Android 系統屬性SystemProperty分析

Android System Property

一 System Property

　　代碼中大量存在：SystemProperties.set()/SystemProperties.get()；通過這兩個接口可以對系統的屬性進行讀取/設置，

顧名思義系統屬性，肯定對整個系統全局共享。通常程序的執行以進程為單位各自相互獨立，如何實現全局共享呢？

System Properties是怎么一回事，又是如何實現的呢？

       屬性系統是android的一個重要特性。它作為一個服務運行，管理系統配置和狀態。所有這些配置和狀態都是屬性。

每個屬性是一個鍵值對（key/value pair），其類型都是字符串。

這些屬性可能是有些資源的使用狀態，進程的執行狀態，系統的特有屬性……

       可以通過命令adb shell ：

　　　　getprop查看手機上所有屬性狀態值。

       或者 getprop init.svc.bootanim制定查看某個屬性狀態

       使用setprop init.svc.bootanim start 設置某個屬性的狀態

特別屬性 :

　　如果屬性名稱以“ro.”開頭，那么這個屬性被視為只讀屬性。一旦設置，屬性值不能改變。

　　如果屬性名稱以“persist.”開頭，當設置這個屬性時，其值也將寫入/data/property。

　　如果屬性名稱以“net.”開頭，當設置這個屬性時，“net.change”屬性將會自動設置，以加入到最后修改的屬性名。

　　　　（這是很巧妙的。 netresolve模塊的使用這個屬性來追蹤在net.*屬性上的任何變化。）

　　屬性“ ctrl.start ”和“ ctrl.stop ”是用來啟動和停止服務。每一項服務必須在/init.rc中定義.系統啟動時，與init守護

　　　　進程將解析init.rc和啟動屬性服務。一旦收到設置“ ctrl.start ”屬性的請求，屬性服務將使用該屬性值作為服務

　　　　名找到該服務，啟動該服務。這項服務的啟動結果將會放入“ init.svc.<服務名>“屬性中。客戶端應用程序可以輪詢那個屬性值，以確定結果。

二 framework訪問系統服務流程

　　framework通過SystemProperties接口操作系統屬性，SystemProperties通過JNI調用訪問系統屬性。

　　\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代碼位置：

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

獲取系統屬性 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) { //數據已經存儲在內存中__system_property_area__ 等待讀取完返回
    const prop_info *pi = __system_property_find(name); return __system_property_read(pi, 0, value); } 

       進程啟動后數據已經將系統屬性數據讀取到相應的共享內存中，保存在全局變量__system_property_area__；

進程之間都是獨立的，系統屬性數據是如何讀取到當前進程空間中的呢？后續介紹。

設置屬性異步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); }

　　通過socket向property_service發送消息，property_service運行在哪里呢？

三 Property Service創建服務端socket

init進程啟動監聽過程中：\system\core\init\Init.c

int main(int argc, char **argv) { //加入到action queue隊列
    queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init"); for(;;) //執行action queue隊列 //接收通過socket向property service 發送的數據;
        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) { //加載屬性配置文件
 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(); //創建socket資源 並綁定
    fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, 0666, 0, 0); //監聽
    listen(fd, 8); }

　　Property Service 是運行在init守護進程中。

　　接收到消息之后干什么，還是要先弄清楚整個Property Service是如何實現的呢，后續介紹。

先看看Property Service接收到消息后的處理。

 

四 Property Service 監聽socket處理

Property Service監聽socket消息的處理過程：

void handle_property_set_fd() { //等待建立通信
    s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size) //獲取套接字相關信息 uid gid
    getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size); //接收屬性設置請求消息
    recv(s, &msg, sizeof(msg), 0); //處理消息 
    switch(msg.cmd) { case PROP_MSG_SETPROP: //通過設置系統屬性 處理ctl.開頭消息
        if(memcmp(msg.name,"ctl.",4) == 0) { //權限檢測
            if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid)) { handle_control_message((char*) msg.name + 4, (char*) msg.value); } } else { //更改系統屬性值
            if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid)) { property_set((char*) msg.name, (char*) msg.value); } } break; } close(s); }

通過設置系統屬性啟動/關閉Service：

權限判斷：

static int check_control_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid) { // system /root用戶直接有權限
    if (uid == AID_SYSTEM || uid == AID_ROOT) return 1; //查詢用戶名單，判斷是否存在表中並具有對應權限
    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; }

 

 所以如果想要應用有權限啟動/關閉某Native Service：

　　需要具有system/root權限

　　找到對應應用uid gid，將應用名稱加入到control_perms列表中

 

處理消息 可以通過設置系統屬性 改變服務的執行狀態 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){ //創建進程啟動服務
    pid = fork(); execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV); //修改服務的系統屬性 執行狀態
    notify_service_state(svc->name, "running"); }

連着前面就是ctr.start和ctr.stop系統屬性：用來啟動和停止服務的。

例如：

　　　　// start boot animation

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

在init.rc中表明服務是否在開機時啟動：

service adbd /sbin/adbd 　　　　class core 　　　　disabled //不自動啟動

 

啟動服務的時候會判斷：

static void service_start_if_not_disabled(struct service *svc) { //判斷是否啟動
        if (!(svc->flags & SVC_DISABLED)) { service_start(svc, NULL); } }

