Android System Property

2013-05-21  yikongzi
Android System Property
一 System Property
 
  代码中大量存在:SystemProperties.set()/SystemProperties.get();通过这两个接口可以对系统的属性进行读取/设置,
顾名思义系统属性,肯定对整个系统全局共享。通常程序的执行以进程为单位各自相互独立,如何实现全局共享呢?
System Properties是怎么一回事,又是如何实现的呢?
       属性系统是android的一个重要特性。它作为一个服务运行,管理系统配置和状态。所有这些配置和状态都是属性。
每个属性是一个键值对(key/value pair),其类型都是字符串。
这些属性可能是有些资源的使用状态,进程的执行状态,系统的特有属性……        可以通过命令adb shell :
    getprop查看手机上所有属性状态值。
       或者 getprop init.svc.bootanim制定查看某个属性状态        使用setprop init.svc.bootanim start 设置某个属性的状态 特别属性 :
  如果属性名称以“ro.”开头,那么这个属性被视为只读属性。一旦设置,属性值不能改变。
  如果属性名称以“persist.”开头,当设置这个属性时,其值也将写入/data/property。
  如果属性名称以“net.”开头,当设置这个属性时,“net.change”属性将会自动设置,以加入到最后修改的属性名。
    (这是很巧妙的。 netresolve模块的使用这个属性来追踪在net.*属性上的任何变化。)
  属性“ ctrl.start ”和“ ctrl.stop ”是用来启动和停止服务。每一项服务必须在/init.rc中定义.系统启动时,与init守护
    进程将解析init.rc和启动属性服务。一旦收到设置“ ctrl.start ”属性的请求,属性服务将使用该属性值作为服务
    名找到该服务,启动该服务。这项服务的启动结果将会放入“ init.svc.<服务名>“属性中。客户端应用程序可以轮询那个属性值,以确定结果。
二 framework访问系统服务流程  framework通过SystemProperties接口操作系统属性,SystemProperties通过JNI调用访问系统属性。
  \frameworks\base\core\java\android\os\ SystemProperties.java:
 
public class SystemProperties {
    //JNI
    private static native String native_get(String key, String def);     private static native void native_set(String key, String def);
 
    public static String get(String key, String def) {         return native_get(key, def);     } 
    public static void set(String key, String val) {         native_set(key, val);     } } 
Jni代码位置:
\frameworks\base\core\jni\android_os_SystemProperties.cpp 获取系统属性 阻塞方式:
static jstring SystemProperties_getSS() {
        len = property_get(key, buf, ""); } 
操作在\bionic\libc\bionic\system_properties.c中:
 
int __system_property_get(const char *name, char *value) {
    //数据已经存储在内存中__system_property_area__ 等待读取完返回
    const prop_info *pi = __system_property_find(name);     return __system_property_read(pi, 0, value); } 
 
       进程启动后数据已经将系统属性数据读取到相应的共享内存中,保存在全局变量__system_property_area__;
进程之间都是独立的,系统属性数据是如何读取到当前进程空间中的呢?后续介绍。
 
设置属性异步socket通信:
int __system_property_set(const char *key, const char *value) {
      msg.cmd = PROP_MSG_SETPROP;
    strlcpy(msg.name, key, sizeof msg.name);     strlcpy(msg.value, value, sizeof msg.value);     err = send_prop_msg(&msg); } 
static int send_prop_msg(prop_msg *msg) {
    //sokcet 通信 /dev/socket/property_service 
    s = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);     connect(s, (struct sockaddr *) &addr, alen)     send(s, msg, sizeof(prop_msg), 0)
    close(s); } 
  通过socket向property_service发送消息,property_service运行在哪里呢?
三 Property Service创建服务端socket
 
init进程启动监听过程中:\system\core\init\Init.c
 
int main(int argc, char **argv) {    
    //加入到action queue队列
    queue_builtin_action(property_service_init_action,
"property_service_init");     for(;;)
        //执行action queue队列
        //接收通过socket向property service 发送的数据;
        nr = poll(ufds, fd_count, timeout);
        ……
        handle_property_set_fd(); } 
static int property_service_init_action(int nargs, char **args) {
    start_property_service(); 

