Android Q 打通应用层到 HAL 层 -- ( JNI 服务和 AIDL 服务实现)
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2023-03-03 23:06
什么是HIDL
HIDL 全称为HAL interface definition language（发音为“hide-l”）是用于指定 HAL 和其用户之间的接口的一种接口描述语言 (IDL)，Android O开始引入了HIDL这个概念。
HIDL和应用层AIDL差不多，AIDL常用于连接App和Framework，HIDL则是用来连接Framework和HAL，AIDL使用Binder通信，HIDL则使用HwBinder通信，他们都是通过Binder驱动完成通信，只不过两个Binder域不一样
为什么需要 HIDL
目前Android系统生态是几乎每年google都会出一个Android大版本，而普通手机用户一部手机一般要用两三年，所以你会发现尽管Android系统已经升级到了10，马上11出来了，然后还是有很多用户依然使用的是Android 5，6，7等版本。
对普通用户来说如果不更换手机就很难跟上Android版本，这是因为OEM厂商在同一设备上进行系统升级需要花费时间金钱成本很高，导致他们不愿意升级，成本高的原因是Android O之前Android Framework的升级需要OEM将HAL也进行对应升级，Framework和HAL是一起被编译成system.img，它们存在高耦合。
针对这种情况google在Android O中引入了Treble计划，Treble的目的就是解耦Framework和HAL，就是通过HIDL来实现，Framework不再直接调用HAL，而是通过HIDL来间接使用HAL模块，每个HAL模块都可以对应一个HIDL服务，Framework层通过HwBinder创建HIDL服务。
通过HIDL服务来获取HAL相关模块继而打开HAL下的设备，而最终HAL也从system.img中分离，被编进一个单独的分区vendor.img，从而简化了Android系统升级的影响与难度。
这篇文章要写的是JNI服务和framework层AIDL服务实现，由AIDL服务调用JNI层的服务的函数，为了提供给上层APP使用。
JNI 服务和 AIDL 服务实现
同样我们参照系统其他服务的方式来写，来到frameworks/base/services/core/jni目录下，这下面有许多JNI的服务，创建cpp文件com_android_server_am_HelloService.cpp，为什么要叫这个名字，因为等下我们实现的AIDL服务包名为"com.android.server.am"
#include <jni.h>
#include <nativehelper/JNIHelp.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <android/hardware/hello_hidl/1.0/IHello.h>
#include <log/log.h>
using android::sp;
using android::hardware::hello_hidl::V1_0::IHello;
namespace android {
sp<IHello> hw_device;static void android_server_am_HelloService_nativeInit(JNIEnv* /* env */,jobject /* clazz */) {
ALOGW("hello...android_server_am_HelloService_nativeInit.....");
hw_device = IHello::getService();
if (hw_device == nullptr) {
ALOGW("hello...failed to get IHello service");
return;
}
ALOGW("hello...success to get IHello service");
}
static jint android_server_am_HelloService_nativeAdd(JNIEnv* env, jobject /* clazz */,jint a,jint b) {
ALOGW("hello...android_server_am_HelloService_nativeAdd.....");
uint32_t total = hw_device->addition_hidl(a,b);
return reinterpret_cast<jlong>(total);
}
static const JNINativeMethod gMethods[] = {
{ "nativeAdd", "(II)I", (void*) android_server_am_HelloService_nativeAdd },
{ "nativeInit", "()V", (void*) android_server_am_HelloService_nativeInit },
};
int register_android_server_am_HelloService(JNIEnv* env)
{
return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/am/HelloService",
gMethods, NELEM(gMethods));
}
}; // namespace android
这个JNI服务中定义两个函数，android_server_am_HelloService_nativeAdd 和android_server_am_HelloService_nativeInit，这两个函数是提供给framework层AIDL服务调用的，添加了一些log方便后面验证，对应等下要实现的AIDL服务中的nativeAdd和nativeInit
android_server_am_HelloService_nativeInit 函数作用是获取我们上一篇文章实现的HIDL服务IHello
android_server_am_HelloService_nativeAdd 函数作用是调用HIDL服务中定义的addition_hidl函数
JNI服务中的函数想要被framework调用还需要通过register_android_server_am_HelloService函数进行注册，"com/android/server/am/HelloService"这个是等下我们要实现的framework层的AIDL服务
接着需要将这个自定义JNI服务添加到onload.cpp中开机注册，打开frameworks/base/services/core/jni/onload.cpp，添加如下代码：
接着需要修改Android.bp文件，打开frameworks/base/services/core/jni/Android.bp，添加如下代码：
主要就是将新增文件添加进编译和添加hello_hidl的依赖库，JNI服务已经创建好了，接着，需要创建framework层AIDL服务
首先到frameworks/base/core/java/android/app/目录下创建IHelloService.aidl文件：
package android.app;
interface IHelloService {
int add(int a,int b);
}
想要编译这个文件还需要修改Android.bp，在frameworks/base/Android.bp中添加如下代码：
编译成功后我们可以去out目录下看看IHelloService.aidl编出来的IHelloService.java文件：
/*
* This file is auto-generated. DO NOT MODIFY.