修改系統屬性值：

static int check_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid) { //進行權限檢測
    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; }

 

看這個修改系統屬性權限表：

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 } };

 

　　指定了特定的用戶有用修改 帶有某些前綴的系統屬性值。

　　到這里基本就是Property對外的基本工作流程，Property Service內部具體如何實現，操作運行，

　　跨進程空想內存等問題仍未清除是如何處理的。

五 屬性系統設計

         屬性系統的上層架構如下圖所示：

　　　　 

　　Property Service運行在init進程中，開機從屬性文件中加載到共享內存中；設置系統屬性通過socket與Property Service通信。

　　Property Consumer進程將存儲系統屬性值的共享內存，加載到當前進程虛擬空間中，實現對系統屬性值的讀取。

　　Property Setter進程修改系統屬性，通過socket向Property Service發送消息，更改系統屬性值。

六 屬性系統實現

       屬性系統設計的關鍵就是：跨進程共享內存的實現。

下面將看看屬性系統實現具體過程：

Init進程執行：

int main(int argc, char **argv){ //將屬性系統初始化函數加入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) { //初始化共享內存空間
 init_property_area(); //加載屬性文件
　　load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT); }

初始化共享內存空間：

static int init_property_area(void) { //創建匿名內存空間PA_SIZE = 32768
    init_workspace(&pa_workspace, PA_SIZE) //將內存區域分成兩部分：屬性系統基本信息和屬性鍵值對
    pa_info_array = (void*) (((char*) pa_workspace.data) + PA_INFO_START); //初始化屬性系統信息
    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__：

　　每個進程都會使用此變量，指向系統屬性共享內存區域，訪問系統屬性，很重要。

位於：\bionic\libc\bionic\system_properties.c中，屬於bionic庫。后面將介紹各進程如何加載共享內存。

將文件作為共享內存映射到進程空間內存使用：

static int init_workspace(workspace *w, size_t size) { //dev is a tmpfs是一種虛擬內存文件系統
    int fd = open("/dev/__properties__", O_RDWR | O_CREAT, 0600); //將文件映射為共享進程空間內存 使其可以與操作內存方式一致
    void *data = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, 　　　　　　MAP_SHARED, fd, 0); close(fd); //刪除文件
    fd = open("/dev/__properties__", O_RDONLY); unlink("/dev/__properties__"); //保存fd size 將作為環境變量傳遞給每個進程
     w->data = data; w->size = size; w->fd = fd; }

加載系統屬性默認數據文件：

#define PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT  "/default.prop"
static void load_properties_from_file(const char *fn) { //讀取系統屬性鍵值對數據寫入到共享內存中
    data = read_file(fn, &sz); load_properties(data); } 

　　加上上面所述：Property Service Socket資源的創建，來監聽socket通信連接設置系統屬性，

　　在Init進程中Property Service完成了初始化。

將得到該內存區域數據結構：

　　　　 

七 進程共享系統屬性內存空間實現

　　Property Service運行於init進程中，將文件映射為創建一塊共享內存空間，但在整個系統中，

其他進程也能夠讀取這塊內存映射到當前進程空間中，是如何實現的呢？

Service進程啟動：將共享內存空間fd size作為環境變量傳遞給新創建進程

void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args) { //創建進程
    pid = fork(); if (pid == 0) { if (properties_inited()) { //獲取系統屬性空間文件描述
            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環境變量到ENV 　　　　　　　　//包含共享內存fd
            add_environment("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE", tmp); } //執行程序 傳遞環境變量ENV
        execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV) //設置Service系統屬性
        notify_service_state(svc->name, "running"); } } void get_property_workspace(int *fd, int *sz) { *fd = pa_workspace.fd; *sz = pa_workspace.size; }

共享內存空間fd size作為環境變量傳遞給新創建進程后，將在何處使用呢？

將系統屬性內存空間映射到當前進程虛擬空間：

進程在啟動時，會加載動態庫bionic libc庫：

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

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

根據GCC的constructor/destructor屬性：

　　　　給一個函數賦予constructor或destructor，其中constructor在main開始運行之前被調用，

　　destructor在main函數結束后被調用。如果有多個constructor或destructor，可以給每個constructor

　　或destructor賦予優先級，對於constructor，優先級數值越小，運行越早。destructor則相反。

多個constructor需要加優先級：

__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庫加載的時候會被調用：

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; //獲取環境變量ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE 　　//與上面init進程中設置對應
    env = getenv("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE"); //共享內存文件描述符 內存大小
    fd = atoi(env); sz = atoi(env + 1); //將文件描述符映射到當前進程虛擬空間內存，實現共享內存
    pa = mmap(0, sz, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0); //全局變量指向共享系統屬性內存首地址
    __system_property_area__ = pa; }

　　這就是整個System Property的訪問交互和實現過程，具體請參考源碼。

參考文檔：

　　http://blog.chinaunix.net/uid-20459533-id-3168973.html

　　http://www.cnblogs.com/simonshi/archive/2010/04/08/1707516.html

　　http://blog.csdn.net/zhangchiytu/article/details/7539101

 

 

Android屬性之build.prop生成過程：

 

　　http://www.cnblogs.com/bastard/archive/2013/02/28/2937014.html