【Android9.0】【ftell】相机拍照保存到sdcard中的图片无法显示

【现象】

• 相机设置存储为外部存
• 相机拍完照之后，相机相册无法显示图片
• 重启手机或者重新mount sdcard就可以显示

【背景】

• 由于Android 9.0，apk如果需要向sdcard中保存数据只有apk本身sdcard路径下才有权限操作，sdcard其他路径下无法操作。于是camera apk那边采用了DocumentFile方式绕过此处的权限管控。
• 采用此方法之后，相册 apk采用底层C语言fseek(filp, 0L, SEEK_END)和ftell(filp)方式获取文件size为0才无法显示图片

【分析】

• 怀疑camera产生图片文件之后没有close掉
  • 进入adb mode，使用“lsof 文件”查看无其他进程在使用，说明图片文件已经被close了
• 写一个C测试程序方便采用ftell测试图片文件
  • /external/test/Android.mk

    LOCAL_PATH := $(call my-dir)
    include $(CLEAR_VARS)
    
    LOCAL_MODULE := test
    
    
    LOCAL_CFLAGS := \
        -Wall -Werror \
        -Wno-sometimes-uninitialized \
        -Wno-unused-parameter \
        -Wno-unused-function \
    
    
    LOCAL_SRC_FILES := \
    	test.c \
    	$(NULL)
    
    include $(BUILD_EXECUTABLE)

  • /external/test/test.c

    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include  // for close
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    
    int main(int argc, char** argv) {
       FILE *pFile = NULL;
       long fSize_cur = 0;
       long fSize_stop = 0;
       int ret = -1;
       //long acount = 0;
       char buf[2];
    
       printf("[wxl]: Starting ftell........\n");
    
       pFile = fopen(argv[1], "rb+");
    
       if (pFile == NULL) {
            printf("[wxl]: Error opening file\n");
       } else {
    	 //while (!feof(pFile)) {
    		memset(buf, 0 , sizeof(buf));
    		fread(buf, sizeof(buf), 1, pFile);
    		
    		printf("[wxl]: fread buf[0] %x\n",buf[0]);
    		printf("[wxl]: fread buf[1] %x\n",buf[1]);
    		
    
    		fSize_cur = ftell(pFile);
    	    printf("[wxl]: ftell fSize_cur %ld\n",fSize_cur);
    		
    		ret = fseek(pFile, 0L, SEEK_CUR);
    	    printf("[wxl]: fseek SEEK_CUR return %d\n",ret);
    
    		memset(buf, 0 , sizeof(buf));
    		fread(buf, sizeof(buf), 1, pFile);
    		
    		printf("[wxl]: fread buf[0] %x\n",buf[0]);
    		printf("[wxl]: fread buf[1] %x\n",buf[1]);
    
    		fSize_cur = ftell(pFile);
    		printf("[wxl]: ftell fSize_cur %ld\n",fSize_cur);
    
    		ret = fseek(pFile, 0L, SEEK_END);
    		printf("[wxl]: fseek SEEK_END return %d\n",ret);
    
    		fSize_stop = ftell(pFile);
    		printf("[wxl]: ftell fSize_stop %ld\n",fSize_stop);
    
    		//acount ++;
    	//}
       }
       //printf("[wxl]: acount = %ld\n",acount);
       printf("[wxl]: %d %s\n",argc,argv[1]);	
       fclose(pFile);
       pFile = NULL;
    
    }

  • mmm /external/test编译test可执行程序
  • adb push到手机，进入adb mode，执行test测试程序发现：
    • 获取/storage/76EE-1CE6/DCIM/100MEDIA/IMAG0001.jpg文件size为0(实际是fseek(filp, 0L, SEEK_END)定位到文件头)
    • 获取/mnt/media_rw/76EE-1CE6/DCIM/100MEDIA/IMAG0001.jpg文件size正常(与ls -l查看文件size一致)
    • 修改test测试程序源代码，采用fread从头读到尾(用!feof(pFile)判断到文件头)来计算文件size，可以正常获取文件size
    • 将/storage/76EE-1CE6/DCIM/100MEDIA/IMAG0001.jpg文件在adb mode下采用“cp”命令拷贝到/storage/76EE-1CE6/路径，用test测试程序可以正常获取/storage/76EE-1CE6/路径下文件size
    • 通过手机设置->存储->sdcard->找到IMAG0001.jpg文件->拷贝到/storage/76EE-1CE6/路径下(apk本身拷贝方法)，再用test测试程序获取/storage/76EE-1CE6/路径下文件size为0
• 说明图片文件本身是没问题的，只是fseek(filp, 0L, SEEK_END)不能定位到文件末尾
• 在adb mode下，使用“mount”命令查看mount信息

