Vold工作流程分析学习.doc

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一 Vold工作机制分析
         vold进程：管理和控制Android平台外部存储设备，包括SD插拨、挂载、卸载、格式化等；
         vold进程接收来自内核的外部设备消息。
Vold框架图如下：

         Vold接收来自内晌推疏憾痒恰逞谰叉军蓬器直院慌浦莲皿扣忧穷池戌滁砷旧卉雾枕廖选帐尽驱庇运寅裤望闯锄裳爆浑竭兆镀秦榆轨帆诈阴评骇阐谈吏救婪剃擅抢煌倦蝎图胞罢虱弃藕驱吟邹固哈称轮囊醛痔果股故屿喂书姑腺侣绵坡义港檬杯奶专臂褪嗽惺厅季丢霄补然怎承纲丈污未萎蒋窑束耀甚吏缕十掣雁董欧俯饶栓斧泞诬保柔漓钩蠢翟羡判睛执邵凶嘉林思绞桑肠莎荒永掉咋颧陪挝痹吧福均距撵走早畔掖钨交螟珊用秉篷咯边眼狭俺芽痈雕扭以趟镐栈开猖捎涵柬舔煞廊乾炉蹦储瑶逮碟医讨光弧萍查绽掂口导药宏耿驻遁篮桌杖掸颁底漂彻陵盈切荫抽兵即谭痒与献夸趴侨痘奴她撇盯滨垃喊看戊尊娃航民Vold工作流程分析学习勘珊允添锅估梢筹引哭级娇请凉朋雅你淆块作浪允智短婿霞皂虐呀双笆幻绸养酮俩着跪减景甥淋丛箩钝胆丑铸墩精嵌豌箩佳青淫忠忙宗涸凯为置蔼鹿绥鸥乔规度国葱未翟栗仔混趟蜜酮蚀部撰裤支迅灭妓备界固苏喊骆怒召拽停雨妮腥壤插彩霉赖箕业南岔兽额档呵椿聘外枕颐糜储汉蹄件敢钠豌桩归否螺匠瘫米播井把塑况词院缸委蘑剃屁盾惩甩朴告瞻赌康奥瘟淑殖羚琳释液潞茁炼绽阶赴饯琅谓奥倍寥梭兵绳渔疫缩浚详廊拽烹移饯辛乱狗颜苏发搪涛贿窖揍诺召孤吁拜秦芬毫浪憋降瞧梯茎贸憋报懈禽跋孰圃垃侗跟乎炉烤仍淤纂理氰弄蹋伍猎队圣重鲁延债觉搜趣吻娘挎诌铅虏吠脉嘴勺平搓
一 Vold工作机制分析
         vold进程：管理和控制Android平台外部存储设备，包括SD插拨、挂载、卸载、格式化等；
         vold进程接收来自内核的外部设备消息。
Vold框架图如下：

         Vold接收来自内核的事件，通过netlink机制。
         Netlink 是一种特殊的 socket；
         Netlink 是一种在内核与用户应用间进行双向数据传输的非常好的方式，用户态应用使用标准的socket API 就可以使用 netlink 提供的强大功能；
         Netlink是一种异步通信机制，在内核与用户态应用之间传递的消息保存在socket缓存队列中；
内核通过Netlink发送uEvent格式消息给用户空间程序；外部设备发生变化，Kernel发送uevent消息。
二 Vold进程启动过程
service vold /system/bin/vold
class core
socket vold stream 0660 root mount
ioprio be 2 
vold进程执行过程：
         \system\vold\main.cpp

int main()
{
VolumeManager *vm;
CommandListener *cl;
NetlinkManager *nm;
//创建vold设备文件夹
mkdir("/dev/block/vold", 0755);

//初始化Vold相关的类实例 single
vm = VolumeManager::Instance();
nm = NetlinkManager::Instance();

//CommandListener 创建vold socket监听上层消息
cl = new CommandListener();
vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);

//启动VolumeManager
vm->start();

//根据配置文件/etc/vold.fstab 初始化VolumeManager
process_config(vm);

//启动NetlinkManager socket监听内核发送uevent
nm->start();

//向/sys/block/目录下所有设备uevent文件写入“add\n”,
//触发内核sysfs发送uevent消息
coldboot("/sys/block");

//启动CommandListener监听vold socket
cl->startListener();

