Android 系统属性SystemProperty分析

Android System Property

一 System Property

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

　　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; }

　　这就是整个System Property的访问交互和实现过程，具体请参考源码。

参考文档：

　　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