Android 10 启动之servicemanager源码解析

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上一篇文章：

Android 10 启动分析之Init篇 （一）

在前文提到，init进程会在在Trigger 为init的Action中，启动servicemanager服务，这篇文章我们就来具体分析一下servicemanager服务，它到底做了哪些事情。

servicemanager服务的源码位于/frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c，我们将从这个类的入口开始看起。

int main(int argc, char** argv)
{
    struct binder_state *bs;
    union selinux_callback cb;
    char *driver;
    if (argc > 1) {
        driver = argv[1];
    } else {
        //启动时默认无参数，走这个分支
        driver = "/dev/binder";
    }
    //打开binder驱动，并设置mmap的内存大小为128k
    bs = binder_open(driver, 128*1024);
    ...
   if (binder_become_context_manager(bs)) {
        ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    cb.func_audit = audit_callback;
    selinux_set_callback(SELINUX_CB_AUDIT, cb);
#ifdef VENDORSERVICEMANAGER
    cb.func_log = selinux_vendor_log_callback;
#else
    cb.func_log = selinux_log_callback;
#endif
    selinux_set_callback(SELINUX_CB_LOG, cb);
#ifdef VENDORSERVICEMANAGER
    sehandle = selinux_android_vendor_service_context_handle();
#else
    sehandle = selinux_android_service_context_handle();
#endif
    selinux_status_open(true);
    if (sehandle == NULL) {
        ALOGE("SELinux: Failed to acquire sehandle. Aborting.\n");
        abort();
    }
    if (getcon(&service_manager_context) != 0) {
        ALOGE("SELinux: Failed to acquire service_manager context. Aborting.\n");
        abort();
    }
     /* binder_loop已封装如下步骤：
    while (1)
    {
        /* read data */
        /* parse data, and process */
        /* reply */
    }
    */
    binder_loop(bs, svcmgr_handler);
    return 0;
}

从main函数中可以看出，它主要做了三件事情：

• 打开/dev/binder设备，并在内存中映射128K的空间。
• 通知Binder设备，把自己变成context_manager,其他用户进程都通过0号句柄访问ServiceManager。
• 进入循环，不停的去读Binder设备，看是否有对service的请求，如果有的话，就去调用svcmgr_handler函数回调处理请求。

我们再来看看svcmgr_handler函数的实现：

int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
                  struct binder_transaction_data_secctx *txn_secctx,
                  struct binder_io *msg,
                  struct binder_io *reply)
{
   struct svcinfo *si;
   uint16_t *s;
   size_t len;
   uint32_t handle;
   uint32_t strict_policy;
   int allow_isolated;
   uint32_t dumpsys_priority;
   struct binder_transaction_data *txn = &txn_secctx->transaction_data;
   if (txn->target.ptr != BINDER_SERVICE_MANAGER)
       return -1;
   if (txn->code == PING_TRANSACTION)
       return 0;
   ...
   switch(txn->code) {
   case SVC_MGR_GET_SERVICE:
   case SVC_MGR_CHECK_SERVICE:
       s = bio_get_string16(msg, &len);
       if (s == NULL) {
           return -1;
       }
       handle = do_find_service(s, len, txn->sender_euid, txn->sender_pid,
                                (const char*) txn_secctx->secctx);
       if (!handle)
           break;
       bio_put_ref(reply, handle);
       return 0;
   case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
       s = bio_get_string16(msg, &len);
       if (s == NULL) {
           return -1;
       }
       handle = bio_get_ref(msg);
       allow_isolated = bio_get_uint32(msg) ? 1 : 0;
       dumpsys_priority = bio_get_uint32(msg);
       if (do_add_service(bs, s, len, handle, txn->sender_euid, allow_isolated, dumpsys_priority,
                          txn->sender_pid, (const char*) txn_secctx->secctx))
           return -1;
       break;
   case SVC_MGR_LIST_SERVICES: {
       uint32_t n = bio_get_uint32(msg);
       uint32_t req_dumpsys_priority = bio_get_uint32(msg);
       if (!svc_can_list(txn->sender_pid, (const char*) txn_secctx->secctx, txn->sender_euid)) {
           ALOGE("list_service() uid=%d - PERMISSION DENIED\n",
                   txn->sender_euid);
           return -1;
       }
       si = svclist;
       // walk through the list of services n times skipping services that
       // do not support the requested priority
       while (si) {
           if (si->dumpsys_priority & req_dumpsys_priority) {
               if (n == 0) break;
               n--;
           }
           si = si->next;
       }
       if (si) {
           bio_put_string16(reply, si->name);
           return 0;
       }
       return -1;
   }
   default:
       ALOGE("unknown code %d\n", txn->code);
       return -1;
   }
   bio_put_uint32(reply, 0);
   return 0;
}

