android vold初始化及sd卡挂载流程
1 总体介绍
在Android 中，当SD卡插入系统之后，系统会自动挂载。Vold 就是负责挂载SD卡的，vold 的全称是volume daemon。实际上是负责完成系统的CDROM,USB 大容量存储，MMC 卡等扩展存储的挂载任务自动完成的守护进程。它提供的主要特点是支持这些存储外设的热插拔。
1.1总体流程图
Ø 绿色箭头：表示插入SD卡后事件传递以及SD卡挂载
Ø 红色箭头：表示挂载成功后的消息传递流程
Ø 黄色箭头：表示MountService发出挂载/卸载SD卡的命令
1.2总体类图
n main.cpp，vold的入口函数，系统起来会只执行vold的可执行文件，调到这个main函数中。
n NetlinkManager.cpp位于源码位置/system/vold/NetlinkManager.cpp。该类的主要通过引用NetlinkHandler类中的onEvent()方法来接收来自内核的事件消息，NetlinkHandler位于/system/vold/NetlinkHandler.cpp。
n VolumeManager:位于源码位置/system/vold/VolumeManager.cpp。该类的主要作用是接收经过NetlinkManager处理过后的事件消息。
n DirectVolume:位于/system/vold/DirectVolume.cpp。该类的是一个工具类，主要负责对传入的事件进行进一步的处理，block事件又可以分为：Add,Removed,Change,Noaction这四种。
n Volume:Volume.cpp位于/system/vold/Volume.cpp，该类是负责SD卡挂载的主要类。Volume.cpp主要负责检查SD卡格式，以及对复合要求的SD卡进行挂载，并通过Socket将消息SD卡挂载的消息传递给NativeDaemonConnector。
总的讲，vold程序需要分层三部分，第一部分为NetlinkManager，管理接受来自kernel的UEvent消息，第二部分为VolumeManager，主要负责处理来自NetlinkManager的消息和来自java层的消息，之后真正的挂载卸载动作就需要volume负责了。
2 初始化流程
2.1 时序图
2.2 代码分析
在Android 系统启动的时候，init进程会去解析init.rc文件，在该文件中，有如下代码：
| service vold /system/bin/vold class core socket vold stream 0660 root mount ioprio be 2 |
定义了一个vold的service，去执行vold程序，并创建了一个名字为vold的socket，init进程解析完后就去执行vold程序，创建与java层通信的Socket。
在Android 源码/system/vold路径下的main.cpp，这个就是vold程序的入口，我们看看起main函数，代码如下：
int main() {
VolumeManager *vm;
CommandListener *cl;
NetlinkManager *nm;
if (!(vm = VolumeManager::Instance())) {//创建VolumeManager实例
};
if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {//创建NelinkManager实例
};
cl = new CommandListener(); //创建与java层socket通信的接口
vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
if (vm->start()) { //什么都没做
}
if (process_config(vm)) {//初始化fstab
SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways", strerror(errno));
}
if (nm->start()) {//开始监听kernel上报的vold消息
}
……
if (cl->startListener()) {//开始监听来自java层的socket消息
SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
while(1) {
sleep(1000);
}
exit(0);
}接着，则是初始化vold与java层的socket通信接口。创建了的CommandListener实例。在上面的类图关系中，我们知道，CommandListener继承于FrameworkListener，而FrameworkListener有继承于SocketListener。先看看CommandListener的初始化代码：
CommandListener::CommandListener() :
FrameworkListener("vold") {
registerCmd(new DumpCmd());
registerCmd(new VolumeCmd()); //处理volume事件
registerCmd(new AsecCmd());
registerCmd(new ObbCmd());
registerCmd(new StorageCmd());
registerCmd(new XwarpCmd());
registerCmd(new CryptfsCmd());
}
FrameworkListener::FrameworkListener(const char *socketName) :
SocketListener (socketName, true) {
mCommands = new FrameworkCommandCollection();
}
SocketListener::SocketListener(const char *socketName, bool listen) {
mListen = listen;
mSocketName = socketName; /将vold字符串存储在mSocketName变量中
mSock = -1;
pthread_mutex_init(&mClientsLock, NULL);
mClients = new SocketClientCollection(); //创建socket客户端容器
}到此，CommandListener的初始化就完成了的。
我们回到main函数中，创建了CommandListener实例之后，然后调用VolumeManger的setBroadcaster方法，将CommandListener的实例存储在mBroadcaster变量中，代码如下：
| void setBroadcaster(SocketListener *sl) { mBroadcaster = sl; } |
其实NetlinkManager也做了同样的设置，但我还没发现它有什么用，所以就不再关注了。
接下来就开始调用了main.cpp的process_config()方法了，在介绍之前，我必须先介绍下vold.fstab配置文件，这个配置文件就是在process_config()中被解析的，而vold.fstab配置文件，就是用于描述vold的挂载动作的，其配置例子如下：
