DRM在Android中(2)——HAL
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1. Android HIDL
HIDL 读作 hide-l，全称是 Hardware Interface Definition Language。它在 Android Project Treble 中被起草，在 Android 8.0 中被全面使用。其诞生目的是，框架可以在无需重新构建 HAL 的情况下进行替换。HAL将由供应商或SOC 制造商构建，放置在设备的 /vendor 分区中，这样一来，框架就可以在其自己的分区中通过 OTA 进行替换，而无需重新编译 HAL。
HAL（Hardware Abstract Layer）硬件抽象层。主要目的在于将硬件抽象化。硬件抽象化可以隐藏特定平台的硬件接口细节，为上面一层提供固定统一的接口，使其具有硬件无关性。HAL层位于kernel和framework层之间，各厂商在Android的硬件抽象层实现特定硬件的操作细节，并编译成so库，以库的形式提供给用户使用。
关于Android HAL的其他详细内容，有许多资料可以查阅。
- HIDL
- HAL
在AndroidO版本以前，DRM架构是直接通过dlopen调用DRM插件，而不是使用HAL的方式，相关代码在：frameworks/av/drm/libmediadrm。在AndroidO版本后也兼容之前的非HAL的插件，除了上图的DrmManager方式外，也可以通过DrmHal调用drm hal1.0的passthrough方式来调用legacy plugins，详细代码：/hardware/interfaces/drm/1.0/default
2. DRM HAL
DRM框架在AndroidO开始后引入了HAL的概念。直至当前的AndroidQ发展到了HAL1.2版本。下面基于AndroidQ版本来讲述。详细的实现方式可以参照DRM
HAL的加载入口frameworks/av/drm/libmediadrm/DrmHal.cpp
Vector<sp<IDrmFactory>> DrmHal::makeDrmFactories() {
Vector<sp<IDrmFactory>> factories;
auto manager = hardware::defaultServiceManager1_2();
if (manager != NULL) {
manager->listManifestByInterface(drm::V1_0::IDrmFactory::descriptor,
[&factories](const hidl_vec<hidl_string> ®istered) {
for (const auto &instance : registered) {
auto factory = drm::V1_0::IDrmFactory::getService(instance);
if (factory != NULL) {
factories.push_back(factory);
}
}
}
);
manager->listManifestByInterface(drm::V1_1::IDrmFactory::descriptor,
[&factories](const hidl_vec<hidl_string> ®istered) {
for (const auto &instance : registered) {
auto factory = drm::V1_1::IDrmFactory::getService(instance);
if (factory != NULL) {
factories.push_back(factory);
}
}
}
);
manager->listByInterface(drm::V1_2::IDrmFactory::descriptor,
[&factories](const hidl_vec<hidl_string> ®istered) {
for (const auto &instance : registered) {
auto factory = drm::V1_2::IDrmFactory::getService(instance);
if (factory != NULL) {
factories.push_back(factory);
}
}
}
);
}
if (factories.size() == 0) {
// must be in passthrough mode, load the default passthrough service
auto passthrough = IDrmFactory::getService();
if (passthrough != NULL) {
ALOGI("makeDrmFactories: using default passthrough drm instance");
factories.push_back(passthrough);
} else {
ALOGE("Failed to find any drm factories");
}
}
return factories;
}
HIDL的相关代码位于：android/hardware/interfaces/drm
2.1 passthrough
passthrough直通模式: HIDL 的一种模式，使用这种模式时，服务器是共享库，由客户端进行 dlopen 处理。在直通模式下，客户端和服务器是相同的进程，但代码库不同。此模式仅用于将旧版代码库并入 HIDL 模型。
要将运行早期版本的 Android 的设备更新为使用 Android O，可以将惯用的（和旧版）HAL 封装在一个新 HIDL 接口中，该接口将在绑定式模式和同进程（直通）模式提供 HAL。这种封装对于 HAL 和 Android 框架来说都是透明的。