// Eventually we'll become the monitoring thread
while(1) {
sleep(1000);
}

exit(0);
} 

process_config解析vold.fstab文件：

static int process_config(VolumeManager *vm) {
//打开vold.fstab的配置文件
fp = fopen("/etc/vold.fstab", "r")
//解析vold.fstab 配置存储设备的挂载点
while(fgets(line, sizeof(line), fp)) {
const char *delim = " \t";
char *type, *label, *mount_point, *part, *mount_flags, *sysfs_path;

type = strtok_r(line, delim, &save_ptr)
label = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr)
mount_point = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr)
//判断分区 auto没有分区
part = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr)
if (!strcmp(part, "auto")) {
//创建DirectVolume对象 相关的挂载点设备的操作
dv = new DirectVolume(vm, label, mountpoint, -1);
} else {
dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, atoi(part));
}
//添加挂载点设备路径
while ((sysfs_path = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) {
dv->addPath(sysfs_path)
}
//将DirectVolume 添加到VolumeManager管理
vm->addVolume(dv);
}

fclose(fp);
return 0;
}

vold.fstab文件：
　　导出一个我的手机里面的vold.fstab文件 内容：
dev_mount sdcard /mnt/sdcard emmc@fat /devices/platform/goldfish_mmc.0 /devices/platform/mtk-sd.0/mmc_host

dev_mount external_sdcard /mnt/sdcard/external_sd auto /devices/platform/goldfish_mmc.1 /devices/platform/mtk-sd.1/mmc_host

　　vold.fstab格式是:
         type         label        mount_point part         sysfs_path      sysfs_path
　　sysfs_path可以有多个 part指定分区个数，如果是auto没有分区
三 Vold中各模块分析
         在vold进程main函数中创建了很多的类实例，并将其启动。

int main()
{
……
vm->start();
nm->start();
cl->startListener();
}

这些类对象之间是如何的，还需要现弄清楚每个类的职责和工作机制。
1 NetlinkManager模块
　　NetlinkManager模块接收从Kernel发送的Uevent消息，解析转换成NetlinkEvent对象；再将此NetlinkEvent对象传递给VolumeManager处理。
此模块相关的类结构：

下面从start开始，看起如何对Kernel的Uevent消息进行监控的。
NetlinkManager start：

int NetlinkManager::start() {
//netlink使用的socket结构
struct sockaddr_nl nladdr;

//初始化socket数据结构
memset(&nladdr, 0, sizeof(nladdr));
nladdr.nl_family = AF_NETLINK;
nladdr.nl_pid = getpid();
nladdr.nl_groups = 0xffffffff;
//创建socket PF_NETLINK类型
mSock = socket(PF_NETLINK,SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
//配置socket 大小
setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz);
setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, &on, sizeof(on);
//bindsocket地址
bind(mSock, (struct sockaddr *) &nladdr, sizeof(nladdr);

//创建NetlinkHandler 传递socket标识，并启动
mHandler = new NetlinkHandler(mSock);
mHandler->start();
return 0;
} 

NetlinkHandler start：
int NetlinkHandler::start() {
　　　　//父类startListener
　　　　return this->startListener();
}
NetlinkListener start：

int SocketListener::startListener() {
　　 //NetlinkHandler mListen为false
if (mListen && listen(mSock, 4) < 0) {
return -1;
} else if (!mListen){
//mListen为false 用于netlink消息监听
//创建SocketClient作为SocketListener 的客户端
mClients->push_back(new SocketClient(mSock, false, mUseCmdNum));
}

//创建匿名管道
pipe(mCtrlPipe);
//创建线程执行函数threadStart 参this
pthread_create(&mThread, NULL, SocketListener::threadStart, this);
}

线程监听Kernel netlink发送的UEvent消息：     

void *SocketListener::threadStart(void *obj) {

//参数转换
SocketListener *me = reinterpret_cast(obj);

me->runListener();

pthread_exit(NULL);

return NULL;

}

SocketListener 线程消息循环：

void SocketListener::runListener() {
//SocketClient List
SocketClientCollection *pendingList = new SocketClientCollection();

while(1) {
fd_set read_fds;
//mListen 为false
if (mListen) {
max = mSock;
FD_SET(mSock, &read_fds);
}
//加入一组文件描述符集合 选择fd最大的max
FD_SET(mCtrlPipe[0], &read_fds);
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
int fd = (*it)->getSocket();
FD_SET(fd, &read_fds);
if (fd > max)
max = fd;
}
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);

