android usb adb流程

android adb 概述

android adb的代码分为两部分：

kernel层的代码在如下路径：

drivers/usb/gadget/f_adb.c

drivers/usb/gadget/android.c

他吐给上层应用的是如下的设备节点：/dev/android_adb

应用层的代码在如下路径：

system/core/adb目录

针对device，该目录编译的输出是adbd

控制台上手动启动平板adb的功能的方法如下：

step1：在init.rc中申明adbd服务

service adbd /sbin/adbd
    class core
#    socket adbd stream 660 system system
    disabled
#    seclabel u:r:adbd:s0

step2：init.rc中通过属性变量来触发usb adb功能

on property:sys.usb.config=adb
    write /sys/class/android_usb/android0/enable 0
    write /sys/class/android_usb/android0/idVendor 18d1
    write /sys/class/android_usb/android0/idProduct D002
    write /sys/class/android_usb/android0/functions ${sys.usb.config}
    write /sys/class/android_usb/android0/enable 1
    start adbd
    setprop sys.usb.state ${sys.usb.config}

step3： init.rc中disable adb

on property:sys.usb.config=none
    stop adbd
    write /sys/class/android_usb/android0/enable 0
    write /sys/class/android_usb/android0/bDeviceClass 0
    setprop sys.usb.state ${sys.usb.config}

step4：在控制台上执行命令setprop sys.usb.config adb 将使能adb功能

         在控制台上执行命令setprop sys.usb.confignone 将关闭adb功能    

以上默认是通过usb来实现adb的功能，其实也可以通过网络来实现adb的功能； 方法如下：

device端：

step1:  setprop service.adb.tcp.port 5555

step2:  setprop sys.usb.confignone

    setprop sys.usb.config adb

step3: 通过执行netstat -tna命令确认5555端口被监听。#以上操作如下图

pc端：

step1:  adb kill-server

step2: adb connect 10.1.32.4  #这里的地址就是平板的地址

step3: adb devices

step3: adb shell  #以上操作如下图

adb 出问题时的调试方法：

方法一：通过bus hound工具来抓pc跟device之间的usb 包的通讯。前提是需要对usb adb的命令包格式很熟悉。

方法二： 由属性变量：persist.adb.trace_mask来控制adb的log输出级别。其输出的log信息将被重定向到/data/adb/目录下的文件中。

具体源代码，请查看：/system/core/adb/adb.c(start_device_log函数), system/core/adb/adb.h(adb_trace_mask,AdbTrace)

方法三：由于方法二有一定的局限性，他是将printf的输出重定向到/data/adb/xxxx.txt文件中，这样很多的后台服务的打印信息是打印不出来的。

因为他的输入，输出被重定向到pty/pts或是pipe或是socket pair上了。 所以我们的方法就是修改/system/core/adb/adb.h文件中的#  define  D(...) 宏，使其的打印输出到logcat中。方法如下：

  /* you must define TRACE_TAG before using this macro */
#  define  D(...)                                      \
        do {                                           \
            if (ADB_TRACING) {                         \
                int save_errno = errno;                \
                adb_mutex_lock(&D_lock);               \
                __android_log_print(3,"adb", "%s::%s():",           \
                        __FILE__, __FUNCTION__);       \
                errno = save_errno;                    \
                __android_log_print(3,"adb", __VA_ARGS__ );         \
                fflush(stderr);                        \
                adb_mutex_unlock(&D_lock);             \
                errno = save_errno;                    \
           }                                           \
        } while (0)

上面的__android_log_print函数需要依赖头文件#include <android/log.h>和动态库：liblog ，动态库的链接方法：

LOCAL_STATIC_LIBRARIES +=  liblog    #交叉编译时使用

LOCAL_LDLIBS += -llog  #编译主机端的adb时使用

为了查看更多地log，可以将persist.adb.trace_mask设置为0x3ff。

一下将从几个专题来研究devices端的adbd后台的工作内容：

专题一：#######adb 从pc端发送命令到device端的流程：#############

output_thread(system/core/adb/transport.c)

get_apacket(分配一个apacket包所需的内存)

t->read_from_remote(p, t)

write_packet(t->fd, t->serial, &p) //注意该函数，真正只是发送包的开始地址，并不是发送整个包的内容数据

|

|t->fd对应的pipe另一端为： t->transport_socket ，而该句柄的接收处理函数为： transport_socket_events

|

\|/

transport_socket_events

read_packet(fd, t->serial, &p)) //fd即为t->transport_socket

handle_packet(p, (atransport *) _t); //该函数根据从pc端发送过来的命令，做相应的处理的。

注意：

read_from_remote/write_to_remote  对应从/dev/android_adb读取和写入数据

专题二：###############adb 从device端发送响应到pc端的流程：#########

send_packet(apacket *p, atransport *t)//函数用来向pc端发送数据（通过usb或以太网）

write_packet(t->transport_socket, t->serial, &p)

 |

 |t->fd对应的pipe另一端为： t->transport_socket ,该socket对是在 transport_registration_func 函数中申明  |的。

