmd(new AsecCmd()); registerCmd(new ObbCmd()); registerCmd(new StorageCmd()); registerCmd(new FstrimCmd()); registerCmd(new AppFuseCmd()); }

调用registerCmd方法,注册一些指令,重写的是父类的registerCmd方法

void FrameworkListener::registerCmd(FrameworkCommand *cmd) { //添加元素 mCommands-> push_back(cmd); }

会把指令添加到mCommands 中,mCommands 是FrameworkCommandCollection的实例,在FrameworkListener.h文件中声明的

class FrameworkListener : public SocketListener { ...... private: FrameworkCommandCollection *mCommands; ...... }

这里附上一张NetlinkManager家族的简单类图， 帮助后续理解

文章图片

3.vm-> start()
启动VolumeManager
VolumeManager模块负责管理所有挂载的设备节点以及相关操作的实际执行,
路径:
VolumeManager.cpp———————–system/vold/VolumeManager.cpp

int VolumeManager::start() {//卸载所有设备 unmountAll(); //智能指针创建一个VolumeBase实例 mInternalEmulated = std::shared_ptr< android::vold::VolumeBase> ( new android::vold::EmulatedVolume(" /data/media" )); //调用create()方法 mInternalEmulated-> create(); return 0; }

①卸载所有设备
②创建一个VolumeBase实例
③调用VolumeBase的create方法
这里附上一张VolumeManager家族的简单类图， 帮助后续理解

文章图片

看下第③个步骤
3.1 mInternalEmulated-> create()

status_t VolumeBase::create() {mCreated = true; status_t res = doCreate(); //向VolumeManager发送VolumeCreated命令 notifyEvent(ResponseCode::VolumeCreated,StringPrintf(" %d \\" %s\\" \\" %s\\" " , mType, mDiskId.c_str(), mPartGuid.c_str())); //设置已卸载状态 setState(State::kUnmounted); return res; }

向VolumeManager发送了VolumeCreated的消息,然后设置状态为已卸载.
这个notifyEvent的实现如下
3.2 notifyEvent

void VolumeBase::notifyEvent(int event, const std::string& value) { if (mSilent) return; VolumeManager::Instance()-> getBroadcaster()-> sendBroadcast(event,StringPrintf(" %s %s" , getId().c_str(), value.c_str()).c_str(), false); }

获取单例VolumeManager对象， 然后获取到SocketListener对象调用sendBroadcast方法
sendBroadcast方法的实现如下
在safelist列表中添加SocketClient,然后调用sendMsg方法

void SocketListener::sendBroadcast(int code, const char *msg, bool addErrno) { SocketClientCollection safeList; //首先添加所有活动的SockClient到安全列表中 safeList.clear(); for (i = mClients-> begin(); i != mClients-> end(); + + i) { SocketClient* c = *i; c-> incRef(); //添加 safeList.push_back(c); }while (!safeList.empty()) { /* Pop the first item from the list */ i = safeList.begin(); SocketClient* c = *i; safeList.erase(i); //调用SockClient的sendMSg方法发送消息 if (c-> sendMsg(code, msg, addErrno, false)) { SLOGW(" Error sending broadcast (%s)" , strerror(errno)); } c-> decRef(); } }

SockClient
路径:
SockClient.cpp————————system/core/libsysutils/src/SockClient.cpp
调用sendMsg方法经过层层跳转,到sendDataLockedv方法中,往Socket中写入信息
3.3 sendDataLockedv

int SocketClient::sendDataLockedv(struct iovec *iov, int iovcnt) { ...... for (; ; ) { ssize_t rc = TEMP_FAILURE_RETRY( writev(mSocket, iov + current, iovcnt - current)); ...... }

写入到Socket之后,SystemServer中的MountService会收到， 后续再细讲.
4.nm-> start()
这一步启动NetlinkManager
NetlinkManager
路径:
NetlinkManager.cpp———————–system/vold/NetlinkManager.cpp
NetlinkManager模块接收从Kernel通过Netlink机制发送过来的Uevent消息， 解析转换成NetlinkEvent对象,再将此NetlinkEvent对象传递给VolumeManager处理。
start方法如下

int NetlinkManager::start() { ...... //创建Socket if ((mSock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM | SOCK_CLOEXEC, NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) { SLOGE(" Unable to create uevent socket: %s" , strerror(errno)); return -1; } //设置Socket的SO_RCVBUFFORCE大小 if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, & sz, sizeof(sz)) < 0) { SLOGE(" Unable to set uevent socket SO_RCVBUFFORCE option: %s" , strerror(errno)); goto out; } //设置Socket的SO_PASSCRED大小 if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, & on, sizeof(on)) < 0) { SLOGE(" Unable to set uevent socket SO_PASSCRED option: %s" , strerror(errno)); goto out; } //绑定Socket if (bind(mSock, (struct sockaddr *) & nladdr, sizeof(nladdr)) < 0) { SLOGE(" Unable to bind uevent socket: %s" , strerror(errno)); goto out; }//创建一个NetlinkHandler对象， 并把创建好的Socket句柄传给它。 mHandler = new NetlinkHandler(mSock); //启动NetlinkHandler if (mHandler-> start()) { SLOGE(" Unable to start NetlinkHandler: %s" , strerror(errno)); goto out; } return 0; ......}