| dev_mount sdcard /mnt/sdcard auto /devices/platform/goldfish_mmc.0 挂载命令 标签 挂载点 子分区个数 挂载路径 |
我们就以上面例子来说明，意思就是将/devices/platform/goldfish_mmc.0挂载到/mnt/sdcard中，/devices/platform/goldfish_mmc.0可以认为是kernel上报上来的路径。子分区个数如果为auto则表示只有1个子分区，也可以为任何不为0的整数。如果vold.fstab解析无误，VolueManager将创建DirectVolume。
好了，下面可以看 process_config()方法了，代码如下：
static int process_config(VolumeManager *vm) {
FILE *fp;
int n = 0;
char line[255];
if (!(fp = fopen("/etc/vold.fstab", "r"))) {
return -1;
}
while(fgets(line, sizeof(line), fp)) {
const char *delim = " \t";
char *save_ptr;
char *type, *label, *mount_point, *mount_flags, *sysfs_path;
int flags;
n++;
line[strlen(line)-1] = '\0';
if (line[0] == '#' || line[0] == '\0')
continue;
if (!(type = strtok_r(line, delim, &save_ptr))) {
goto out_syntax;
}
if (!(label = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) {
goto out_syntax;
}
if (!(mount_point = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) {
goto out_syntax;
}
if (!strcmp(type, "dev_mount")) {
DirectVolume *dv = NULL;
char *part;
if (!(part = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) {
goto out_syntax;
}
if (strcmp(part, "auto") && atoi(part) == 0) {
goto out_syntax;
}
if (!strcmp(part, "auto")) {//如果解析没有错，那么就将创建DirectVolume
dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, -1);
} else {
dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, atoi(part));
}
while ((sysfs_path = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) {
if (*sysfs_path != '/') {
break;
}
if (dv->addPath(sysfs_path)) {
goto out_fail;
}
}
if (sysfs_path)
flags = parse_mount_flags(sysfs_path);
else
flags = 0;
dv->setFlags(flags);
vm->addVolume(dv); //将创建的DirectVolume添加到VolumeManager中。
} else if (!strcmp(type, "map_mount")) {
} else {
}
}
fclose(fp);
return 0;
}好了，下面就开始看注册监听kernel的sockect端口了。就是NetLinkManager的start方法，代码如下：
| int NetlinkManager::start() { struct sockaddr_nl nladdr; int sz = 64 * 1024; int on = 1; memset(&nladdr, 0, sizeof(nladdr)); nladdr.nl_family = AF_NETLINK; nladdr.nl_pid = getpid(); nladdr.nl_groups = 0xffffffff; if ((mSock = socket(PF_NETLINK,//创建socket，返回文件描述符 SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) { SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno)); return -1; } if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz)) < 0) { SLOGE("Unable to set uevent socket SO_RECBUFFORCE option: %s", strerror(errno)); return -1; } if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, &on, sizeof(on)) < 0) { SLOGE("Unable to set uevent socket SO_PASSCRED option: %s", strerror(errno)); return -1; } if (bind(mSock, (struct sockaddr *) &nladdr, sizeof(nladdr)) < 0) { SLOGE("Unable to bind uevent socket: %s", strerror(errno)); return -1; } mHandler = new NetlinkHandler(mSock); if (mHandler->start()) { return -1; } return 0; } |
其实就是调用socket()创建socket端口，返回描述符，经过一些设置，然后就描述符作为参数，创建的NetlinkHandler实例，然后就直接调用起start方法。看NetLinkHandler构造函数：
| NetlinkHandler::NetlinkHandler(int listenerSocket) : NetlinkListener(listenerSocket) { } |
构造函数里什么都没做，NetlinkHandler继承于NetlinkListener，然后讲socket端口的描述符传进去。
