许久就想写篇关于servicemanager的文章,之前对服务启动顺序诸如zygote,systemserver。等启动顺序理解有点混乱,现做例如以下理解分析:

事实上init进程启动后,ServiceManager进程的启动。远比zygote要早。由于在启动zygote进程时须要用到ServiceManager进程的服务。

ServiceManager是一个守护进程,它维护着系统服务和client的binder通信。

在Android系统中用到最多的通信机制就是Binder,Binder主要由Client、Server、ServiceManager和Binder驱动程序组成。当中Client、Service和ServiceManager执行在用户空间,而Binder驱动程序执行在内核空间。核心组件就是 Binder驱动程序了。而ServiceManager提供辅助管理的功能。不管是Client还是Service进行通信前首先要和ServiceManager取得联系。而ServiceManager是一个守护进程,负责管理Server并向Client提供查询Server的功能。

init.rc中的声明

在init.rc中servicemanager是作为服务启动的。

service servicemanager /system/bin/servicemanager
class core
user system
group system
critical
onrestart restart zygote
onrestart restart media
onrestart restart surfaceflinger
onrestart restart drm

注意当中的“critical”字段,该字段非常重要。google官方文档对该字段的解释为:假设被该字段标识的service在4分钟内重新启动了4次,则系统会进入recovery界面。看其restart导致其它service的restart可见一斑。

servicemanager的main函数

源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c。android4.4源代码位于frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c, 它的main函数例如以下:

int main(int argc, char **argv)
{
struct binder_state *bs; //宏:#define BINDER_SERVICE_MANAGER ((void*)0)。表示ServiceManager相应的句柄为0,表面自己是服务器管理者。 其它的Server进程句柄值都是大于0的。
void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER; //打开Binder设备。映射128K的内存地址空间
bs = binder_open(128*1024); //告诉Binder驱动程序自己是Binder上下文管理者
if (binder_become_context_manager(bs)) {
ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
return -1;
} //ServiceManager相应的句柄赋值
svcmgr_handle = svcmgr; //进入一个无线循环,充当server角色,等待Client的请求
binder_loop(bs, svcmgr_handler);
return 0;
}

binder_open函数

binder_open(unsigned mapsize)函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c 

binder_open(unsigned mapsize)函数终于返回的类型为binder_state*,里面记录着刚刚打开的binder驱动文件句柄以及mmap()映射到的终于目标地址。

struct binder_state
{
int fd; // 文件描写叙述符,打开的/dev/binder设备
void* mapped; // 把设备文件/dev/binder映射到进程空间的起始地址
unsigned mapsize; // 映射内存空间的大小
};

这个结构体也是在Binder.c中定义的。binder_open(unsigned mapsize)函数代码例如以下:

struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize)
{
struct binder_state *bs; bs = malloc(sizeof(*bs));
if (!bs) {
errno = ENOMEM;
return 0;
} //打开/dev/binder驱动文件
bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
if (bs->fd < 0) {
fprintf(stderr,"binder: cannot open device (%s)\n",
strerror(errno));
goto fail_open;
} //设置要映射的空间大小128*1024
bs->mapsize = mapsize; //開始映射
bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
if (bs->mapped == MAP_FAILED) {
fprintf(stderr,"binder: cannot map device (%s)\n",
strerror(errno));
goto fail_map;
} /* TODO: check version */
return bs; fail_map:
close(bs->fd);
fail_open:
free(bs);
return 0;
}

參数mapsize表示它希望把binder驱动文件的多少字节映射到本地空间。能够看到。Service Manager Service和普通进程所映射的binder大小并不同样。它把binder驱动文件的128K字节映射到内存空间,而普通进程则会映射binder文件 里的BINDER_VM_SIZE(即1M减去8K)字节。 详细的映射动作由mmap()一句完毕。该函数将binder驱动文件的一部分映射到进程空间。

mmap()的函数原型例如以下:

void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset );

參数addr用于指出文件应被映射到进程空间的起始地址,一般指定为空指针,此时会由内核来决定起始地址。

參数len为映射的字节长度。 

參数prot表明对这段映射空间的訪问权限。能够是PROT_READ(可读)、PROT_WRITE(可写)、PROT_EXEC(可运行)、PROT_NONE(不可訪问)。 

參数fd要被映射的binder驱动文件。

參数offset是偏移量的起始位置。

binder_become_context_manager函数

binder_become_context_manager(struct binder_state
*bs)函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c

此函数作用是让当前进程成为整个系统中唯一的上下文管理器,即 service管理器。其代码很easy,不过把BINDER_SET_CONTEXT_MGR发送到binder驱动而已。源代码例如以下:

int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);
}

binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)函数

binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c。

此时已经正式进入循环,转正为一个server。注意这个函数的參数:bs是文件/dev/binder的描写叙述符。func是函数svcmgr_handler。

void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
int res;
struct binder_write_read bwr;
unsigned readbuf[32]; bwr.write_size = 0;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = 0; readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned)); for (;;) {
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;
//通过设备描写叙述符。将数据发给binder驱动
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr); if (res < 0) {
ALOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
break;
}
//解析驱动的数据,调用回调函数func
res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);
if (res == 0) {
ALOGE("binder_loop: unexpected reply? !\n");
break;
}
if (res < 0) {
ALOGE("binder_loop: io error %d %s\n", res, strerror(errno));
break;
}
}
}

