Android 系统属性SystemProperty分析

来源：互联网发布：澳门十月初五饼家淘宝编辑：程序博客网时间：2024/04/20 07:21

http://www.cnblogs.com/bastard/archive/2012/10/11/2720314.html

Android System Property

一 System Property

　　代码中大量存在：SystemProperties.set()/SystemProperties.get()；通过这两个接口可以对系统的属性进行读取/设置，

顾名思义系统属性，肯定对整个系统全局共享。通常程序的执行以进程为单位各自相互独立，如何实现全局共享呢？

System Properties是怎么一回事，又是如何实现的呢？

属性系统是android的一个重要特性。它作为一个服务运行，管理系统配置和状态。所有这些配置和状态都是属性。

每个属性是一个键值对（key/value pair），其类型都是字符串。

这些属性可能是有些资源的使用状态，进程的执行状态，系统的特有属性……

可以通过命令adb shell ：

　　　　getprop查看手机上所有属性状态值。

或者 getprop init.svc.bootanim制定查看某个属性状态

使用setprop init.svc.bootanim start 设置某个属性的状态

特别属性 :

　　如果属性名称以“ro.”开头，那么这个属性被视为只读属性。一旦设置，属性值不能改变。

　　如果属性名称以“persist.”开头，当设置这个属性时，其值也将写入/data/property。

　　如果属性名称以“net.”开头，当设置这个属性时，“net.change”属性将会自动设置，以加入到最后修改的属性名。

　　　　（这是很巧妙的。 netresolve模块的使用这个属性来追踪在net.*属性上的任何变化。）

　　属性“ ctrl.start ”和“ ctrl.stop ”是用来启动和停止服务。每一项服务必须在/init.rc中定义.系统启动时，与init守护

　　　　进程将解析init.rc和启动属性服务。一旦收到设置“ ctrl.start ”属性的请求，属性服务将使用该属性值作为服务

　　　　名找到该服务，启动该服务。这项服务的启动结果将会放入“ init.svc.<服务名>“属性中。客户端应用程序可以轮询那个属性值，以确定结果。

二 framework访问系统服务流程

　　framework通过SystemProperties接口操作系统属性，SystemProperties通过JNI调用访问系统属性。

　　\frameworks\base\core\java\android\os\ SystemProperties.java：

public class SystemProperties{    //JNI    private static native String native_get(String key, String def);    private static native void native_set(String key, String def);    public static String get(String key, String def) {        return native_get(key, def);    }    public static void set(String key, String val) {        native_set(key, val);    }}

Jni代码位置：

\frameworks\base\core\jni\android_os_SystemProperties.cpp

获取系统属性阻塞方式：

static jstring SystemProperties_getSS(){        len = property_get(key, buf, "");}

操作在\bionic\libc\bionic\system_properties.c中：

int __system_property_get(const char *name, char *value){    //数据已经存储在内存中__system_property_area__ 等待读取完返回    const prop_info *pi = __system_property_find(name);    return __system_property_read(pi, 0, value);}

进程启动后数据已经将系统属性数据读取到相应的共享内存中，保存在全局变量__system_property_area__；

进程之间都是独立的，系统属性数据是如何读取到当前进程空间中的呢？后续介绍。

设置属性异步socket通信：

int __system_property_set(const char *key, const char *value){      msg.cmd = PROP_MSG_SETPROP;    strlcpy(msg.name, key, sizeof msg.name);    strlcpy(msg.value, value, sizeof msg.value);    err = send_prop_msg(&msg);}static int send_prop_msg(prop_msg *msg){    //sokcet 通信 /dev/socket/property_service     s = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);    connect(s, (struct sockaddr *) &addr, alen)    send(s, msg, sizeof(prop_msg), 0)    close(s);}

　　通过socket向property_service发送消息，property_service运行在哪里呢？

三 Property Service创建服务端socket

init进程启动监听过程中：\system\core\init\Init.c

int main(int argc, char **argv){        //加入到action queue队列    queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init");    for(;;)        //执行action queue队列        //接收通过socket向property service 发送的数据;        nr = poll(ufds, fd_count, timeout);        ……        handle_property_set_fd();}static int property_service_init_action(int nargs, char **args){    start_property_service();}\system\core\init\property_service.c：void start_property_service(void){    //加载属性配置文件    load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_BUILD);    load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT);    load_properties_from_file(PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE);    load_persistent_properties();        //创建socket资源 并绑定    fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, 0666, 0, 0);    //监听    listen(fd, 8);}