①创建Socket,为PF_NETLINK类型
②设置Socket的SO_RCVBUFFORCE(接受缓存区)小
③设置Socket的SO_PASSCRED大小
④创建一个NetlinkHandler对象， 并启动它
主要看第④步
4.1 mHandler-> start()
构造函数传入了mSock,然后调用了NetlinkHandler的start方法
看一下它的实现
路径:
NetlinkHandler.cpp———————–system/vold/NetlinkHandler.cpp

NetlinkHandler::NetlinkHandler(int listenerSocket) :NetlinkListener(listenerSocket) { }int NetlinkHandler::start() { //startListener由SocketListener实现 return this-> startListener(); }void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) { VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance(); const char *subsys = evt-> getSubsystem(); // VolumeManager 调用handleBlockEvent处理事件 if (!strcmp(subsys, " block" )) { vm-> handleBlockEvent(evt); } }

NetlinkHandler继承自NetlinkListener,NetlinkListener继承自SocketListener,三者关系如下

文章图片

4.2 startListener
会在父类SocketListener中实现,调用startListener方法
路径:
SocketListener.cpp————————–system/core/libsysutils/src/SocketListener.cpp
SocketListener

int SocketListener::startListener(int backlog) { ...... //创建线程执行函数threadStart if (pthread_create(& mThread, NULL, SocketListener::threadStart, this)) { SLOGE(" pthread_create (%s)" , strerror(errno)); return -1; } return 0; }

会开启一个线程,那么继续看threadStart方法

void *SocketListener::threadStart(void *obj) { SocketListener *me = reinterpret_cast< SocketListener *> (obj); //调用runListener方法 me-> runListener(); pthread_exit(NULL); return NULL; }

调用runListener
4.3 runListener

void SocketListener::runListener() {SocketClientCollection pendingList; ...... while (!pendingList.empty()) {it = pendingList.begin(); SocketClient* c = *it; pendingList.erase(it); //onDataAvailable方法处理有数据发送的socket if (!onDataAvailable(c)) { release(c, false); } c-> decRef(); } } }

会调用onDataAvailable方法， 改方法由子类NetlinkListener和FrameWorkListener实现,所以这里要分两条线4.4和4.5。
4.4 onDataAvailable
由子类FrameWorkListener实现这个方法

bool FrameworkListener::onDataAvailable(SocketClient *c) { char buffer[CMD_BUF_SIZE]; int len; //读取socket消息 len = TEMP_FAILURE_RETRY(read(c-> getSocket(), buffer, sizeof(buffer))); ..... int i; for (i = 0; i < len; i+ + ) { if (buffer[i] = = ' \\0' ) { //根据消息内容 派发命令 dispatchCommand(c, buffer + offset); offset = i + 1; } }return true; }

在onDataAvailable方法里会先读取Socket消息， 然后分发命令
4.4.1 dispatchCommand

void FrameworkListener::dispatchCommand(SocketClient *cli, char *data) { ...... //执行对应的消息 for (i = mCommands-> begin(); i != mCommands-> end(); + + i) { FrameworkCommand *c = *i; //匹配命令 if (!strcmp(argv[0], c-> getCommand())) { //执行命令 if (c-> runCommand(cli, argc, argv)) { SLOGW(" Handler ' %s' error (%s)" , c-> getCommand(), strerror(errno)); } goto out; } } ...... }

会调用FrameworkCommand 的runCommand方法,之前在CommandListener的构造方法里注册的这些指令,就是FrameWorkCommand类型,如下
FrameworkListener.cpp

void FrameworkListener::registerCmd(FrameworkCommand *cmd) { //添加元素 mCommands-> push_back(cmd); }

CommandListener.cpp

CommandListener::CommandListener() :FrameworkListener(" vold" , true) { //注册多条指令 registerCmd(new DumpCmd()); registerCmd(new VolumeCmd()); registerCmd(new AsecCmd()); registerCmd(new ObbCmd()); registerCmd(new StorageCmd()); registerCmd(new FstrimCmd()); registerCmd(new AppFuseCmd()); }