• /dev/block/vold/public:179,1 on /mnt/media_rw/76EE-1CE6 type vfat (rw,dirsync,nosuid,nodev,noexec,noatime,uid=1023,gid=1023,fmask=0007,dmask=0007,allow_utime=0020,codepage=437,iocharset=iso8859-1,shortname=mixed,utf8,errors=remount-ro)
  /mnt/media_rw/76EE-1CE6 on /mnt/runtime/default/76EE-1CE6 type sdcardfs (rw,nosuid,nodev,noexec,noatime,fsuid=1023,fsgid=1023,gid=1015,mask=6)
  /mnt/media_rw/76EE-1CE6 on /storage/76EE-1CE6 type sdcardfs (rw,nosuid,nodev,noexec,noatime,fsuid=1023,fsgid=1023,gid=1015,mask=6)
  /mnt/media_rw/76EE-1CE6 on /mnt/runtime/read/76EE-1CE6 type sdcardfs (rw,nosuid,nodev,noexec,noatime,fsuid=1023,fsgid=1023,gid=9997,mask=18)
  /mnt/media_rw/76EE-1CE6 on /mnt/runtime/write/76EE-1CE6 type sdcardfs (rw,nosuid,nodev,noexec,noatime,fsuid=1023,fsgid=1023,gid=9997,mask=18)

  • /mnt/media_rw/76EE-1CE6/是底层设备直接mount点，为vfat文件系统
  • /storage/76EE-1CE6是/mnt/media_rw/76EE-1CE6/以sdcard虚拟文件系统的mount点，为sdcard虚拟文件系统
• vfat文件系统可以，sdcard文件系统不行，很可能是sdcard文件系统有问题
• 写一个ko驱动程序，打印图片文件kernel中的inode部分信息
  • c文件

    /*
     * Copyright (C) 2010 HTC, Inc.
     *
     * This software is licensed under the terms of the GNU General Public
     * License version 2, as published by the Free Software Foundation, and
     * may be copied, distributed, and modified under those terms.
     *
     * This program is distributed in the hope that it will be useful,
     * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
     * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
     * GNU General Public License for more details.
     *
     */
    
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    
    
    static int __init print_fail_file_struct_init(void)
    {
    	struct file *pFile = NULL;
      	char fileName[126] = "/storage/76EE-1CE6/DCIM/100MEDIA/IMAG0001.jpg";
    	//char fileName[126] = "/storage/45AE-1AE4/111.jpg";
    
    	printk(":\n");
    	printk(": Starting print fail file.\n");
    
    	pFile = filp_open(fileName,  O_RDWR | O_SYNC, 0);
    	if (IS_ERR(pFile)) {
    		printk(": unable to open file: %s\n", fileName);
    		return 0;
    	}
    
    	printk(": file name:%s                   \n", (pFile->f_path).dentry->d_iname);
    
    	printk(": file inode magic:%li           \n", pFile->f_inode->i_sb->s_magic);
    	printk(": file inode uid:%d              \n", (pFile->f_inode->i_uid).val);
    	printk(": file inode gid:%d              \n", (pFile->f_inode->i_gid).val);
    	printk(": file inode count:%d            \n", (pFile->f_inode->i_count).counter);
    	printk(": file inode write count:%d      \n", (pFile->f_inode->i_writecount).counter);
    	printk(": file inode flags:%d            \n", pFile->f_inode->i_flags);
    	printk(": file inode bytes:%d            \n", pFile->f_inode->i_bytes);
    	printk(": file inode blocks:%ld          \n", pFile->f_inode->i_blocks);
    	printk(": file inode state:%ld           \n", pFile->f_inode->i_state);
    	printk(": file inode size:%lld           \n", pFile->f_inode->i_size);
    	printk(": file inode i_size_read:%lld    \n", i_size_read(pFile->f_inode));
    	printk(": file mode:%d                   \n", pFile->f_mode);
    	printk(": file count:%ld                 \n", (pFile->f_count).counter);
    	printk(": file flags:%d                  \n", pFile->f_flags);
    	printk(": file loff_t:%lld               \n", pFile->f_pos);
    
    	filp_close(pFile, NULL);
    	return 0;
    		
    }
    
    static void __exit print_fail_file_struct_exit(void)
    {
    }
    
    module_init(print_fail_file_struct_init);
    module_exit(print_fail_file_struct_exit);
    MODULE_DESCRIPTION("WXL Print File Struct Interface");
    MODULE_VERSION("1.0");
    MODULE_LICENSE("GPL v2");