| NetlinkListener::NetlinkListener(int socket) : SocketListener(socket, false) { mFormat = NETLINK_FORMAT_ASCII; } |
又是这么几句代码，NetlinkListener也是继承于SocketListener，所以还将socket描述符传进去，再次创建了SocketListener的实例，所以，在vold系统中，有两个SocketListener的实例。看其构造函数，这里的构造函数与之前的是不一样的，代码如下：
| SocketListener::SocketListener(int socketFd, bool listen) { mListen = listen; mSocketName = NULL; mSock = socketFd; pthread_mutex_init(&mClientsLock, NULL); mClients = new SocketClientCollection(); } |
其实，与上面的构造函数，还是差不多的，只是传进来的参数不一样而已，之前的是一个“vold”字符串，而这里是一个socket的描述符。
好了，构造函数创建好了，那么接着看NetlinkHandler->start()方法：
| int NetlinkHandler::start() { return this->startListener();//指到了socketListener中了 } |
这里的startListener方法是SocketListener中的，代码如下：
| int SocketListener::startListener() { if (!mSocketName && mSock == -1) { return -1; } else if (mSocketName) { if ((mSock = android_get_control_socket(mSocketName)) < 0) { return -1; } } if (mListen && listen(mSock, 4) < 0) { return -1; } else if (!mListen) mClients->push_back(new SocketClient(mSock, false));//创建socket客户端，并添加到mClients容器中。 if (pipe(mCtrlPipe)) { return -1; } if (pthread_create(&mThread, NULL, SocketListener::threadStart, this)) {//创建新线程 return -1; } return 0; } |
此时的条件下，mSocketName=null，mSock！=0，继续往下看，创建了SocketClient实例，并添加到mClients容器中，用于接收客户端发过来的消息。
接着创建新的一个线程，用于读取socket客户端发过来的消息，线程执行的方法如下：
| void *SocketListener::threadStart(void *obj) { SocketListener *me = reinterpret_cast me->runListener(); pthread_exit(NULL); return NULL; } |
看runListener()方法：
| void SocketListener::runListener() { SocketClientCollection *pendingList = new SocketClientCollection(); while(1) { …… 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); while (!pendingList->empty()) {//客户端有消息 it = pendingList->begin(); SocketClient* c = *it; pendingList->erase(it); if (!onDataAvailable(c) && mListen) {// 处理消息 } } } delete pendingList; } |
在该方法中，一个while循环，不断读取socket消息，如果发现有socket消息，那么就调用方法onDataAvailable处理，该方法是在NetlinkListener方法实现的，其代码如下：
| bool NetlinkListener::onDataAvailable(SocketClient *cli) { int socket = cli->getSocket(); ssize_t count; count = TEMP_FAILURE_RETRY(uevent_kernel_multicast_recv(socket, mBuffer, sizeof(mBuffer))); if (count < 0) { SLOGE("recvmsg failed (%s)", strerror(errno)); return false; } NetlinkEvent *evt = new NetlinkEvent(); if (!evt->decode(mBuffer, count, mFormat)) { SLOGE("Error decoding NetlinkEvent"); } else { onEvent(evt);//在NetlinkHandler被实现 } return true; |
就是经过了处理，跳转到了NetlinkHandler的onEvent()方法处理。好了，注册kernel监听就到此先搞一段落了。
回到了main函数中，最后，看到调用了CommandListener->startListener(),其实就是调用了SocketListener中的startListener方法。代码就不再次贴出来了，同样也是创建了一个新的线程读取socket消息，只是，发现有消息后，调用的是FrameworkListener中的onDataAvailable方法处理。
好了，到此，vold的初始化已经完成了。下面看看sd的mount流程吧。
3 SD卡mount流程
3.1时序图
3.2 流程图
3.3 代码分析
经过前面的介绍，我们知道了，在NetlinkHandler的onEvent方法中，收到了kernel的消息。其代码如下：
| void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) { VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance(); const char *subsys = evt->getSubsystem(); if (!subsys) { return; } if (!strcmp(subsys, "block")) { vm->handleBlockEvent(evt);//进一步处理 } } |
这里就只处理block消息了，看看VolumeManager的handleBlockEvent方法吧：