binder_parse函数

这个函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c

这个函数主要是对binder文件解析并运行对应的指令。

这个函数的大头事实上就是那个一路传过来的svcmgr_handler函数,就是那个參数func。

int binder_parse(struct binder_state *bs, struct binder_io *bio,
uint32_t *ptr, uint32_t size, binder_handler func)
{
int r = 1;
uint32_t *end = ptr + (size / 4); while (ptr < end) {
uint32_t cmd = *ptr++;
...
//注意这个BR_TRANSACTION
case BR_TRANSACTION: {
struct binder_txn *txn = (void *) ptr;
if ((end - ptr) * sizeof(uint32_t) < sizeof(struct binder_txn)) {
ALOGE("parse: txn too small!\n");
return -1;
}
binder_dump_txn(txn);
if (func) {
unsigned rdata[256/4];
struct binder_io msg;
struct binder_io reply;
int res; bio_init(&reply, rdata, sizeof(rdata), 4);
bio_init_from_txn(&msg, txn);
res = func(bs, txn, &msg, &reply); binder_send_reply(bs, &reply, txn->data, res);
}
ptr += sizeof(*txn) / sizeof(uint32_t);
break;
}
...
} return r;
}

svcmgr_handler函数

这个函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
struct binder_txn *txn,
struct binder_io *msg,
struct binder_io *reply)
{
... switch(txn->code) {
//client获取服务的请求
case SVC_MGR_GET_SERVICE:
case SVC_MGR_CHECK_SERVICE:
s = bio_get_string16(msg, &len);
ptr = do_find_service(bs, s, len, txn->sender_euid);
if (!ptr)
break;
bio_put_ref(reply, ptr);
return 0;
//服务端请求加入服务
case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
s = bio_get_string16(msg, &len);
ptr = bio_get_ref(msg);
allow_isolated = bio_get_uint32(msg) ? 1 : 0;
if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid, allow_isolated))
return -1;
break;
...
} bio_put_uint32(reply, 0);
return 0;
}

svclist链表

service_manager.c中声明了一个链表svclist

struct svcinfo *svclist = 0;

svclist记录着全部加入进系统的“service代理”信息。这些信息被组织成一条单向链表。svclist链表节点类型为svcinfo,例如以下:

struct svcinfo
{
struct svcinfo *next;
void *ptr;//记录的就是系统service相应的 binder句柄值
struct binder_death death;
int allow_isolated;
unsigned len;
uint16_t name[0];//系统服务的名称
};

当应用调用getService()获取系统服务的代理接口时,servicemanager就会搜索这张svclist链表,以下就要介绍。

do_add_service函数

这个函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

int do_add_service(struct binder_state *bs,
uint16_t *s, unsigned len,
void *ptr, unsigned uid, int allow_isolated)
{
struct svcinfo *si;
//ALOGI("add_service('%s',%p,%s) uid=%d\n", str8(s), ptr,
// allow_isolated ? "allow_isolated" : "!allow_isolated", uid); if (!ptr || (len == 0) || (len > 127))
return -1;
//查看该服务是否有注冊权限
if (!svc_can_register(uid, s)) {
ALOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - PERMISSION DENIED\n",
str8(s), ptr, uid);
return -1;
}
//在服务列表中查找服务
si = find_svc(s, len);
//查看该服务是否已经注冊
if (si) {
if (si->ptr) {
ALOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - ALREADY REGISTERED, OVERRIDE\n",
str8(s), ptr, uid);
svcinfo_death(bs, si);
}
si->ptr = ptr;
} else {
//假设没有注冊。则创建一个,并加入到svclist服务列表的表首。 si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));
if (!si) {
ALOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - OUT OF MEMORY\n",
str8(s), ptr, uid);
return -1;
}
si->ptr = ptr;
si->len = len;
memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));
si->name[len] = '\0';
si->death.func = svcinfo_death;
si->death.ptr = si;
si->allow_isolated = allow_isolated;
si->next = svclist;
svclist = si;
} //通知binder设备有一个service注冊进来。
binder_acquire(bs, ptr);
binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);
return 0;
}

do_find_service函数

这个函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

void *do_find_service(struct binder_state *bs, uint16_t *s, unsigned len, unsigned uid)
{
struct svcinfo *si;
//上一个函数也调用了这个函数
si = find_svc(s, len); // ALOGI("check_service('%s') ptr = %p\n", str8(s), si ? si->ptr : 0);
if (si && si->ptr) {
if (!si->allow_isolated) {
// If this service doesn't allow access from isolated processes,
// then check the uid to see if it is isolated.
unsigned appid = uid % AID_USER;
if (appid >= AID_ISOLATED_START && appid <= AID_ISOLATED_END) {
return 0;
}
}
return si->ptr;
} else {
return 0;
}

find_svc函数

这个函数源代码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

struct svcinfo *find_svc(uint16_t *s16, unsigned len)
{
struct svcinfo *si;
//遍历svclist,查找服务
for (si = svclist; si; si = si->next) {
if ((len == si->len) &&
!memcmp(s16, si->name, len * sizeof(uint16_t))) {
return si;
}
}
return 0;
}

总结

      一,android系统的service相对重要的几个比方:uevent,healthd,zygote等都是由init直接启动的,兴许一些常规的service都是在zygote fork完systemserver进程后,逐一通过servicemanager加入的。

二,守护进程servicemanager循环从binder设备文件读取数据。然后解析并响应请求,包含服务端的加入服务请求和client的查询,获取服务的请求。

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