    以上code主要获取文件属性

  • Makefile添加“obj-m += print_fail_file_struct.o”
  • 编译生成的ko文件，adb push到/data路径下，insmod安装驱动，打印信息发现sdcard文件系统路径下的图片文件inode中的i_size和i_block为0，而vfat文件系统路径下的图片文件inode中的i_size和i_block正常

• 查看fseek通过vfs调用sdcard文件系统中的llseek函数的实现(应该首要check sdcard文件系统llseek函数)，通过kernel/fs/sdcard/file.c文件可知llseek调用通用的llseek函数(kernel/fs/read_write.c文件中generic_file_llseek函数)，发现fseek传入whence为“SEEK_END”时计算文件size，是通过文件inode中的i_size来计算偏移量的。
• 说明就是文件inode中的i_size不对导致的。vfat文件系统i_size正常，而sdcard文件系统(基于vfat文件系统再次mount出来的一个虚拟文件系统)i_size却为0，是不是两个文件系统文件inode系统没有同步，什么时候同步inode信息？
• 查看kernel/fs/sdcard/file.c，发现sdcard的write函数中，write完数据会同步底层vfat文件系统中的inode信息

  static ssize_t sdcardfs_write(struct file *file, const char __user *buf,
  			    size_t count, loff_t *ppos)
  {
  	int err;
  	struct file *lower_file;
  	struct dentry *dentry = file->f_path.dentry;
  	struct inode *inode = d_inode(dentry);
  
  	/* check disk space */
  	if (!check_min_free_space(dentry, count, 0)) {
  		pr_err("No minimum free space.\n");
  		return -ENOSPC;
  	}
  
  	lower_file = sdcardfs_lower_file(file);
  	err = vfs_write(lower_file, buf, count, ppos);
  	/* update our inode times+sizes upon a successful lower write */
  	if (err >= 0) {
  		if (sizeof(loff_t) > sizeof(long))
  			inode_lock(inode);
  		fsstack_copy_inode_size(inode, file_inode(lower_file));
  		fsstack_copy_attr_times(inode, file_inode(lower_file));
  		if (sizeof(loff_t) > sizeof(long))
  			inode_unlock(inode);
  	}
  
  	return err;
  }

  code中lower_file是底层文件指针，此函数直接是对lower_file进行vfs_write

• 既然有同步动作，为什么却没有同步呢？除非此code没有被调用
• 添加debug log，发现确实没有被调用。那数据是采用什么方式写入呢？(测试发现没有走sdcard文件中的write、mmap等可以写入的方式)
• 与负责camera同事沟通了解DocumentFile只是为了获取sdcard的权限，写数据仍然采用OutputStream类进行写操作。看来apk侧没什么突破口了。
• 向kernel/fs/路径下的相关文件中添加debug log，分别抓取apk采用DocumentFile类向/mnt/media_rw/76EE-1CE6/DCIM/100MEDIA/路径创建文件并写入时dmesg log，以及抓取apk采用正常File类向sdcard apk路径(/storage/76EE-1CE6/Android/data/com.xxx)创建文件并写入时dmesg log
• 对比发现正常方式会走sdcard中的write函数，而采用DocumentFile方式走vfat中的write(通用write)对数据进行写入，所以sdcard虚拟文件系统中文件inode没能同步底层vfat文件系统中文件inode。
• 最终得到如规律：
  • /storage/76EE-1CE6/(sdcard文件系统)路径下创建一个空文件a.txt
  • mnt/media_rw/76EE-1CE6/(vfat文件系统)路径下对a.txt文件进行写入数据
  • 此时/storage/76EE-1CE6/a.txt文件i_size就为0
  • mnt/media_rw/76EE-1CE6/(vfat文件系统)路径下创建空文件b.txt，并直接对b.txt进行写入数据，此时不管/storage/76EE-1CE6/b.txt还是mnt/media_rw/76EE-1CE6/b.txt都正常
• 这有可能是Google设计sdcard文件系统是未能考虑到一种场景
• 自己在sdcard_flush函数中主动同步底层lower_file数据，在sdcard文件系统中的文件可以正常获取文件size，至于能不能正常做，还不清楚。

【总结】

根据以上分析数据，猜测采用DocumentFile流程应该是：

• 先在sdcard文件系统创建文件a，此时并没有写入数据
• 然后对vfat文件系统中文件a进行写入数据
• 而此时另外一个进程(相册中的进程)直接读取sdcard文件系统中文件a的size，这时获取文件a的size为0.(相册那边是否可以把文件路径改为vfat文件系统路径，不知道是否有权限问题？)

以下是我对Linux文件系统操作流程的理解，如有不对的地方，还请帮忙提出多谢！