我们先来认识一下binder的数据传输载体binder_transaction_data:

struct binder_transaction_data {
  union {
  /* 当binder_transaction_data是由用户空间的进程发送给Binder驱动时，
 handle是该事务的发送目标在Binder驱动中的信息，即该事务会交给handle来处理；
  handle的值是目标在Binder驱动中的Binder引用。*/
    __u32 handle; 
    /* 当binder_transaction_data是有Binder驱动反馈给用户空间进程时，
   ptr是该事务的发送目标在用户空间中的信息，即该事务会交给ptr对应的服务来处理；
   ptr是处理该事务的服务的服务在用户空间的本地Binder对象。*/
    binder_uintptr_t ptr;
  } target;  // 该事务的目标对象(即，该事务数据包是给该target来处理的)
  // 只有当事务是由Binder驱动传递给用户空间时，cookie才有意思，它的值是处理该事务的ServerC++层的本地Binder对象
  binder_uintptr_t cookie;
  // 事务编码。如果是请求，则以BC_开头；如果是回复，则以BR_开头。
  __u32 code;
  /* General information about the transaction. */
  __u32 flags;
  //表示事务发起者的pid和uid。
  pid_t sender_pid;
  uid_t sender_euid;
  // 数据大小
  binder_size_t data_size;
  //数据偏移量
  binder_size_t offsets_size;
  //data是一个共用体，当通讯数据很小的时，可以直接使用buf[8]来保存数据。当够大时，只能用指针buffer来描述一个申请的数据缓冲区。
  union {
    struct {
       /* transaction data */
      binder_uintptr_t buffer;
      binder_uintptr_t offsets;
    } ptr;
    __u8 buf[8];
  } data;
};

可以看到，svcmgr_handler函数中对binder data的事务编码进行了判断，并分别对SVC_MGR_GET_SERVICE（SVC_MGR_CHECK_SERVICE）、SVC_MGR_ADD_SERVICE、SVC_MGR_LIST_SERVICES三种类型的事务编码做了业务处理。

获取服务

  case SVC_MGR_CHECK_SERVICE:  
          s = bio_get_string16(msg, &len);  
          ptr = do_find_service(bs, s, len);  
          if (!ptr)  
              break;  
          bio_put_ref(reply, ptr);  
          return 0；

do_find_service函数中主要执行service的查找,并把找到的服务句柄写入reply，返回给客户端。

uint32_t do_find_service(const uint16_t *s, size_t len, uid_t uid, pid_t spid, const char* sid)
{
    struct svcinfo *si = find_svc(s, len);
    ...
    return si->handle;
}

我们继续看find_svc函数：

struct svcinfo *find_svc(const uint16_t *s16, size_t len)
{
    struct svcinfo *si;
    for (si = svclist; si; si = si->next) {
        if ((len == si->len) &&
            !memcmp(s16, si->name, len * sizeof(uint16_t))) {
            return si;
        }
    }
    return NULL;
}

svclist 是一个单向链表，储存了所有向servicemanager注册的服务信息。find_svc遍历svclist链表，通过服务名称作为索引条件，最终找到符合条件的服务。

注册服务

    case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
        s = bio_get_string16(msg, &len);
        if (s == NULL) {
            return -1;
        }
        handle = bio_get_ref(msg);
        allow_isolated = bio_get_uint32(msg) ? 1 : 0;
        dumpsys_priority = bio_get_uint32(msg);
        if (do_add_service(bs, s, len, handle, txn->sender_euid, allow_isolated, dumpsys_priority,
        txn->sender_pid, (const char*) txn_secctx->secctx))
            return -1;

我们继续看do_add_service函数中做了哪些事情。

在该函数中，首先会去检查客户端是否有权限注册service，如果没有权限就直接返回，不能注册。

 if (!svc_can_register(s, len, spid, sid, uid)) {
        ALOGE("add_service('%s',%x) uid=%d - PERMISSION DENIED\n",
             str8(s, len), handle, uid);
        return -1;
    }

然后会去检查该service是否已经注册过了，如果已经注册过，那么就不能再注册了。

 si = find_svc(s, len);
    if (si) {
        if (si->handle) {
            ALOGE("add_service('%s',%x) uid=%d - ALREADY REGISTERED, OVERRIDE\n",
                 str8(s, len), handle, uid);
            svcinfo_death(bs, si);
        }
        si->handle = handle;
    } 

再判断内存是否足够。

 si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));
        if (!si) {
            ALOGE("add_service('%s',%x) uid=%d - OUT OF MEMORY\n",
                 str8(s, len), handle, uid);
            return -1;
        }

如果都没什么问题，会注册该service，并加入到svcList链表中。

综上所述，servicemanager主要负责查询和注册其他的系统服务，是系统服务的管理者。

文章的最后，留给大家一个问题进行思考：

为什么Android需要设计servicemanager做中转来添加和获取系统服务，而不直接让客户端去获取服务端句柄？

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