　　Property Service 是运行在init守护进程中。

　　接收到消息之后干什么，还是要先弄清楚整个Property Service是如何实现的呢，后续介绍。

先看看Property Service接收到消息后的处理。

四 Property Service 监听socket处理

Property Service监听socket消息的处理过程：

void handle_property_set_fd(){    //等待建立通信    s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size)    //获取套接字相关信息 uid gid    getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size);    //接收属性设置请求消息    recv(s, &msg, sizeof(msg), 0);    //处理消息        switch(msg.cmd) {    case PROP_MSG_SETPROP:        //通过设置系统属性  处理ctl.开头消息        if(memcmp(msg.name,"ctl.",4) == 0)         {            //权限检测            if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid))             {                handle_control_message((char*) msg.name + 4, (char*) msg.value);            }        } else         {            //更改系统属性值            if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid))             {                property_set((char*) msg.name, (char*) msg.value);            }        }    break;    }    close(s);}

通过设置系统属性启动/关闭Service：

权限判断：

static int check_control_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid) {    // system /root用户直接有权限    if (uid == AID_SYSTEM || uid == AID_ROOT)        return 1;        //查询用户名单，判断是否存在表中并具有对应权限    for (i = 0; control_perms[i].service; i++) {        if (strcmp(control_perms[i].service, name) == 0) {            if ((uid && control_perms[i].uid == uid) ||                (gid && control_perms[i].gid == gid)) {                return 1;            }        }    }    return 0;}

所以如果想要应用有权限启动/关闭某Native Service：

　　需要具有system/root权限

　　找到对应应用uid gid，将应用名称加入到control_perms列表中

处理消息可以通过设置系统属性改变服务的执行状态 start/stop：

void handle_control_message(const char *msg, const char *arg){    if (!strcmp(msg,"start")) {        msg_start(arg);    } else if (!strcmp(msg,"stop")) {        msg_stop(arg);    } else if (!strcmp(msg,"restart")) {        msg_stop(arg);        msg_start(arg);    } }static void msg_start(const char *name){    service_start(svc, args);}void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args){    //创建进程启动服务    pid = fork();    execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV);        //修改服务的系统属性 执行状态    notify_service_state(svc->name, "running");}

连着前面就是ctr.start和ctr.stop系统属性：用来启动和停止服务的。

例如：

　　　　// start boot animation

　　　　property_set("ctl.start", "bootanim");

在init.rc中表明服务是否在开机时启动：

service adbd /sbin/adbd　　　　class core　　　　disabled //不自动启动

启动服务的时候会判断：

static void service_start_if_not_disabled(struct service *svc){        //判断是否启动        if (!(svc->flags & SVC_DISABLED)) {            service_start(svc, NULL);        }}

修改系统属性值：

static int check_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid){    //进行权限检测    for (i = 0; property_perms[i].prefix; i++) {        int tmp;        if (strncmp(property_perms[i].prefix, name,                    strlen(property_perms[i].prefix)) == 0) {            if ((uid && property_perms[i].uid == uid) ||                (gid && property_perms[i].gid == gid)) {                return 1;            }        }    }    return 0;}

看这个修改系统属性权限表：

property_perms[] = {    { "net.dns",          AID_RADIO,    0 },    { "net.",             AID_SYSTEM,   0 },    { "dev.",             AID_SYSTEM,   0 },    { "runtime.",         AID_SYSTEM,   0 },    { "sys.",             AID_SYSTEM,   0 },    { "service.",         AID_SYSTEM,   0 },    { "persist.sys.",     AID_SYSTEM,   0 },    { "persist.service.", AID_SYSTEM,   0 },    ……     { NULL, 0, 0 }};

　　指定了特定的用户有用修改带有某些前缀的系统属性值。

　　到这里基本就是Property对外的基本工作流程，Property Service内部具体如何实现，操作运行，

　　跨进程空想内存等问题仍未清除是如何处理的。

五属性系统设计

属性系统的上层架构如下图所示：

　　Property Service运行在init进程中，开机从属性文件中加载到共享内存中；设置系统属性通过socket与Property Service通信。

　　Property Consumer进程将存储系统属性值的共享内存，加载到当前进程虚拟空间中，实现对系统属性值的读取。

　　Property Setter进程修改系统属性，通过socket向Property Service发送消息，更改系统属性值。

六属性系统实现

属性系统设计的关键就是：跨进程共享内存的实现。

下面将看看属性系统实现具体过程：

Init进程执行：

int main(int argc, char **argv){    //将属性系统初始化函数加入action queue　　queue_builtin_action(property_init_action, "property_init");　　for(;;)}static int property_init_action(int nargs, char **args){    property_init(load_defaults);}