*/
package android.app;
public interface IHelloService extends android.os.IInterface
{
/** Default implementation for IHelloService. */
public static class Default implements android.app.IHelloService
{
@Override public int add(int a, int b) throws android.os.RemoteException
{
return 0;
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return null;
}
}
/** Local-side IPC implementation stub class. */
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements android.app.IHelloService
{
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "android.app.IHelloService";
/** Construct the stub at attach it to the interface. */
public Stub()
{
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
* Cast an IBinder object into an android.app.IHelloService interface,
* generating a proxy if needed.
*/
public static android.app.IHelloService asInterface(android.os.IBinder obj)
{
if ((obj==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin!=null)&&(iin instanceof android.app.IHelloService))) {
return ((android.app.IHelloService)iin);
}
return new android.app.IHelloService.Stub.Proxy(obj);
}
@Override public android.os.IBinder asBinder()
{
return this;
}
/** @hide */
public static java.lang.String getDefaultTransactionName(int transactionCode)
{
switch (transactionCode)
{
case TRANSACTION_add:
{
return "add";
}
default:
{
return null;
}
}
}
/** @hide */
public java.lang.String getTransactionName(int transactionCode)
{
return this.getDefaultTransactionName(transactionCode);
}
@Override public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException
{
java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
switch (code)
{
case INTERFACE_TRANSACTION:
{
reply.writeString(descriptor);
return true;
}
case TRANSACTION_add:
{
data.enforceInterface(descriptor);
int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
int _arg1;
_arg1 = data.readInt();
int _result = this.add(_arg0, _arg1);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(_result);
return true;
}
default:
{
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
}
private static class Proxy implements android.app.IHelloService
{
private android.os.IBinder mRemote;
Proxy(android.os.IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}
@Override public android.os.IBinder asBinder()
{
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor()
{
return DESCRIPTOR;
}
@Override public int add(int a, int b) throws android.os.RemoteException
{
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeInt(a);
_data.writeInt(b);
boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);
if (!_status && getDefaultImpl() != null) {
return getDefaultImpl().add(a, b);
}
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
public static android.app.IHelloService sDefaultImpl;
}
static final int TRANSACTION_add = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
public static boolean setDefaultImpl(android.app.IHelloService impl) {
if (Stub.Proxy.sDefaultImpl == null && impl != null) {
Stub.Proxy.sDefaultImpl = impl;
return true;
}
return false;
}