\system\core\init\property_service.c: void start_property_service(void) {
    //加载属性配置文件
    load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_BUILD);     load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT);     load_properties_from_file(PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE);     load_persistent_properties();     
    //创建socket资源 并绑定
    fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, 0666, 0,
0);     //监听
    listen(fd, 8);

  Property Service 是运行在init守护进程中。
  接收到消息之后干什么,还是要先弄清楚整个Property Service是如何实现的呢,后续介绍。
先看看Property Service接收到消息后的处理。  
四 Property Service 监听socket处理
 
Property Service监听socket消息的处理过程:
 
void handle_property_set_fd() {
    //等待建立通信
    s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size)
 
    //获取套接字相关信息 uid gid
    getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size);     //接收属性设置请求消息
    recv(s, &msg, sizeof(msg), 0);     //处理消息    
    switch(msg.cmd) {
    case PROP_MSG_SETPROP:
        //通过设置系统属性  处理ctl.开头消息
        if(memcmp(msg.name,"ctl.",4) == 0) 
        {
            //权限检测
            if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid)) 
            {
                handle_control_message((char*) msg.name + 4, (char*) msg.value);             }         } else          {
            //更改系统属性值
            if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid)) 
            {
                property_set((char*) msg.name, (char*) msg.value);             }         }     break;     }
    close(s); } 
通过设置系统属性启动/关闭Service: 权限判断:
 
static int check_control_perms(const char *name, unsigned int uid,
unsigned int gid) 
{
    // system /root用户直接有权限
    if (uid == AID_SYSTEM || uid == AID_ROOT)         return 1;
    
    //查询用户名单,判断是否存在表中并具有对应权限
    for (i = 0; control_perms[i].service; i++) {
        if (strcmp(control_perms[i].service, name) == 0) {             if ((uid && control_perms[i].uid == uid) ||                 (gid && control_perms[i].gid == gid)) {                 return 1;
            }         }     }
    return 0; }
要应用有权限启动/关闭某Native Service:   需要具有system/root权限
  找到对应应用uid gid,将应用名称加入到control_perms列表中  
处理消息 可以通过设置系统属性 改变服务的执行状态 start/stop:
 
void handle_control_message(const char *msg, const char *arg) {
    if (!strcmp(msg,"start")) {         msg_start(arg);
    } else if (!strcmp(msg,"stop")) {         msg_stop(arg);
    } else if (!strcmp(msg,"restart")) {         msg_stop(arg);         msg_start(arg);
 }  } 
static void msg_start(const char *name) {
    service_start(svc, args); }
void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args){     //创建进程启动服务
    pid = fork();
    execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV);
    
    //修改服务的系统属性 执行状态
    notify_service_state(svc->name, "running");

连着前面就是ctr.start和ctr.stop系统属性:用来启动和停止服务的。 例如:
    // start boot animation
    property_set("ctl.start", "bootanim"); 在init.rc中表明服务是否在开机时启动:
ervice adbd /sbin/adbd
    class core
    disabled //不自动启动
 
启动服务的时候会判断:
 
static void service_start_if_not_disabled(struct service *svc) {
        //判断是否启动
        if (!(svc->flags & SVC_DISABLED)) {
            service_start(svc, NULL);         } } 
修改系统属性值:
 
static int check_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid) {
    //进行权限检测
    for (i = 0; property_perms[i].prefix; i++) {
        int tmp;
        if (strncmp(property_perms[i].prefix, name,
                    strlen(property_perms[i].prefix)) == 0) {
            if ((uid && property_perms[i].uid == uid) ||                 (gid && property_perms[i].gid == gid)) {                 return 1;             }         }     } 
    return 0; } 
 
看这个修改系统属性权限表:
 
property_perms[] = {
    { "net.dns",          AID_RADIO,    0 },     { "net.",             AID_SYSTEM,   0 },
 { "dev.",             AID_SYSTEM,   0 },     { "runtime.",         AID_SYSTEM,   0 },     { "sys.",             AID_SYSTEM,   0 },     { "service.",         AID_SYSTEM,   0 },     { "persist.sys.",     AID_SYSTEM,   0 },     { "persist.service.", AID_SYSTEM,   0 },     ……
     { NULL, 0, 0 } }; 
 