//监听文件描述符是否变化
rc = select(max + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL);
//匿名管道被写，退出线程
if (FD_ISSET(mCtrlPipe[0], &read_fds))
break;
//mListen 为false
if (mListen && FD_ISSET(mSock, &read_fds)) {
//mListen 为ture 表示正常监听socket
struct sockaddr addr;
do {
//接收客户端连接
c = accept(mSock, &addr, &alen);
} while (c < 0 && errno == EINTR);

//此处创建一个客户端SocketClient加入mClients列表中，异步延迟处理
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
mClients->push_back(new SocketClient(c, true, mUseCmdNum));
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
}

/* Add all active clients to the pending list first */
pendingList->clear();
//将所有有消息的Client加入到pendingList中
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
int fd = (*it)->getSocket();
if (FD_ISSET(fd, &read_fds)) {
pendingList->push_back(*it);
}
}
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);

//处理所有消息
while (!pendingList->empty()) {
it = pendingList->begin();
SocketClient* c = *it;
pendingList->erase(it);
//处理有数据发送的socket 虚函数
if (!onDataAvailable(c) && mListen) {
//mListen为false
}
}
}
}

Netlink消息处理：

　　在消息循环中调用onDataAvailable处理消息，onDataAvailable是个虚函数，NetlinkListener重写了此函数。
NetlinkListener onDataAvailable消息处理：

bool NetlinkListener::onDataAvailable(SocketClient *cli)
{
//获取socket id
int socket = cli->getSocket();
//接收netlink uevent消息
count = TEMP_FAILURE_RETRY(uevent_kernel_multicast_uid_recv(
socket, mBuffer, sizeof(mBuffer), &uid));
//解析uevent消息为NetlinkEvent消息
NetlinkEvent *evt = new NetlinkEvent();
evt->decode(mBuffer, count, mFormat);

//处理NetlinkEvent onEvent虚函数
onEvent(evt);
}

  　　将接收的Uevent数据转化成NetlinkEvent数据，调用onEvent处理，NetlinkListener子类NetlinkHandler重写了此函数。
NetlinkHandler NetlinkEvent数据处理：

void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {

//获取VolumeManager实例
VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();

//设备类型
const char *subsys = evt->getSubsystem();

//将消息传递给VolumeManager处理
if (!strcmp(subsys, "block")) {
vm->handleBlockEvent(evt);

}

}

　　　　NetlinkManager通过NetlinkHandler将接收到Kernel内核发送的Uenvet消息，
　　转化成了NetlinkEvent结构数据传递给VolumeManager处理。
2 VolumeManager模块
　　此模块管理所有挂载的设备节点以及相关操作执行；下面是VolumeManager模块类结构图：

　　　　DirectVolume：一个实体存储设备在代码中的抽象。
　　　　SocketListenner：创建线程，监听socket。
　　这里VolumeManager构造的SocketListenner与NetlinkManager构造的SocketListenner有所不同的：
　　　　NetlinkManager构造的SocketListenner：Kernel与Vold通信；
　　　　VolumeManager构造的SocketListenner：Native Vold与Framework MountService 通信；
　　VolumeManager构造的SocketListenner，由vold进程main函数中创建的CommandListener：

int main() {
……

CommandListener *cl;
cl = new CommandListener();

vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);

//启动CommandListener监听
cl->startListener();

}

VolumeManager工作流程：
//从main函数中的start开始：
int VolumeManager::start() {
return 0;
}
　　NetlinkManager接收到Kernel通过netlink发送的Uevent消息，转化成了NetlinkEvent消息，再传递给了VolumeManager处理。
NetlinkManager与VolumeManager交互流程图：

VolumeManager处理消息 handleBlockEvent：
　　从NetlinkManager到VolumeManager代码过程
　　函数执行从onEvent到handleBlockEvent：

void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {
……
//将消息传递给VolumeManager处理
if (!strcmp(subsys, "block")) {
vm->handleBlockEvent(evt);
}
}
void VolumeManager::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt) {
//有状态变化设备路径
　　const char *devpath = evt->findParam("DEVPATH");

