＜Android开发＞ Android vold - 第二篇 vold 的main()函数简介

本系列主要介绍 Android vold，分为以下篇章
＜Android开发＞ Android vold - 第一篇 vold前言简介
＜Android开发＞ Android vold - 第二篇 vold 的main()函数简介
＜Android开发＞ Android vold - 第三篇 vold 的NetLinkManager类简介

继前一边vold简介后，我们来看看具体的代码内容。

4 vold的main()函数
要了解vold服务是干什么的，对直接的方法就是看你源码到底写了什么内容。而vold服务的入口当然就是main()函数了。先把main()的内容贴出来，再对其内容进行讲解。vold服务的main()函数路径和内容如下。

路径：LINUX/android/system/vold/main.cpp
int main(int argc, char** argv) {setenv("ANDROID_LOG_TAGS", "*:v", 1); //设置环境变量android::base::InitLogging(argv, android::base::LogdLogger(android::base::SYSTEM)); //初始化log系统LOG(INFO) << "Vold 3.0 (the awakening) firing up";LOG(VERBOSE) << "Detected support for:"<< (android::vold::IsFilesystemSupported("ext4") ? " ext4" : "")<< (android::vold::IsFilesystemSupported("f2fs") ? " f2fs" : "")<< (android::vold::IsFilesystemSupported("vfat") ? " vfat" : ""); //输出支持的文件系统类型VolumeManager *vm; //管理volumeCommandListener *cl; //和Framework进行通讯CryptCommandListener *ccl; //运行 和Framework进行通讯 有关命令NetlinkManager *nm; //接收内核消息parse_args(argc, argv); //解析主函数参数sehandle = selinux_android_file_context_handle(); //获取selinux,权限有关if (sehandle) {selinux_android_set_sehandle(sehandle); //设置selinux}//在我们刚刚从init继承的套接字上快速抛出一个CLOEXECfcntl(android_get_control_socket("vold"), F_SETFD, FD_CLOEXEC);fcntl(android_get_control_socket("cryptd"), F_SETFD, FD_CLOEXEC);mkdir("/dev/block/vold", 0755); //创建设备节点/*当cryptfs检查并装载加密文件系统时*/klog_set_level(6);/* Create our singleton managers *//*创建我们的单例 管理器*/if (!(vm = VolumeManager::Instance())) {LOG(ERROR) << "Unable to create VolumeManager";exit(1);}if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {LOG(ERROR) << "Unable to create NetlinkManager";exit(1);}//获取属性vold.debugif (property_get_bool("vold.debug", false)) {vm->setDebug(true);}cl = new CommandListener();ccl = new CryptCommandListener();vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);if (vm->start()) { //卸载原有可能存在的所有磁盘。并新建 "/data/media"/DiskPLOG(ERROR) << "Unable to start VolumeManager"; //卷管理器exit(1);}bool has_adoptable;bool has_quota;//根据配置文件/etc/vold.fstab,初始化VolumeManagerif (process_config(vm, &has_adoptable, &has_quota)) {PLOG(ERROR) << "Error reading configuration... continuing anyways";}//启动内核监听if (nm->start()) {PLOG(ERROR) << "Unable to start NetlinkManager";exit(1);}/*现在我们起床了，我们可以响应命令了*/if (cl->startListener()) {PLOG(ERROR) << "Unable to start CommandListener";exit(1);}if (ccl->startListener()) {PLOG(ERROR) << "Unable to start CryptCommandListener";exit(1);}//此调用应在侦听器启动后进行，以避免vold和init之间的死锁（有关详细信息，请参阅b/34278978）property_set("vold.has_adoptable", has_adoptable ? "1" : "0");property_set("vold.has_quota", has_quota ? "1" : "0");//在这里进行冷启动，这样就不会阻止启动，如果我们在Vold启动之前连接了闪存驱动器，也需要冷启动coldboot("/sys/block");  //触发内核sysfs发送uevent事件//最终我们将成为监控线程while(1) {pause();}LOG(ERROR) << "Vold exiting";exit(0);
}

上面是vold服务最开始运行的代码内容，我们来一一看看。

第3行：设置环境变量，其中"ANDROID_LOG_TAGS"环境变量名；“:v" 表示环境变量的值；1表示替换，即将”ANDROID_LOG_TAGS”环境变量的值替换为":v”。

第4行：初始化log系统，这样在Vold中可输出log；
该函数在“LINUX/android/system/core/base/logging.cpp”中实现，这里不在深入讨论log系统。

