霍桑实验的主要观点:ANDROID中的VOLD分析

现在可能很少有人会用mknod这个命令了，也很少有使用它的机会，但就在几年前，这还是一项linux工程师的必备技能，在制作文件系统前或加载新的驱动前，我们必须小心翼翼的创建设备节点。
不需要使用mknod并不是他消失了，而是我们有了更好更智能的方法。
linux对于热插拔的支持并不是生来就有的，而是经历了一个复杂而有戏剧性的过程，全球linux爱好者用脚投出了他们保贵的一票，udev最终成为事实上的标准。
在android中，取代udev的是vold,我们这里不去过多的讨论为什么android不继续使用udev，但要知道vold的机制和udev是一样的，理解了udev,也就理解了vold。android一出生就没有尊守传统linux的许多标准，当然也不能指望udev能很好的服务于android。android社区的选择是别起炉灶，为android定做一套udev,这就是vold了。
无论是udev还是vold,都是基于sysfs的，sysfs为内核与用户层的通讯提供了一种全新的方式，并将这种方式加以规范。
kernel层能检测到有新的设备接入，并能为之加载相应的驱动，但如何通知用户层呢？这就是sysfs的工作，内核中的sysfs机制要求当有新的驱动加载时给用户层发送相应的event.但这些event只尽告知的义务，具体怎么处理，这就是vold（或者udev）的事了。
对于用户层而言，我们无需关心sysfs的细节，只要知道sysfs能向用户层提供什么就行了。
首先，我们要知道如何接收来自内核的event.
Netlink socket大家应该不会陌生吧，socket这套东西不仅能用于网络间的通讯，也用能用于进程间的通讯，像这种内核态与用户沟通的活，自然也少不了它。
下面的内容摘自vold(NetlinkManager.cpp)
if ((mSock = socket(PF_NETLINK,
SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {
SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz)) < 0) {
SLOGE("Unable to set uevent socket options: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (bind(mSock, (struct sockaddr *) &nladdr, sizeof(nladdr)) < 0) {
SLOGE("Unable to bind uevent socket: %s", strerror(errno));
return -1;
}
这就是监听sysfs的uevent的socket的关键设置，有网络编程背影的人很容易理解上面这段代码。
下面紧接着的问题就是这个socket通路会给我们什么消息：
我们进入/sys/block/mmcblk0（也可以是/sys/block下的其它目录），执行：
cat *
MAJOR=179
MINOR=0
DEVNAME=mmcblk0
DEVTYPE=disk
PHYSDEVPATH=/class/mmc_host/mmc0/mmc0:1234
PHYSDEVBUS=mmc
PHYSDEVDRIVER=mmcblk
NPARTS=1
......
我们通过socket从内核处到的envent中所包含的信息也与此相似，是一个包含这些信息的文本，可能是如下格式的
add@/block/PHYSDEVDRIVER=mmcblk
PHYSDEVPATH=/class/mmc_host/mmc0/mmc0:1234
DEVNAME=mmcblk0
MAJOR=179
MINOR=0
PHYSDEVDRIVER=mmcblk
......
sysfs传上来的是一个多行的文本(这点要特别注意，并不只是add@/block/PHYSDEVDRIVER=mmcblk
这一行)，vold要对这个多行文档进行解析，然后决定怎么做。vold会把解协出来的消息再通可别一个vold的socket传到其它的进程，同时接收其它进程的反馈。
向sysfs目录（或子目录）下面的uevent文件写入”add/n”字符也会触发内核上发这些uevent,相当于重新执行了一次热插拔。
例：echo "add" > /sys/block/mmcblk0/uevent
系统启动时vold错过了的消息可以用这个特性重新触发。

分析vold的源码，要有一定的C++的基础和设计模式的知识，习惯过程式设计的程序员在读vold时会有很大的困难，不过幸好vold代码不多。另外，与vold相关的大量机密都在libsysutils中，千万不要漏掉这个库。
先看看下图SocketListener这套架构,监听sysfs与其它进程的消息，全仰仗这套框架。

