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創建Android守護進程實例(底層服務)

發布時間:2020-09-30 09:52:47 來源:腳本之家 閱讀:270 作者:FamilyYuan 欄目:移動開發

前言

Android底層服務,即運行在 linux 下的進程,是 Android 系統運行的基礎,完成 Android 或者說計算機最基本的功能。比如連接服務(包括 WIFI,BT 等等);比如 Android 的 adb 功能;比如存儲監控等等。沒有這些底層服務,上層也就沒有了對應的功能。

Android 底層服務往往是常駐內存,時刻運行完成任務。底層服務進程,往往具有更多的權限,可能和驅動通信,可能和 linux 內核通信,可能需要操作系統核心運行文件以及節點等等。所以,底層服務,可以幫你完成更多計算機基本功能。

本文所使用的 AOSP 是基于 Android 8.1。閱讀文本需要對 Android 的架構、編譯系統、AOSP工程和 SeAndroid 有基本認識。

創建守護進程

創建目錄編寫代碼

創建目錄

我們在 Android 系統通用守護進程目錄下創建我們的守護進程,當然你也可以在其它目錄下放置你的守護進程。

/system/core/

在上面的目錄下,創建守護進程的文件夾 nativeservice,那么,我們的守護進程就存在如下目錄,下文中稱簡稱目錄代表如下目錄。

/system/core/nativeservice/

編寫代碼

在目錄中創建主代碼文件 native_main.cpp。另外,我們需要編譯,那么就需要 mk 文件,創建一個 Android.mk 文件。這時,目錄架構就是如下這個樣子

創建Android守護進程實例(底層服務)

編寫Android.mk

我在代碼中盡可能的注釋清楚重要語句的作用,讀者如果對 Android AOSP 編譯不了解的,可以查閱更多 mk 語法的資料學習。

# Copyright 2013 The Android Open Source Project
# 當前路徑
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
#清除歷史變量
include $(CLEAR_VARS)

### nativeservice ###

#待編譯的源碼文件
LOCAL_SRC_FILES := \
 native_main.cpp \

common_c_includes := \
 bionic \
 system/core/include/sysutils \
#引用一些函數庫
common_shared_libraries := \
 libsysutils \
 libcutils \
 liblog \
 libutils \
 libbinder \
 libbase

LOCAL_C_INCLUDES := \
 $(common_c_includes)

#守護進程的名字
LOCAL_MODULE := nativeservice
LOCAL_CFLAGS := -Wall -Wno-unused-parameter -Werror
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
 $(common_shared_libraries)
LOCAL_MODULE_TAGS := optional

#編譯守護進程,也就是可執行文件
#編譯后,在/system/bin/ 下,變多了 nativeservice 可執行文件。
include $(BUILD_EXECUTABLE)

編寫native_main.cpp

在 Linux 中,一個開機啟動的服務,執行完后會自動退出,而我們是守護進程,那么就需要一直運行。讓程序一直運行有很多種方法。在 native_main.cpp 中貼出了三種方式,它們分別是 epoll,有名管道(FIFO)和循環。

epoll 的方式是 Android 系統比較常見的方式,系統的電池狀態變化、USB 接口狀態變化等守護進程便是通過 epoll 的方式,實時鑒定并讀取新狀態。

有名管道,在 IPC 通信中比較簡單、便捷,適合輕量級任務。

循環,這個是最老套的方式。

三種方式在 native_main.cpp 都貼出來了,本文側重使用有名管道(FIFO)的方式,鑒于篇幅過長,其它方式就一筆帶過了,如果讀者對 epoll 等較為興趣的,可以自行查閱更多資料學習。

下面是 native_main.cpp 的代碼,請認真看注釋哦。

//
// Created familyyuan user on 18-4-20.
//

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <cutils/log.h>

#include <fcntl.h>
#include <android-base/logging.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <cutils/uevent.h>

#include <sys/ioctl.h>

#define MAX_EPOLL_EVENTS 40
//epoll方式的 epoll fd
static int epollfd;
//FIFO 方式的 fd
static int fifo_fd;
//epoll方式的 uevent fd
static int uevent_fd;