第9～11行:通过IsFilesystemSupported()函数判断支持的文件系统类型，并输出；该函数在”LINUX/android/system/vold/Utils.cpp”中实现；

static const char* kProcFilesystems = "/proc/filesystems";
bool IsFilesystemSupported(const std::string& fsType) {std::string supported;if (!ReadFileToString(kProcFilesystems, &supported)) {PLOG(ERROR) << "Failed to read supported filesystems";return false;}return supported.find(fsType + "\n") != std::string::npos;
}

从该函数可看到， kProcFilesystems 是操作读取的文件,该函数主要是读取文件filesystems，并匹配字符串。
文件内容如下：
在这里插入图片描述
第13行：定义了一个VolumeManager类vm，用来管理volume的；后面会对这个类进行详细解释。

第14行：定义了一个CommandListener类cl，用来同Framework进行通讯的；后面会对这个类进行详细解释。

第15行：定义了一个CryptCommandListener类cll，用来同Framework进行通讯,处理有关cmd的；后面会对这个类进行详细解释。

第16行：定义了一个NetlinkManager类nm，用来接收内核消息的；后面会对这个类进行详细解释。

第18行：函数parse_args()解析主函数的参数，vold.rc文件启动vold服务时传入了参数；内容如下：

路径：LINUX/android/system/vold/main.cpp
static void parse_args(int argc, char** argv) {static struct option opts[] = {{"blkid_context", required_argument, 0, 'b' },{"blkid_untrusted_context", required_argument, 0, 'B' },{"fsck_context", required_argument, 0, 'f' },{"fsck_untrusted_context", required_argument, 0, 'F' },};int c;while ((c = getopt_long(argc, argv, "", opts, nullptr)) != -1) {switch (c) {case 'b': android::vold::sBlkidContext = optarg; break;case 'B': android::vold::sBlkidUntrustedContext = optarg; break;case 'f': android::vold::sFsckContext = optarg; break;case 'F': android::vold::sFsckUntrustedContext = optarg; break;}}CHECK(android::vold::sBlkidContext != nullptr);CHECK(android::vold::sBlkidUntrustedContext != nullptr);CHECK(android::vold::sFsckContext != nullptr);CHECK(android::vold::sFsckUntrustedContext != nullptr);
}

路径：LINUX/android/system/vold/vold.rc
service vold /system/bin/vold \--blkid_context=u:r:blkid:s0 --blkid_untrusted_context=u:r:blkid_untrusted:s0 \--fsck_context=u:r:fsck:s0 --fsck_untrusted_context=u:r:fsck_untrusted:s0class coresocket vold stream 0660 root mountsocket cryptd stream 0660 root mountioprio be 2writepid /dev/cpuset/foreground/tasksshutdown critical

option的结构体如下：

struct option
{const char *name;/*has_arg不能是枚举，因为一些编译器抱怨所有假定它是int的代码中的类型不匹配*/int has_arg;int *flag;int val;
};

这参数与selinux有关。

第20行，selinux_android_file_context_handle()获取selinux的handle;

路径：
LINUX/android/external/selinux/libselinux/src/android/android_platform.c
static const struct selinux_opt seopts_file_split[] = {
{ SELABEL_OPT_PATH, "/system/etc/selinux/plat_file_contexts" },
{ SELABEL_OPT_PATH, "/vendor/etc/selinux/nonplat_file_contexts" }
};
static const struct selinux_opt seopts_file_rootfs[] = {
{ SELABEL_OPT_PATH, "/plat_file_contexts" },
{ SELABEL_OPT_PATH, "/nonplat_file_contexts" }
};struct selabel_handle* selinux_android_file_context_handle(void)
{if (selinux_android_opts_file_exists(seopts_file_split)) {return selinux_android_file_context(seopts_file_split,ARRAY_SIZE(seopts_file_split));} else {return selinux_android_file_context(seopts_file_rootfs,ARRAY_SIZE(seopts_file_rootfs));}
}

static struct selabel_handle* selinux_android_file_context(const struct selinux_opt *opts, unsigned nopts)
{struct selabel_handle *sehandle;struct selinux_opt fc_opts[nopts + 1];memcpy(fc_opts, opts, nopts*sizeof(struct selinux_opt));fc_opts[nopts].type = SELABEL_OPT_BASEONLY;fc_opts[nopts].value = (char *)1;sehandle = selabel_open(SELABEL_CTX_FILE, fc_opts, ARRAY_SIZE(fc_opts));if (!sehandle) {selinux_log(SELINUX_ERROR, "%s: Error getting file context handle (%s)\n",__FUNCTION__, strerror(errno));return NULL;}if (!compute_file_contexts_hash(fc_digest, opts, nopts)) { //selabel_close(sehandle);return NULL;}selinux_log(SELINUX_INFO, "SELinux: Loaded file_contexts\n");return sehandle;
}