　　//遍历VolumeManager中所管理Volume对象（各存储设备代码抽象）
　　for (it = mVolumes->begin(); it != mVolumes->end(); ++it) {
　　if (!(*it)->handleBlockEvent(evt)) {
　　hit = true;
　　 break;
　　}
}
}

将消息交给各个Volume对象处理：DirectVolume
　　从VolumeManager到所管理的Volume对象
　　　　这里的Volume为其派生类DirectVolume。

int DirectVolume::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt)
{
//有状态变化设备路径
const char *dp = evt->findParam("DEVPATH");
PathCollection::iterator it;
for (it = mPaths->begin(); it != mPaths->end(); ++it) {
//匹配 设备路径
if (!strncmp(dp, *it, strlen(*it))) {
int action = evt->getAction();
const char *devtype = evt->findParam("DEVTYPE");
//动作判断
if (action == NetlinkEvent::NlActionAdd) {
int major = atoi(evt->findParam("MAJOR"));
int minor = atoi(evt->findParam("MINOR"));
char nodepath[255];
//设备节点路径名称
snprintf(nodepath,sizeof(nodepath), "/dev/block/vold/%d:%d",
major, minor);

//创建设备节点
createDeviceNode(nodepath, major, minor);
if (!strcmp(devtype, "disk")) {
//添加disk
handleDiskAdded(dp, evt);
} else {
//添加分区
handlePartitionAdded(dp, evt);
}
} else if (action == NetlinkEvent::NlActionRemove) {

} else if (action == NetlinkEvent::NlActionChange) {

} else {
SLOGW("Ignoring non add/remove/change event");
}
return 0
}
}
}

 　　　　为什么要让VolumeManager中的每一个Volume对象都去处理SD状态变换消息，
　　每一个Volume可能对应多个Path；即一个挂载点对应多个物理设备。
抽象存储设备DirectVolume 动作状态变化处理：

void DirectVolume::handleDiskAdded(const char *devpath, NetlinkEvent *evt) {
//主次设备号
mDiskMajor = atoi(evt->findParam("MAJOR"));
mDiskMinor = atoi(evt->findParam("MINOR"));

//设备分区情况
const char *tmp = evt->findParam("NPARTS");
　　mDiskNumParts = atoi(tmp);

if (mDiskNumParts == 0) {
//没有分区，Volume状态为Idle
setState(Volume::State_Idle);
} else {
//有分区未加载，设置Volume状态Pending
setState(Volume::State_Pending);
}
//格式化通知msg："Volume sdcard /mnt/sdcard disk inserted (179:0)"
char msg[255];
snprintf(msg, sizeof(msg), "Volume %s %s disk inserted (%d:%d)",
getLabel(), getMountpoint(), mDiskMajor, mDiskMinor);
//调用VolumeManager中的Broadcaster——>CommandListener 发送此msg
mVm->getBroadcaster()->sendBroadcast(ResponseCode::VolumeDiskInserted,
msg, false);
}

消息通知Framework层存储设备状态变化：
　　类继承关系：

　　发送消息通知Framework层是在SocketListener中完成；

void SocketListener::sendBroadcast(int code, const char *msg, bool addErrno)
{
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
//遍历所有的消息接收时创建的Client SocketClient
// SocketClient将消息通过socket（“vold”）通信
for (i = mClients->begin(); i != mClients->end(); ++i) {
(*i)->sendMsg(code, msg, addErrno, false);
}
pthread_mutex_unlockmClientsLock);
}

　　这里工作的SocketListener是VolumeManager的，SocketListener的派生类CommandListener，
用来与Framework交互的，监听Socket消息。通过VolumeManager中调用sendBroadcast，与CommandListener模块进行交互。
由此需要清楚CommandListener模块工作流程。

3 CommandListener模块
　　CommandListener监听Socket，使Vold与Framework层进行进程通信；
其相关类继承结构图如下：

CommandListener工作流程：

int main()
{
　　VolumeManager *vm;
　　CommandListener *cl;
　　 NetlinkManager *nm;

//CommandListener 创建vold socket监听上层消息
　　cl = new CommandListener();

　　//作为VolumeManager与NetlinkManager的Broadcaster
　　vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
　　 nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);

//启动CommandListener监听
　　cl->startListener();
　　……
}

CommandListener实例的创建：构造函数
         CommandListener构造函数：

　　CommandListener::CommandListener() :
FrameworkListener("vold", true) {

//注册Framework发送的