在netLinkListener中，VOLD的重点是OnEvent这个虚接口的实现，而CommandSistener中，VOLD处理的重点则是分发VoldCommand类。VoldCommand是由FrameworkCommand派生出的，而VolumeCmd，ShareCmd等子类则是各种操作的封装。
先看看对 NetlinkHandler::onEvent的处理
void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {
VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();
const char *subsys = evt->getSubsystem();
if (!subsys) {
SLOGW("No subsystem found in netlink event");
return;
}
if (!strcmp(subsys, "block")) {
vm->handleBlockEvent(evt);
} else if (!strcmp(subsys, "switch")) {
vm->handleSwitchEvent(evt);
} else if (!strcmp(subsys, "battery")) {
} else if (!strcmp(subsys, "power_supply")) {
}
}
这里主要是通过基类解析的uevent消息分别调用不同的处理。如果看了上面的图还有人问NetlinkHandler::onEvent是在什么时候调用的，那就要补一下C＋＋了，这不是一两句话能说得清楚的。
VoldCommand主要是实现对runcommand动作的封装，在 FrameworkListener会根据收到的消息选择相应的派生类。
bool FrameworkListener::onDataAvailable(SocketClient *c) {
char buffer[255];
int len;
if ((len = read(c->getSocket(), buffer, sizeof(buffer) -1)) < 0) {
SLOGE("read() failed (%s)", strerror(errno));
return errno;
} else if (!len)
return false;
int offset = 0;
int i;
for (i = 0; i < len; i++) {
if (buffer[i] == '/0') {
dispatchCommand(c, buffer + offset);
offset = i + 1;
}
}
return true;
}
void FrameworkListener::dispatchCommand(SocketClient *cli, char *data) {
FrameworkCommandCollection::iterator i;
int argc = 0;
char *argv[FrameworkListener::CMD_ARGS_MAX];
char tmp[255];
char *p = data;
char *q = tmp;
bool esc = false;
bool quote = false;
int k;
memset(argv, 0, sizeof(argv));
memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
while(*p) {
if (*p == '//') {
if (esc) {
*q++ = '//';
esc = false;
} else
esc = true;
p++;
continue;
} else if (esc) {
if (*p == '"')
*q++ = '"';
else if (*p == '//')
*q++ = '//';
else {
cli->sendMsg(500, "Unsupported escape sequence", false);
goto out;
}
p++;
esc = false;
continue;
}
if (*p == '"') {
if (quote)
quote = false;
else
quote = true;
p++;
continue;
}
*q = *p++;
if (!quote && *q == ' ') {
*q = '/0';
argv[argc++] = strdup(tmp);
memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
q = tmp;
continue;
}
q++;
}
argv[argc++] = strdup(tmp);
#if 0
for (k = 0; k < argc; k++) {
SLOGD("arg[%d] = '%s'", k, argv[k]);
}
#endif
if (quote) {
cli->sendMsg(500, "Unclosed quotes error", false);
goto out;
}
for (i = mCommands->begin(); i != mCommands->end(); ++i) {
FrameworkCommand *c = *i;
if (!strcmp(argv[0], c->getCommand())) {
if (c->runCommand(cli, argc, argv)) {//调用派生类的接口。
SLOGW("Handler '%s' error (%s)", c->getCommand(), strerror(errno));
}
goto out;
}
}
cli->sendMsg(500, "Command not recognized", false);
out:
int j;
for (j = 0; j < argc; j++)
free(argv[j]);
return;
}

Volume定义了各种磁盘的操作，属于工具类。

要将这些类是如何组织在一起的呢，关键是下面两个工厂类。


从上图可以看出，VolumeManager和NetlinkManager将整 个系统组织在一 起，NetlinkManager负责翻译sysfs的uevent事件并传递给其它的进程，VolumeManager则负责接收其它进程反馈的消息，并分发给VoldCommand类作相应的处理。
最后，我们分析一下vold是如何初始化这些类的：
int main() {
VolumeManager *vm;
CommandListener *cl;
NetlinkManager *nm;
SLOGI("Vold 2.1 (the revenge) firing up");
mkdir("/dev/block/vold", 0755);
/* Create our singleton managers */
if (!(vm = VolumeManager::Instance())) {//实例化
SLOGE("Unable to create VolumeManager");
exit(1);
};
if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {//实例化
SLOGE("Unable to create NetlinkManager");
exit(1);
};
cl = new CommandListener(); //创建vold socket,用于向其它进程转发解析的sysfs event,并接收其进程的命令。
vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
if (vm->start()) {
SLOGE("Unable to start VolumeManager (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
if (process_config(vm)) { //解析配置
SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways", strerror(errno));
}
if (nm->start()) {//创建监听sysfs的socket
SLOGE("Unable to start NetlinkManager (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
coldboot("/sys/block"); //冷启动，vold错过了一些uevent,重新触发。向sysfs的uevent文件写入”add/n” 字符也可以触发sysfs事件，相当执行了一次热插拔。
/*
* Switch uevents are broken.
* For now we manually bootstrap
* the ums switch
*/
{
FILE *fp;
char state[255];
/*
* Now that we're up, we can respond to commands
*/
if (cl->startListener()) { //监听上层的反馈
SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
// Eventually we'll become the monitoring thread
while(1) {
sleep(1000);
}
SLOGI("Vold exiting");
exit(0);
}
etc/ vold.fstab的配置文件
例：（每一行的结束不能有空格等任何字符，vold对这个地方的处理有bug.）
dev_mount sdcard /data/disk auto /block/sda
格式是:
type label mount_point part sysfs_path sysfs_path
sysfs_path可以有多个，但最后不要有空格，否则会解析错误
part指定分区个数，如果是auto则只有一个分区