设备log如下图：
在这里插入图片描述
第21～24行：在前一句获取到selinux的handle后，则设置android的selinux；

路径：LINUX/android/external/selinux/libselinux/src/android/android_platform.c
void selinux_android_set_sehandle(const struct selabel_handle *hndl)
{fc_sehandle = (struct selabel_handle *) hndl;
}

因为selinux要详细讲解的话能单独出一篇文章了。这里就不深入探索selinux，这里我们只需知道，vold根据vold.rc传入的参数可获得对应的权限，然后在selinux的handle里能使用对应权限的资源即可。

第26～27行： fcntl()针对(文件)描述符提供控制。参数fd是被参数cmd操作(如下面的描述)的描述符。针对cmd的值，fcntl能够接受第三个参数int arg；
第1个参数：其中android_get_control_socket(“vold”)：获取对应socket的fd；F_SETFD
第2个参数：对描述符操作功能

复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD).
获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK , F_SETLK或F_SETLKW).

第3个参数：cmd值的F_GETFD和F_SETFD：

F_GETFD：取得与文件描述符fd联合的close-on-exec标志，类似FD_CLOEXEC。如果返回值和FD_CLOEXEC进行与运算结果是0的话，文件保持交叉式访问exec()，否则如果通过exec运行的话，文件将被关闭(arg 被忽略)

F_SETFD：设置close-on-exec标志，该标志以参数arg的FD_CLOEXEC位决定，应当了解很多现存的涉及文件描述符标志的程序并不使用常数 FD_CLOEXEC，而是将此标志设置为0(系统默认，在exec时不关闭)或1(在exec时关闭)

第28行：创建目录文件“/dev/block/vold”,并给予0755的权限；

第30行：设置klog的等级，即kernel的log等级。

路径：LINUX/android/system/core/libcutils/klog.cpp
static int klog_level = KLOG_INFO_LEVEL;
//设置klog的级别
void klog_set_level(int level) {klog_level = level;
}static int __open_klog(void) {static const char kmsg_device[] = "/dev/kmsg";int ret = android_get_control_file(kmsg_device);if (ret >= 0) return ret;return TEMP_FAILURE_RETRY(open(kmsg_device, O_WRONLY | O_CLOEXEC));
}#define LOG_BUF_MAX 512void klog_writev(int level, const struct iovec* iov, int iov_count) {if (level > klog_level) return;static int klog_fd = __open_klog();if (klog_fd == -1) return;TEMP_FAILURE_RETRY(writev(klog_fd, iov, iov_count));
}void klog_write(int level, const char* fmt, ...) {if (level > klog_level) return;char buf[LOG_BUF_MAX];va_list ap;va_start(ap, fmt);vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, ap);va_end(ap);buf[LOG_BUF_MAX - 1] = 0;struct iovec iov[1];iov[0].iov_base = buf;iov[0].iov_len = strlen(buf);klog_writev(level, iov, 1);
}

klog_write(0函数调用时，打开(创建文件) /dev/kmsg，并写入log内容。
第34行：函数VolumeManager::Instance()的内容可知，new VolumeManager()并返回给到vm；路径：LINUX/android/system/vold/VolumeManager.cpp；后面会对这个类进行详解；
如果new不成功对报如下错误Log:
LOG(ERROR) << “Unable to create VolumeManager”;

第39行：函数NetlinkManager::Instance()的内容可知，new NetlinkManager()并返回给到nm；路径：LINUX/android/system/vold/NetlinkManager.cpp；后面会对这个类进行详解；
如果new不成功对报如下错误Log:
LOG(ERROR) << “Unable to create NetlinkManager”;

第44行：函数property_get_bool()是用来获取属性值的，这里是要获取"vold.debug"这个属性值，且期待的返回值是false；如果返回true，则调用vm->setDebug(true);设置为Debug。

路径：LINUX/android/system/core/libcutils/properties.cpp
int8_t property_get_bool(const char *key, int8_t default_value) {if (!key) {return default_value;}int8_t result = default_value;char buf[PROPERTY_VALUE_MAX] = {'\0'};int len = property_get(key, buf, "");if (len == 1) {char ch = buf[0];if (ch == '0' || ch == 'n') {result = false;} else if (ch == '1' || ch == 'y') {result = true;}} else if (len > 1) {if (!strcmp(buf, "no") || !strcmp(buf, "false") || !strcmp(buf, "off")) {result = false;} else if (!strcmp(buf, "yes") || !strcmp(buf, "true") || !strcmp(buf, "on")) {result = true;}}return result;
}