详细代码，可参照/hardware/interfaces/drm/1.0/default。
2.2 HAL 1.0
AndroidO版本开始，使用DRM HAL方式来加载DRM插件，AndroidO的DRM HAL对应的版本为HAL 1.0。对应的widevine版本是v13。
2.3 HAL 1.1
AndroidP版本的DRM HAL为HAL1.1。对应的widevine版本是v14。此版本继承了HAL1.0,同时修改了一些接口。
2.3 HAL 1.2
AndroidQ版本的DRM HAL为HAL1.2，并且增加了LAZY HAL概念，以支持低性能的Android设备。对应的widevine版本是v15。
- 1.2 HAL 继承HAL1.0, HAL1.1，修改了一些接口。
- LAZY HAL
androidP已引入lazy hal概念，但并没有在drm hal中使用，drm lazy hal在AndroidQ上开始应用。
Lazy hal可以使hal服务在使用的时候开启，而当不使用时，所有client都注销服务时，就关闭hal服务，因此，这个可以有效地提高Android设备的性能和降低功耗。
在DRM 插件对接时，需要在每个插件中编写相应的Lazy hal service。
3. DRM HAL 实现
以AndroidQ DRM HAL1.2为例说明:
相关代码：
- libmediadrm:
frameworks/av/drm/libmediadrm - mediadrmservice:
frameworks/av/services/mediadrm - drm hidl:
hardware/interfaces/drm/1.2 - clearkey plugin:
frameworks/av/drm/mediadrm/plugins/clearkey - widevine plugin: …(厂商自行移植)
- …
在目录hardware/interfaces/drm/1.2根据HIDL语法实现相关的HIDL文件，然后编译时通过hidl_gen工具生成相关的的头文件及接口源码以供具体的插件调用。
生成路径：out/soong/.intermediates/hardware/interfaces/drm/1.2/
├── [email protected]
├── [email protected]_genc++
└── [email protected]_genc++_headers
其中headers就是生成相应的头文件[email protected]_genc++_headers/gen/android/hardware/drm/1.2:
├── BnHwCryptoFactory.h
├── BnHwCryptoPlugin.h
├── BnHwDrmFactory.h
├── BnHwDrmPlugin.h
├── BnHwDrmPluginListener.h
├── BpHwCryptoFactory.h
├── BpHwCryptoPlugin.h
├── BpHwDrmFactory.h
├── BpHwDrmPlugin.h
├── BpHwDrmPluginListener.h
├── BsCryptoFactory.h
├── BsCryptoPlugin.h
├── BsDrmFactory.h
├── BsDrmPlugin.h
├── BsDrmPluginListener.h
├── hwtypes.h
├── ICryptoFactory.h
├── ICryptoFactory.h.d
├── ICryptoPlugin.h
├── IDrmFactory.h
├── IDrmPlugin.h
├── IDrmPluginListener.h
├── IHwCryptoFactory.h
├── IHwCryptoPlugin.h
├── IHwDrmFactory.h
├── IHwDrmPlugin.h
├── IHwDrmPluginListener.h
└── types.h
对于hidl的serviec manager调用，在system/libhidl/transport
4. 插件的实现
在系统启动时，DRM 框架会扫描 HAL 实例/服务（如 .rc文件中所述），并通过 HIDL 注册表发现插件。媒体 DRM 服务器 (mediadrmserver) 创建 CryptoHal 和 DrmHal 对象。 然后，CryptoHal 和 DrmHal 使用供应商专用实现来调用发现的插件。
插件应实现绑定式 HAL。绑定式 HAL 使用 HAL 接口定义语言 (HIDL)，HIDL 支持在不重新构建 HAL 的情况下替换框架。
插件由供应商或 SOC 制造商构建，放置在设备的 /vendor 分区中。所有在上市时即搭载了 Android 8.0 或更高版本的设备都必须支持使用 HIDL 语言编写的绑定式 HAL。
大致步骤：
- 在插件服务的
service.cpp中实现main()入口点。 - 实现
CryptoFactory和DrmFactory。 - 实现 DRM 插件。
- 新的 API 在
IDrmPlugin.hal和ICryptoPlugin.hal中定义。 - 在插件中实现新的 API。
DrmHal 类会搜索已注册的 DRM 插件服务，并通过 DrmFactory 类构建支持给定加密方案的相应插件。
CryptoHal 类会搜索已注册的 DRM 插件服务，并通过 CryptoFactory 类构建支持给定加密方案的相应插件。
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MediaDrm
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HAL