| void VolumeManager::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt) { const char *devpath = evt->findParam("DEVPATH"); VolumeCollection::iterator it; bool hit = false; for (it = mVolumes->begin(); it != mVolumes->end(); ++it) { if (!(*it)->handleBlockEvent(evt)) {//到DirectVolume处理 hit = true; break; } } } |
这里的for循环遍历mVolumes，它其实是DirectVolume实例列表，在解析vold.fstab中，创建的DirectVolume实例并添加到mVolumes列表中。然后再调用DirectVolume的handleBlockEvent方法尝试处理该消息，看是否能匹配，起代码如下：
| int DirectVolume::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt) { const char *dp = evt->findParam("DEVPATH");
PathCollection::iterator it; for (it = mPaths->begin(); it != mPaths->end(); ++it) {//遍历vold.fstab定义的路径 if (!strncmp(dp, *it, strlen(*it))) {//kernel上报上来的路径与vold.fstab中定义的匹配
int action = evt->getAction(); const char *devtype = evt->findParam("DEVTYPE");
if (action == NetlinkEvent::NlActionAdd) { int major = atoi(evt->findParam("MAJOR")); int minor = atoi(evt->findParam("MINOR")); char nodepath[255];
snprintf(nodepath, sizeof(nodepath), "/dev/block/vold/%d:%d", major, minor); if (createDeviceNode(nodepath, major, minor)) { } if (!strcmp(devtype, "disk")) {//插入设备消息 handleDiskAdded(dp, evt);//上报一个物理分区 } else { handlePartitionAdded(dp, evt);//上报一个逻辑分区 } } else if (action == NetlinkEvent::NlActionRemove) {//拔出设备消息 if (!strcmp(devtype, "disk")) { handleDiskRemoved(dp, evt); } else { handlePartitionRemoved(dp, evt); } } else if (action == NetlinkEvent::NlActionChange) {//设备状态改变消息 if (!strcmp(devtype, "disk")) { handleDiskChanged(dp, evt); } else { handlePartitionChanged(dp, evt); } } else { SLOGW("Ignoring non add/remove/change event"); } return 0; } } errno = ENODEV; return -1; } |
Kernel上报上来的消息中，有一个路径的消息，将与vold.fstab中定义的路径进行匹配，如果匹配，那么说明这个消息是有效的，那么就继续处理。
那么，kernel上报的消息也分为三类，分别是设备插入、拔出、状态改变。我们这里就先关注插入的消息吧。
那么，插入的消息，又分是物理分区还是一个逻辑分区。假如插入一个sd卡，它只有一个分区，那么上报的就是Disk消息。假如插入一个sd卡，该卡有内部又被分成多个分区，那么就先上报的是一个Dist消息，用于描述这个sd卡，后面还会上报多个消息，每个消息对应sd卡中的一个分区，也就是partition消息。
在这里，我们关注Dist消息吧，看看handleDiskAdded()方法，代码如下;
| void DirectVolume::handleDiskAdded(const char *devpath, NetlinkEvent *evt) { mDiskMajor = atoi(evt->findParam("MAJOR")); mDiskMinor = atoi(evt->findParam("MINOR")); const char *tmp = evt->findParam("NPARTS"); if (tmp) { mDiskNumParts = atoi(tmp);//如果上报的是只有一个分区的sd，该变量为0 } else { mDiskNumParts = 1; } mPartsEventCnt = 0; char msg[255]; int partmask = 0; int i; for (i = 1; i <= mDiskNumParts; i++) { partmask |= (1 << i); } mPendingPartMap = partmask; if (mDiskNumParts == 0) { setState(Volume::State_Idle);//设置初始状态 } else { setState(Volume::State_Pending); } snprintf(msg, sizeof(msg), "Volume %s %s disk inserted (%d:%d)", getLabel(), getMountpoint(), mDiskMajor, mDiskMinor);//构造消息 mVm->getBroadcaster()->sendBroadcast(ResponseCode::VolumeDiskInserted, msg, false);//发socket消息到java层 } |
如果是Disk消息，那么上报的sd卡只有一个分区，所以上面的mDiskNumParts=0。看下面，调用snprintf()构造msg消息，然后调用mVm->getBroadcaster()->sendBroadcast发送到java层。其实mVm->getBroadcaster()就是放回CommandListener的实例变量，sendBroadcast就是在SocketListener中，代码如下：
| void SocketListener::sendBroadcast(const char *msg) { pthread_mutex_lock(&mClientsLock); SocketClientCollection::iterator i; for (i = mClients->begin(); i != mClients->end(); ++i) { if ((*i)->sendMsg(msg)) {//发送socket消息 } } pthread_mutex_unlock(&mClientsLock); } |