  指定了特定的用户有用修改 带有某些前缀的系统属性值。
  到这里基本就是Property对外的基本工作流程,Property Service内部具体如何实现,操作运行,
  跨进程空想内存等问题仍未清除是如何处理的。
五 属性系统设计
 
         属性系统的上层架构如下图所示:
    
 
  Property Service运行在init进程中,开机从属性文件中加载到共享内存中;设置系统属性通过socket与Property Service通信。
  Property Consumer进程将存储系统属性值的共享内存,加载到当前进程虚拟空间中,实现对系统属性值的读取。
  Property Setter进程修改系统属性,通过socket向Property Service发送消息,更改系统属性值。
六 属性系统实现
 
       属性系统设计的关键就是:跨进程共享内存的实现。 下面将看看属性系统实现具体过程: Init进程执行:
 
int main(int argc, char **argv){     //将属性系统初始化函数加入action queue
  queue_builtin_action(property_init_action, "property_init");
  for(;;) } 
static int property_init_action(int nargs, char **args) {
    property_init(load_defaults); } 
初始化Property Service:
       \system\core\init\property_service.c
 
void property_init(bool load_defaults) {
    //初始化共享内存空间     init_property_area();     //加载属性文件
  load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT); } 
初始化共享内存空间:
 
static int init_property_area(void) {    
    //创建匿名内存空间PA_SIZE = 32768
    init_workspace(&pa_workspace, PA_SIZE)     //将内存区域分成两部分:属性系统基本信息和属性键值对
    pa_info_array = (void*) (((char*) pa_workspace.data) +
PA_INFO_START);     
    //初始化属性系统信息
    pa = pa_workspace.data;
    memset(pa, 0, PA_SIZE);
    pa->magic = PROP_AREA_MAGIC;     pa->version = PROP_AREA_VERSION; 
    /* plug into the lib property services */     __system_property_area__ = pa; } 
__system_property_area__:






  每个进程都会使用此变量,指向系统属性共享内存区域,访问系统属性,很重要。
位于:\bionic\libc\bionic\system_properties.c中,属于bionic库。后面将介绍各进程如何加载共享内存。
将文件作为共享内存映射到进程空间内存使用:
 
static int init_workspace(workspace *w, size_t size) {
    //dev is a tmpfs是一种虚拟内存文件系统
    int fd = open("/dev/__properties__", O_RDWR | O_CREAT, 0600);     //将文件映射为共享进程空间内存 使其可以与操作内存方式一致
    void *data = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, 
      MAP_SHARED, fd, 0);     close(fd);     
    //删除文件
    fd = open("/dev/__properties__", O_RDONLY);
    unlink("/dev/__properties__");
    //保存fd size 将作为环境变量传递给每个进程
     w->data = data; w->size = size; w->fd = fd;

加载系统属性默认数据文件:
 
#define PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT  "/default.prop" static void load_properties_from_file(const char *fn) {
    //读取系统属性键值对数据写入到共享内存中
    data = read_file(fn, &sz);
    load_properties(data); }  
  加上上面所述:Property Service Socket资源的创建,来监听socket通信连接设置系统属性,
  在Init进程中Property Service完成了初始化。 将得到该内存区域数据结构:
or(;;) } 
static int property_init_action(int nargs, char **args) {
    property_init(load_defaults); } 
初始化Property Service:
       \system\core\init\property_service.c
 
void property_init(bool load_defaults) {
    //初始化共享内存空间     init_property_area();     //加载属性文件
  load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT); } 
初始化共享内存空间:
 
static int init_property_area(void) {    
    //创建匿名内存空间PA_SIZE = 32768
    init_workspace(&pa_workspace, PA_SIZE)     //将内存区域分成两部分:属性系统基本信息和属性键值对
    pa_info_array = (void*) (((char*) pa_workspace.data) +
PA_INFO_START);     
    //初始化属性系统信息
    pa = pa_workspace.data;
    memset(pa, 0, PA_SIZE);
    pa->magic = PROP_AREA_MAGIC;     pa->version = PROP_AREA_VERSION; 
    /* plug into the lib property services */     __system_property_area__ = pa; } 
__system_property_area__:
每个进程都会使用此变量,指向系统属性共享内存区域,访问系统属性,很重要。
位于:\bionic\libc\bionic\system_properties.c中,属于bionic库。后面将介绍各进程如何加载共享内存。
将文件作为共享内存映射到进程空间内存使用:
 