#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF

int main(int argc, char *argv[]) {
 SLOGD("native_service start");
 //
 // 1、epoll 的方式,
 // 監聽一個 socket,如果 socket 被連接,便激活程序讀取數據。
 // Android 驅動和用戶態程序較多使用這種方式交互。
 //
/*
 int eventct = 5;
 struct epoll_event events[eventct];
 struct epoll_event ev;
 uevent_fd = uevent_open_socket(64*1024, true);

 //創建 epoll 通道,監聽 socket fd
 epollfd = epoll_create(MAX_EPOLL_EVENTS);
 if (epollfd == -1) {
  SLOGD("native_service epoll_create failed");
 } else {
  SLOGD("native_service epoll_create success");
 }

 //
 fcntl(uevent_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
 ev.events = EPOLLIN;
 ev.data.fd=uevent_fd;
 //注冊 epoll fd
 if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, uevent_fd, &ev) == -1) {
   SLOGD("native_service epoll_ctl failed");
 } else {
  SLOGD("native_service epoll_ctl success");
 }

 while(1){
  SLOGD("native_service epoll running");
  int nevents = 0;
  // 監聽 socket 端口
  nevents = epoll_wait(epollfd, events, eventct, 100000);
  if (nevents == -1 || nevents == 0) {
   SLOGD("native_service epoll_wait failed");
  } else {
   SLOGD("native_service epoll_wait success");
  }
  epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, uevent_fd, &ev);
 }
 close(uevent_fd);
*/

 //
 // 2、 FIFO 的方式,
 // 在/mnt/下創建一個名為 nativeservice 的管道,
 // 監聽管道的數據變化,如果有數據寫入管道,便讀取數據。
 // 
 int res;
 int bytes = 0;
 char buffer[BUFFER_SIZE + 1];
 // 創建 FIFO
 res = mkfifo("/mnt/nativeservice", 0777);
 if (res != 0){
  SLOGD("native_service create fifo exist or failed");
 } else{
  SLOGD("native_service create fifo success");
 }
 // 以阻塞的方式打開 FIFO,知道管道有數據寫入,激活程序,往下執行
 fifo_fd = TEMP_FAILURE_RETRY(open("/mnt/nativeservice",O_RDONLY));
 if (fifo_fd < 0) {
  SLOGD("native_service open failed");
 } else {
  SLOGD("native_service open success");
 }
 if (fifo_fd != -1){
  while(1){
   //讀取管道數據,如果沒有數據,阻塞等待數據被寫入,激活
   res = read(fifo_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
   bytes += res;
   SLOGD("native_service result=%s", buffer);
  }
 } else {
  SLOGD("native_service open failed");
 }
 //關閉管道資源。
 close(fifo_fd);

 //
 // 3、循環的方式
 // 這種方式代碼最簡單,但是耗資源,沒有實時性。
 // 一個死循環,每隔 5 秒運行一次
 //
/* while(1){
  SLOGD("native_service runnig");
  sleep(5);
  SLOGD("native_service wake");
 }
*/
 SLOGD("native_service die");
 return 0;
}

推進編譯系統

編寫好 Android.mk 和 native_main.cpp 后,可以通過單邊命令 “mmm system/core/nativeservice” 編譯我們的守護進程了。但是此時用 make 編譯整個 AOSP 時,卻不會編譯我們的 nativeservice。因此,需要告訴編譯系統,編譯工程時,同時編譯 nativeservice。修改如下

創建Android守護進程實例(底層服務)

在 /build/make/target/product/core.mk 文件添加 nativeservice,當然不限制添加在這個文件,很多廠商的工程,也會增加自己的 PRODUCT_PACKAGES 配置 mk 文件。

配置開機啟動

至此,編譯整個工程,守護進程也可以被編譯了,這個時候,刷到手機是否就可以運行了呢?不會的,我們還需要讓守護進程在手機開機的時候運行起來,且運行中進程死掉的話,也需要重新啟動守護進程。方法如下