路径：LINUX/android/system/vold/VolumeManager.cpp
int VolumeManager::setDebug(bool enable) {mDebug = enable;return 0;
}

第48行：new 一个 CommandListener()类给cl，后续分析该类；
第49行：new 一个 CryptCommandListener()类给cll，后续分析该类；
第50行：设置vm的广播为cl；在类定义里只有
void setBroadcaster(SocketListener *sl) { mBroadcaster = sl; }

第51行：设置nm的广播为cl；在类定义里只有
void setBroadcaster(SocketListener *sl) { mBroadcaster = sl; }

第54行：vm start,开始管理volume。后面详解。

第61行：process_config函数是根据配置文件/etc/vold.fstab 或/vendor/etc/fstab.xx 配置vm ；

路径：LINUX/android/system/vold/main.cpp
static int process_config(VolumeManager *vm, bool* has_adoptable, bool* has_quota) {fstab = fs_mgr_read_fstab_default();  //读配置文件 if (!fstab) {PLOG(ERROR) << "Failed to open default fstab";return -1;}/*遍历条目，查找vold管理的条目*/*has_adoptable = false;*has_quota = false;for (int i = 0; i < fstab->num_entries; i++) {if (fs_mgr_is_quota(&fstab->recs[i])) {*has_quota = true;}if (fs_mgr_is_voldmanaged(&fstab->recs[i])) {if (fs_mgr_is_nonremovable(&fstab->recs[i])) {LOG(WARNING) << "nonremovable no longer supported; ignoring volume";continue;}std::string sysPattern(fstab->recs[i].blk_device);std::string nickname(fstab->recs[i].label);int flags = 0;if (fs_mgr_is_encryptable(&fstab->recs[i])) {flags |= android::vold::Disk::Flags::kAdoptable;*has_adoptable = true;}if (fs_mgr_is_noemulatedsd(&fstab->recs[i])|| property_get_bool("vold.debug.default_primary", false)) {flags |= android::vold::Disk::Flags::kDefaultPrimary;}vm->addDiskSource(std::shared_ptr<VolumeManager::DiskSource>(new VolumeManager::DiskSource(sysPattern, nickname, flags)));}}return 0;
}

路径：LINUX/android/system/core/fs_mgr/fs_mgr_fstab.cpp
/*尝试加载默认fstab 来自/odm/etc、/vendor/etc或/ <的硬件>文件。加载找到的第一个条目，并合并从设备树传入的fstab条目*/
struct fstab *fs_mgr_read_fstab_default()
{std::string hw;std::string default_fstab;//分别使用不同的fstab路径进行正常引导和恢复引导if (access("/sbin/recovery", F_OK) == 0) {default_fstab = "/etc/recovery.fstab";} else if (fs_mgr_get_boot_config("hardware", &hw)) {  // normal bootfor (const char *prefix : {"/odm/etc/fstab.","/vendor/etc/fstab.", "/fstab."}) {default_fstab = prefix + hw;if (access(default_fstab.c_str(), F_OK) == 0) break;}} else {LWARNING << __FUNCTION__ << "(): failed to find device hardware name";}//将从设备树传入的fstab条目与从defaultfstab文件中找到的条目进行组合struct fstab *fstab_dt = fs_mgr_read_fstab_dt();struct fstab *fstab = fs_mgr_read_fstab(default_fstab.c_str());return in_place_merge(fstab_dt, fstab);
}

加载fstab文件，并与dts中的fstab进行合并，最终保存到fstab，这其中主要遍历几个fstab的位置，包括：/etc/recovery.fstab，/odm/etc/fstab., /vendor/etc/fstab., /fstab.，我们的方案中实际会使用/vendor/etc/fstab.
fstab是fstab类型，即std::vector，fstab文件最终解析结果会存放到fstab；
我们可以看到fstab_rec的结构如下，它用于保存fstab中的一条记录

路径：LINUX/android/system/core/fs_mgr/include_fstab/fstab/fstab.h
/*条目必须按照在fstab中看到的相同顺序保存。除非明确要求，否则装载点上的查找应始终返回第一个*/
struct fstab {int num_entries;struct fstab_rec* recs;char* fstab_filename;
};
struct fstab_rec {char* blk_device;char* mount_point;char* fs_type;unsigned long flags;char* fs_options;int fs_mgr_flags;char* key_loc;char* key_dir;char* verity_loc;long long length;char* label;int partnum;int swap_prio;int max_comp_streams;unsigned int zram_size;uint64_t reserved_size;unsigned int file_contents_mode;unsigned int file_names_mode;unsigned int erase_blk_size;unsigned int logical_blk_size;
};

process_config函数中for循环将遍历fstab中被解析的每一条记录，为每条记录创建DiskSource，通过vm->addDiskSource存放到mDiskSources。
在这里插入图片描述
第65行：nm start,开始启动监听kernel的uevent事件。后面详解。