这里以其中一个指令为VolumeCmd例,会进入到VolumeCmd的runCommand方法
4.4.2 CL.runCommand
CommandListener.cpp

int CommandListener::VolumeCmd::runCommand(SocketClient *cli, int argc, char **argv) {......} else if (cmd = = " mount" & & argc > 2) { // mount [volId] [flags] [user] std::string id(argv[2]); auto vol = vm-> findVolume(id); if (vol = = nullptr) { return cli-> sendMsg(ResponseCode::CommandSyntaxError, " Unknown volume" , false); }int mountFlags = (argc > 3) ? atoi(argv[3]) : 0; userid_t mountUserId = (argc > 4) ? atoi(argv[4]) : -1; vol-> setMountFlags(mountFlags); vol-> setMountUserId(mountUserId); //执行真正的挂载操作 int res = vol-> mount(); if (mountFlags & android::vold::VolumeBase::MountFlags::kPrimary) { vm-> setPrimary(vol); } //发送应答消息给MountService return sendGenericOkFail(cli, res); } else if (cmd = = " unmount" & & argc > 2) { // unmount [volId] std::string id(argv[2]); auto vol = vm-> findVolume(id); if (vol = = nullptr) { return cli-> sendMsg(ResponseCode::CommandSyntaxError, " Unknown volume" , false); }return sendGenericOkFail(cli, vol-> unmount()); ...... } }

会根据cmd的不同做相应的处理,在”cmd= mount”操作中,就有

int res = vol-> mount();

4.4.3 vol-> mount()
vol是VolumeBase的实例,VolumeBase的mount方法由具体的子类EmulatedVolume、PublicVolume、PrivateVolume等实现
执行操作之后会发送应答消息给MountService,这个后续再细讲。
这条线结束了。下面介绍另一条线。回到4.3 runListener,往下走到4.5 onDataAvailable
由子类NetlinkListener实现
4.5 onDataAvailable()

bool NetlinkListener::onDataAvailable(SocketClient *cli) { int socket = cli-> getSocket(); ssize_t count; uid_t uid = -1; ...... NetlinkEvent *evt = new NetlinkEvent(); //解析获得NetlinkEvent实例 if (evt-> decode(mBuffer, count, mFormat)) { //传入NetlinkEvent实例 onEvent(evt); } ...... }

NetlinkListener没有实现这个方法， 由子类NetlinkHandler实现
4.5.1 onEvent

void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) { VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance(); const char *subsys = evt-> getSubsystem(); if (!subsys) { SLOGW(" No subsystem found in netlink event" ); return; }if (!strcmp(subsys, " block" )) { //调用VolumeManager 的handleBlockEvent方法 vm-> handleBlockEvent(evt); } }

获取VolumeManager 单例,调用handleBlockEvent方法
4.5.2 vm-> handleBlockEvent

void VolumeManager::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt) {switch (evt-> getAction()) { case NetlinkEvent::Action::kAdd: { for (auto source : mDiskSources) { if (source-> matches(eventPath)) { ...... auto disk = new android::vold::Disk(eventPath, device,source-> getNickname(), flags); //调用disk 的create方法 disk-> create(); mDisks.push_back(std::shared_ptr< android::vold::Disk> (disk)); break; } } break; } case NetlinkEvent::Action::kChange: { ...... break; } case NetlinkEvent::Action::kRemove: { ...... break; } ...... } }

根据NetlinkEvent 的不同Action值做相应处理,有add,change,remove三个值。在add里调用了disk-> create()
4.5.3 disk-> create()
路径:
disk.cpp———————–system/vold/disk.cpp

status_t Disk::create() { CHECK(!mCreated); mCreated = true; //调用notifyEvent方法 notifyEvent(ResponseCode::DiskCreated, StringPrintf(" %d" , mFlags)); readMetadata(); readPartitions(); return OK; }

在这一步会调用notifyEvent方法通知SockListener.

void Disk::notifyEvent(int event) { VolumeManager::Instance()-> getBroadcaster()-> sendBroadcast(event,getId().c_str(), false); }

到这一步骤， 会发现又回到了3.2 notifyEvent步骤了,之后就跟着3.2继续走了,这里就不重复介绍了.
四、Vold进程总结
关于Vold的整体流程的讲完了,可以跟着我绘制的时序图跟着步骤走,来回多看几次,注意图文结合.
后面会针对
1.由SystemServer进程发起挂载/卸载请求 2.由Kernel发起挂载/卸载请求 这两种情况做更具体的分析,分析源码切记:先整体后局部,不然就没有头绪了,只见树木不见森林.
PS： 水平有限,有不对的地方欢迎一起探讨

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