public static android.app.IHelloService getDefaultImpl() {
return Stub.Proxy.sDefaultImpl;
}
}
public int add(int a, int b) throws android.os.RemoteException;
}
其实这个文件和我们用Android Studio创建AIDL服务生成的中间文件差不多的，都是统一的AIDL框架：有一个Stub抽象类，继承IBinder，实现IHelloService，还有一个代理类Proxy继承IHelloService，通过asInterface方法来获取
了解了IHelloService.aidl生成的一个中间文件，我们再实现HelloService.java的时候就清晰了，在frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/目录下创建HelloService.java文件：
package com.android.server.am;
import android.app.IHelloService;
public class HelloService extends IHelloService.Stub {
public HelloService(){
android.util.Log.d("dongjiao","Start HelloService...");
nativeInit();
}
@Override
public int add(int a, int b){
android.util.Log.d("dongjiao","HelloService add()...a = :"+a+",b = :"+b);
return nativeAdd(a,b);
}
private static native void nativeInit();
private static native int nativeAdd(int a,int b);
}
这个HelloService继承自IHelloService.Stub，它作为Binder的具体实现端，里面定义了两个native方法，这两个方法和之前创建的JNI服务中的那两个函数一一对应，HelloService构造方法中调用nativeInit，add方法提供给外界访问，它里面调用nativeAdd
好了这个AIDL服务已经创建好了，接着我们到SystemServer中去添加开机注册此服务的代码，打开frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java随便在其他某个服务下添加如下代码：
SystemServer启动时就会将HelloService添加到ServiceManager，名字自定义为”helloService“，代码已经添加完毕，总的修改就是如下部分：
开始进行编译 mmm frameworks/base/
编译成功后需要将/system/framework/下所有文件push进手机
adb push out/target/product/TOKYO_TF_arm64/system/framework/ /system/
另外定义的JIN服务相关代码会被编译到libandroid_servers.so这个so中，还需push这个so
adb push out/target/product/TOKYO_TF_arm64/system/lib64/libandroid_servers.so /system/lib64/
重启手机发现了如下错误：
这是因为缺少了SELinux权限，实际开发中添加自定义AIDL，HIDL服务都需要SELinux权限，我们这里重点不在SELinux，所以采用规避方案，直接将SELinux关闭adb shell setenforce 0，这需要root权限
我们发现如下log，这是因为我的HIDL服务还没启动
启动一下前一篇文章实现的HIDL服务:
我们重新将SystemServer杀掉，为了再看一遍log：
04-14 23:58:58.760 9279 9279 E : hello_hidl service is init success…
04-14 23:58:58.761 9279 9279 I ServiceManagement: Registered android.hardware.hello_hidl@1.0::IHello default (start delay of 52ms)
04-14 23:58:58.762 9279 9279 I ServiceManagement: Removing namespace from process name android.hardware.hello_hidl@1.0-service to hello_hidl@1.0-service.
04-14 23:58:58.762 9279 9279 I android.hardware.hello_hidl@1.0-service: Registration complete for android.hardware.hello_hidl@1.0::IHello default.
这一段代表的是HIDL服务的启动注册
04-14 23:59:38.881 328 328 I ServiceManager: service ‘helloService’ died
04-14 23:59:41.582 14037 14037 W : JNI_OnLoad…hello…
04-14 23:59:41.594 14037 14037 W : register_android_server_am_HelloService…
04-14 23:59:44.978 14037 14037 D dongjiao: SystemServer…addService(helloService)…
04-14 23:59:44.978 14037 14037 D dongjiao: Start HelloService…
04-14 23:59:44.978 14037 14037 W : HelloService…nativeInit…
04-14 23:59:44.980 14037 14037 W : success to get IHello service '
这一段代表AIDL服务的启动注册
可以看到关闭了SELinux权限之后，HIDL和AIDL服务都注册成功了，并且在AIDL服务初始化时也能成功通过JNI服务获取到HIDL服务了，后面如果调用HIDL的addition_hidl函数也应该是很简单了。
其实整个调用逻辑还是比较清晰的，从AIDL到JNI到HIDL，在AIDL服务初始化中调用JNI服务的nativeInit函数，JNI服务的nativeInit函数中获取到HIDL服务，之后就可以随意调用HIDL的函数了。
原文链接: https://blog.csdn.net/qq_34211365/article/details/105642229