第71行：cl的startListener()函数是创建监听FW的socket线程的；后续详解；

第76行：ccl的startListener()函数也是创建监听FW的socket线程的；后续详解；

第82～83行：设置属性"vold.has_adoptable" 和 “vold.has_quota”；
对于has_adoptable 和has_quota 的值，取决于获取fatab配置；
-> process_config(vm, &has_adoptable, &has_quota)
-> if (fs_mgr_is_quota(&fstab->recs[i])) {
*has_quota = true;
}
-> return fstab->fs_mgr_flags & MF_QUOTA;

Quota是Linux的一个重要工具，使用Quota能对某一分区下指定用户或用户组进行磁盘限额。这里要说明的是，限额不是针对用户主目录，而是针对这个分区下的用户或用户组。Quota通过限制用户的blocks或者inodes起到限额的作用。

->if (fs_mgr_is_encryptable(&fstab->recs[i])) {
flags |= android::vold::Disk::Flags::kAdoptable;
*has_adoptable = true;
}
->return fstab->fs_mgr_flags & (MF_CRYPT | MF_FORCECRYPT | MF_FORCEFDEORFBE);

LINUX/android/system/core/fs_mgr/fs_mgr_priv.h
该 .h文件对fstab的格式内容进行说明，如下：
/*fstab具有以下格式：
*任何以#开头的行都是注释，将被忽略 *忽略任何空行
*所有其他行必须采用以下格式：
*<mount_point><fs_type><moount_flags><fs_options><fs_mgr_options>
*
*＜mount_flags＞是一个逗号分隔的标志列表，可以传递给mount命令。该列表包括noatime、nosuid、nodev、nodiratime、ro、rw、remount和defaults。
*<fs_options>是一个逗号分隔的选项列表，由正在装载的文件系统接受。它直接传递到mount而不进行分析
*
*<fs_mgr_options>是一个逗号分隔的标志列表，用于控制fs_mgr程序的操作。该列表包括“wait”（等待）和“check”（检查），前者将等待文件存在，后者要求fs_mgr在安装文件系统之前在上运行fscheck程序。如果在只读文件系统上指定了检查，则忽略该检查。此外，“可加密”意味着文件系统可以被加密。“可加密”标志_MUST_后跟一个=和一个字符串，该字符串是加密密钥的位置。它可以是包含密钥的文件或分区的路径，也可以是表示密钥位于包含文件系统的分区的最后16K字节中的单词“footer”。
*
*当fs_mgr被请求挂载所有文件系统时，它将首先挂载所有没有_NOT_指定check的文件系统（包括只读文件系统并指定check，因为在这种情况下会忽略check），然后它将检查并挂载标记为check的文件系统。
*/

第86行：触发内核sysfs发送uevent事件；在这里进行冷启动，这样就不会阻止启动，如果我们在Vold启动之前连接了闪存驱动器(如U盘等)，也需要冷启动；

路径：LINUX/android/system/vold/main.cpp
static void coldboot(const char *path) {DIR *d = opendir(path); //打开目录if(d) {do_coldboot(d, 0); //冷启动该目录closedir(d); //关闭目录}
}

递归扫描/sys目录下的uevent节点，然后写入字符串“add”，强制触发内核uevent事件
static void do_coldboot(DIR *d, int lvl) {struct dirent *de;int dfd, fd;dfd = dirfd(d);fd = openat(dfd, "uevent", O_WRONLY | O_CLOEXEC);if(fd >= 0) {//往/sys/block目录写入add\n事件//往/sys/block发送add uevent事件write(fd, "add\n", 4);  close(fd);
}
// 递归调用do_coldboot(),扫描uevent节点while((de = readdir(d))) {DIR *d2;if (de->d_name[0] == '.')continue;if (de->d_type != DT_DIR && lvl > 0)continue;fd = openat(dfd, de->d_name, O_RDONLY | O_DIRECTORY | O_CLOEXEC);if(fd < 0)continue;d2 = fdopendir(fd);if(d2 == 0)close(fd);else {do_coldboot(d2, lvl + 1);closedir(d2);}}
}