static int init_workspace(workspace *w, size_t size) {
    //dev is a tmpfs是一种虚拟内存文件系统
    int fd = open("/dev/__properties__", O_RDWR | O_CREAT, 0600);     //将文件映射为共享进程空间内存 使其可以与操作内存方式一致
    void *data = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, 
      MAP_SHARED, fd, 0);     close(fd);     
    //删除文件
    fd = open("/dev/__properties__", O_RDONLY);
    unlink("/dev/__properties__");
    //保存fd size 将作为环境变量传递给每个进程
     w->data = data; w->size = size; w->fd = fd;

加载系统属性默认数据文件:
 
#define PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT  "/default.prop" static void load_properties_from_file(const char *fn) {
    //读取系统属性键值对数据写入到共享内存中
    data = read_file(fn, &sz);
    load_properties(data); }  
  加上上面所述:Property Service Socket资源的创建,来监听socket通信连接设置系统属性,
  在Init进程中Property Service完成了初始化。 将得到该内存区域数据结构:
    
 
七 进程共享系统属性内存空间实现
 
  Property Service运行于init进程中,将文件映射为创建一块共享内存空间,但在整个系统中,
其他进程也能够读取这块内存映射到当前进程空间中,是如何实现的呢? Service进程启动:将共享内存空间fd size作为环境变量传递给新创建进程
 
void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args) {
    //创建进程
    pid = fork();
 
    if (pid == 0) {
        if (properties_inited()) {             //获取系统属性空间文件描述
      get_property_workspace(&fd, &sz);             //dup最小的可用文件描述符
            sprintf(tmp, "%d,%d", dup(fd), sz);
            //加入ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE环境变量到ENV          //包含共享内存fd
            add_environment("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE", tmp);
        }
        //执行程序 传递环境变量ENV
        execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV)         //设置Service系统属性
        notify_service_state(svc->name, "running");
    } } 
void get_property_workspace(int *fd, int *sz) {
   *fd = pa_workspace.fd;    *sz = pa_workspace.size; } 
共享内存空间fd size作为环境变量传递给新创建进程后,将在何处使用呢? 将系统属性内存空间映射到当前进程虚拟空间: 进程在启动时,会加载动态库bionic libc库:   \bionic\libc\bionic\libc_init_dynamic.c中:
  void __attribute__((constructor)) __libc_preinit(void);            根据GCC的constructor/destructor属性:
    给一个函数赋予constructor或destructor,其中constructor在main开始运行之前被调用,
  destructor在main函数结束后被调用。如果有多个constructor或destructor,可以给每个constructor
  或destructor赋予优先级,对于constructor,优先级数值越小,运行越早。destructor则相反。 
多个constructor需要加优先级:
 
__attribute__((constructor(1))) void func1()  
{  
    printf("in constructor of foo\n");   }  
__attribute__((constructor(2))) void func2()  
{  
    printf("in constructor of foo1\n");   } 
__attribute__((destructor)) void bar()   {  
    printf("in constructor of bar\n");   } 
 
__libc_preinit在bionic libc库加载的时候会被调用:
void __libc_preinit(void) {   
    __libc_init_common(elfdata); } 
void __libc_init_common(uintptr_t *elfdata) {
    __system_properties_init(); } 
int __system_properties_init(void) {
    prop_area *pa;    int s, fd;        unsigned sz;        char *env;     //获取环境变量ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE    //与上面init进程中设置对应
    env = getenv("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE");     //共享内存文件描述符 内存大小     fd = atoi(env);
    sz = atoi(env + 1);
    //将文件描述符映射到当前进程虚拟空间内存,实现共享内存
    pa = mmap(0, sz, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);     //全局变量指向共享系统属性内存首地址
    __system_property_area__ = pa;

  这就是整个System Property的访问交互和实现过程


 




 

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