初始化Property Service：

\system\core\init\property_service.c

void property_init(bool load_defaults){    //初始化共享内存空间    init_property_area();    //加载属性文件　　load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT);}

初始化共享内存空间：

static int init_property_area(void){        //创建匿名内存空间PA_SIZE = 32768    init_workspace(&pa_workspace, PA_SIZE)    //将内存区域分成两部分：属性系统基本信息和属性键值对    pa_info_array = (void*) (((char*) pa_workspace.data) + PA_INFO_START);        //初始化属性系统信息    pa = pa_workspace.data;    memset(pa, 0, PA_SIZE);    pa->magic = PROP_AREA_MAGIC;    pa->version = PROP_AREA_VERSION;    /* plug into the lib property services */    __system_property_area__ = pa;}

__system_property_area__：

　　每个进程都会使用此变量，指向系统属性共享内存区域，访问系统属性，很重要。

位于：\bionic\libc\bionic\system_properties.c中，属于bionic库。后面将介绍各进程如何加载共享内存。

将文件作为共享内存映射到进程空间内存使用：

static int init_workspace(workspace *w, size_t size){    //dev is a tmpfs是一种虚拟内存文件系统    int fd = open("/dev/__properties__", O_RDWR | O_CREAT, 0600);    //将文件映射为共享进程空间内存 使其可以与操作内存方式一致    void *data = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, 　　　　　　MAP_SHARED, fd, 0);    close(fd);        //删除文件    fd = open("/dev/__properties__", O_RDONLY);    unlink("/dev/__properties__");    //保存fd size 将作为环境变量传递给每个进程     w->data = data; w->size = size; w->fd = fd;}

加载系统属性默认数据文件：

#define PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT  "/default.prop"static void load_properties_from_file(const char *fn){    //读取系统属性键值对数据写入到共享内存中    data = read_file(fn, &sz);    load_properties(data);}

　　加上上面所述：Property Service Socket资源的创建，来监听socket通信连接设置系统属性，

　　在Init进程中Property Service完成了初始化。

将得到该内存区域数据结构：

七进程共享系统属性内存空间实现

　　Property Service运行于init进程中，将文件映射为创建一块共享内存空间，但在整个系统中，

其他进程也能够读取这块内存映射到当前进程空间中，是如何实现的呢？

Service进程启动：将共享内存空间fd size作为环境变量传递给新创建进程

void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args){    //创建进程    pid = fork();    if (pid == 0) {        if (properties_inited()) {            //获取系统属性空间文件描述            get_property_workspace(&fd, &sz);            //dup最小的可用文件描述符            sprintf(tmp, "%d,%d", dup(fd), sz);            //加入ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE环境变量到ENV 　　　　　　　　//包含共享内存fd            add_environment("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE", tmp);        }        //执行程序 传递环境变量ENV        execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV)        //设置Service系统属性        notify_service_state(svc->name, "running");    }}void get_property_workspace(int *fd, int *sz){   *fd = pa_workspace.fd;   *sz = pa_workspace.size;}

共享内存空间fd size作为环境变量传递给新创建进程后，将在何处使用呢？

将系统属性内存空间映射到当前进程虚拟空间：

进程在启动时，会加载动态库bionic libc库：

　　\bionic\libc\bionic\libc_init_dynamic.c中：

　　void __attribute__((constructor)) __libc_preinit(void);

根据GCC的constructor/destructor属性：

　　　　给一个函数赋予constructor或destructor，其中constructor在main开始运行之前被调用，

　　destructor在main函数结束后被调用。如果有多个constructor或destructor，可以给每个constructor

　　或destructor赋予优先级，对于constructor，优先级数值越小，运行越早。destructor则相反。

多个constructor需要加优先级：

__attribute__((constructor(1))) void func1()  {      printf("in constructor of foo\n");  }  __attribute__((constructor(2))) void func2()  {      printf("in constructor of foo1\n");  } __attribute__((destructor)) void bar()  {      printf("in constructor of bar\n");  }

__libc_preinit在bionic libc库加载的时候会被调用：

void __libc_preinit(void){       __libc_init_common(elfdata);}void __libc_init_common(uintptr_t *elfdata){    __system_properties_init();}int __system_properties_init(void){    prop_area *pa;    int s, fd;        unsigned sz;        char *env;    //获取环境变量ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE 　　//与上面init进程中设置对应    env = getenv("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE");    //共享内存文件描述符 内存大小    fd = atoi(env);    sz = atoi(env + 1);    //将文件描述符映射到当前进程虚拟空间内存，实现共享内存    pa = mmap(0, sz, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);    //全局变量指向共享系统属性内存首地址    __system_property_area__ = pa;}