Ok，看到了吧，这里就发送了一个VolumeDiskInserted的消息到java层。但如果是系统改启动的话，kernel早早就发来了消息，但是java层还没起来呢。所以，等到mountService起来之后，就收到了socket消息了。
我们直接看mountService的onEvent()方法吧代码如下：
| public boolean onEvent(int code, String raw, String[] cooked) { ……. if (code == VoldResponseCode.VolumeDiskInserted) { new Thread() { public void run() { try { int rc; if ((rc = doMountVolume(path)) != StorageResultCode.OperationSucceeded) { Slog.w(TAG, String.format("Insertion mount failed (%d)", rc)); } } catch (Exception ex) { } } }.start(); } else if (code == VoldResponseCode.VolumeDiskRemoved) { } } |
这里我们只看onEvent的处理VoldResponseCode.VolumeDiskInserted消息，我们看到，对于VolumeDiskInserted消息，mountService立刻调用了方法doMountVolume(path)，其实就是通过socket对vold发送了一个条mount的命令。
所以对与java层来讲，可以发mount、unmount消息到vold中。那么现在，就看vold处理吧。
前面也介绍过，java层发送的socket消息，vold层在SocketListener中读取到，然后会在FrameworkListener的onDataAvailable()方法中处理，代码如下：
| bool FrameworkListener::onDataAvailable(SocketClient *c) { char buffer[255]; int len; len = TEMP_FAILURE_RETRY(read(c->getSocket(), buffer, sizeof(buffer))); if (len < 0) { return false; } else if (!len) return false; int offset = 0; int i; for (i = 0; i < len; i++) { if (buffer[i] == '\0') { dispatchCommand(c, buffer + offset);//开始派发消息 offset = i + 1; } } return true; } |
调用dispatchCommand()派发消息了，代码如下：
| void FrameworkListener::dispatchCommand(SocketClient *cli, char *data) { …… for (i = mCommands->begin(); i != mCommands->end(); ++i) { FrameworkCommand *c = *i; if (!strcmp(argv[0], c->getCommand())) { if (c->runCommand(cli, argc, argv)) { SLOGW("Handler '%s' error (%s)", c->getCommand(), strerror(errno)); } } } |
一堆的处理，代码也就不贴出来了，直接看关键的部分吧。记得在CommandListener的构造函数中吗，里面调用了FrameworkListener的registerCmd()方法，注册了一些处理方法类，其实就是添加到了mCommands容器中了，这里当然需要遍历咯，找到其合适的处理方法类，然后调用其runComand()方法，看看其代码吧：
| int CommandListener::VolumeCmd::runCommand(SocketClient *cli, int argc, char **argv) { dumpArgs(argc, argv, -1); ……. VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance(); int rc = 0; if (!strcmp(argv[1], "list")) { return vm->listVolumes(cli); } else if (!strcmp(argv[1], "debug")) { } else if (!strcmp(argv[1], "mount")) {//处理mount消息 rc = vm->mountVolume(argv[2]); } else if (!strcmp(argv[1], "unmount")) { rc = vm->unmountVolume(argv[2], force, revert); } else if (!strcmp(argv[1], "format")) { //处理格式化消息 rc = vm->formatVolume(argv[2]); } else if (!strcmp(argv[1], "share")) { //处理挂载到pc消息 rc = vm->shareVolume(argv[2], argv[3]); } else if (!strcmp(argv[1], "unshare")) { rc = vm->unshareVolume(argv[2], argv[3]); } else if (!strcmp(argv[1], "shared")) { bool enabled = false; if (vm->shareEnabled(argv[2], argv[3], &enabled)) { } return 0; } |
在这里处理Volume消息，我们就只看mount消息吧，就调用了VolumeManager的mountVolume方法，代码如下：
| int VolumeManager::mountVolume(const char *label) { Volume *v = lookupVolume(label);//找到该挂载点的Volume的实例 if (!v) { return -1; } return v->mountVol();//去挂载啦 } |
到Volume的mountVol()中挂载，代码如下：
| int Volume::mountVol() { ….. } |
这个方法代码量比较大，就不贴出来了，但是完成mount的动作就是在该方法中，然后呢，Volume中还包含了其他的功能方法，比如unmount、share、unshare。
好了，花了一个下午的时间整理出来，vold的初始化即sd卡的挂载流程就讲解到这吧，我这里讲流程的比较多，很多细节问题也没有讲，其实我写的文档，还是比较注册流程，消息是怎么传递的，至于细节，用到的时候，再详细看！