在 system/core/rootdir/init.rc 文件中添加如下代碼

service healthd /system/bin/healthd
 class core
 critical
 group root system wakelock
#我們的代碼開始
service nativeservice /system/bin/nativeservice
 class main #main類,屬于main的服務會開機被運行,且死掉會重啟
 group system #屬于 system 組
 #user system #以system用戶啟動,不設置以root用戶啟動
 seclabel u:r:nativeservice:s0 #SeAndroid SContext,domain是nativeservice
 restorecon nativeservice
#我們的代碼結束
service console /system/bin/sh

讀者可以查看 AOSP 中 system/core/init/README.md 文件了解 init.rc 的語法和配置方法。對于 class core 等不同類別的區別,讀者可以閱讀《Android加密之全盤加密》相關的闡述。

配置SeAndroid

至此,編譯整個工程,守護進程也可以被編譯了,也配置了開機自啟動。這個時候,刷到手機是否就可以運行守護進程了呢?不可以,我們知道 Android 繼用了 SeLinux 安全機制,同時發展出 SeAndroid 機制,所有文件和進程都需要配置 SeAndroid 才能有權限。因此,如果沒有給守護進程以及守護進程需要操作的目錄和文件賦予權限,都會被 SeAndroid 過濾或禁止。

由于 QCOM 和 Mediatek 的不同,在相關文件的放置路徑會不同,但是方法都是一樣的,不同的平臺,找到對應的路徑下的文件就可以了。本文以 MTK 平臺的為例。

1、在 device/mediatek/sepolicy/basic/non_plat/file_contexts 中添加如下代碼

/system/bin/nativeservice u:object_r:nativeservice_exec:s0

2、在 device/mediatek/sepolicy/basic/non_plat/ 中添加 nativeservice.te 文件,文件內容如下

#守護進程 domain 為 nativeservice
type nativeservice, domain;
typeattribute nativeservice coredomain;

type nativeservice_exec, exec_type, file_type;

init_daemon_domain(nativeservice)

#allow nativeservice self:netlink_kobject_uevent_socket create_socket_perms_no_ioctl;
#allow nativeservice tmpfs:file { getattr open read write ioctl create };
#允許 nativeservice 在mnt目錄讀寫管道文件
allow nativeservice tmpfs:fifo_file rw_file_perms;
#允許 nativeservice 在mnt目錄創建管道文件
allow nativeservice tmpfs:fifo_file create_file_perms;
#允許 nativeservice 在mnt目錄讀寫
allow nativeservice tmpfs:dir rw_dir_perms;
#允許 nativeservice 在mnt目錄創建目錄
allow nativeservice tmpfs:dir create_dir_perms;

刷機驗證

至此,需要編譯整個 AOSP 工程,當然,如果有編譯過,只需要增量編譯即可,很快就可以編譯完成。

1、刷機后在手機的 /system/bin/nativeservie 目錄下能看到守護進程;

創建Android守護進程實例(底層服務)

2、看一下 SeAndroid 的 SContext

創建Android守護進程實例(底層服務)

3、看一下 FIFO 管道文件

創建Android守護進程實例(底層服務)

4、prwx 前面的 p 代表是一個管道文件

創建Android守護進程實例(底層服務)

5、管道文件 SeAndroid 的 tcontext

創建Android守護進程實例(底層服務)

6、守護進程啟動,啟動后打開管道,等待管道數據寫入。由于守護進程比抓 log 的工具啟動還早,因此,開機時前面的 log 無法抓取,如下 log 是手動 kill 掉守護進程打印的 log

創建Android守護進程實例(底層服務)

7、通過終端給管道寫入數據

創建Android守護進程實例(底層服務)

8、守護進程激活,讀取數據

創建Android守護進程實例(底層服務)

總結

Android 守護進程可以做很多上層無法完成的功能,但是,為了安全,要運用好 SeAndroid,以最小能力的原則去配置安全權限。創建守護進程,要編寫對應代碼,配置 rc 文件,配置 SeAndroid。

以上這篇創建Android守護進程實例(底層服務)就是小編分享給大家的全部內容了,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持億速云。

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