\|/

input_thread

read_packet(t->fd, t->serial, &p)

t->write_to_remote(p, t);

 |

 |

 |对应于usb而言

\|/

remote_write //发送命令和数据到pc端

usb_write(t->usb, &p->msg, sizeof(amessage)) // 发送命令

usb_write(t->usb, &p->data, size) //发送数据

专题三：pc跟device之间传输adb数据包的格式

他们之间的数据传输单元称为：struct apacket，具体结构如下：

		struct apacket
		{
			apacket *next;   //adb package队列，可以对还未来得及处理的adb数据包进行入队列

			unsigned len;
			unsigned char *ptr;

			amessage msg;     //adb数据包对应的命令头，对应一个IN或OUT传输
			unsigned char data[MAX_PAYLOAD]; //命令包对应的数据部分，对应一个IN或OUT传输
		};

一个 apacket 包传输分为两个阶段：

第一个阶段是：命令传输阶段（required），存储在 apacket.msg 中

第二个阶段是：数据传输阶段（optional），存储在 apacket.data 中

adb支持的命令如下：

			#define A_SYNC 0x434e5953   //该命令用于adb push/pull命令
			#define A_CNXN 0x4e584e43   //该命令用于pc和device进行adb连接时使用，该命令带有数据阶段
			#define A_OPEN 0x4e45504f   //用于在devices端开启一个服务，譬如adb shell，adb logcat，adb remount等shell命令
			#define A_OKAY 0x59414b4f   //表示接收ok，该命令没有数据阶段
			#define A_CLSE 0x45534c43   //关闭对应的连接，关闭和打开都是双向的。
			#define A_WRTE 0x45545257   //该命令用来向pc端或是device端发送数据，该命令一般都有数据阶段
			#define A_AUTH 0x48545541

主题四：device端对收到的pc端来的命令或数据的处理函数：handle_packet

void handle_packet(apacket *p, atransport *t)//system/core/adb/adb.c
{
    asocket *s;

    D("handle_packet() %c%c%c%c\n", ((char*) (&(p->msg.command)))[0],
            ((char*) (&(p->msg.command)))[1],
            ((char*) (&(p->msg.command)))[2],
            ((char*) (&(p->msg.command)))[3]);
    print_packet("recv", p);

    switch(p->msg.command){
    case A_SYNC:           //在adb push和pull命令时使用。
        if(p->msg.arg0){
            send_packet(p, t);
            if(HOST) send_connect(t);
        } else {
            t->connection_state = CS_OFFLINE;
            handle_offline(t);
            send_packet(p, t);
        }
        return;

    case A_CNXN: /* CONNECT(version, maxdata, "system-id-string") */ //在adb连接过程时使用。
            /* XXX verify version, etc */		//首先由pc发送一个A_CNXN命令和对应的数据，然后device收到后，会回复一个
												//A_CNXN命令并带上数据阶段。
        if(t->connection_state != CS_OFFLINE) {
            t->connection_state = CS_OFFLINE;
            handle_offline(t);
        }

        parse_banner((char*) p->data, t);

        if (HOST || !auth_enabled) {
            handle_online(t);
            if(!HOST) send_connect(t);
        } else {
            send_auth_request(t);
        }
        break;

    case A_AUTH:
        if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_TOKEN) {
            t->connection_state = CS_UNAUTHORIZED;
            t->key = adb_auth_nextkey(t->key);
            if (t->key) {
                send_auth_response(p->data, p->msg.data_length, t);
            } else {
                /* No more private keys to try, send the public key */
                send_auth_publickey(t);
            }
        } else if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_SIGNATURE) {
            if (adb_auth_verify(t->token, p->data, p->msg.data_length)) {
                adb_auth_verified(t);
                t->failed_auth_attempts = 0;
            } else {
                if (t->failed_auth_attempts++ > 10)
                    adb_sleep_ms(1000);
                send_auth_request(t);
            }
        } else if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_RSAPUBLICKEY) {
            adb_auth_confirm_key(p->data, p->msg.data_length, t);
        }
        break;

    case A_OPEN: /* OPEN(local-id, 0, "destination") */  执行一个adb命令时，首先是发送的这个命令
        if (t->online) {
            char *name = (char*) p->data;  //命令对应的数据，该数据字段一般包含所要执行的shell命令
            name[p->msg.data_length > 0 ? p->msg.data_length - 1 : 0] = 0;
	     D("open usb\n");
            s = create_local_service_socket(name); // 根据命令的名字执行相应的后台服务线程，通过socket对或是pty/pts来实现本地socket跟
            if(s == 0) {						 //后台服务线程之间的通讯，本地socket用于跟对应命令的后台服务线程通讯
                send_close(0, p->msg.arg0, t);
            } else {
                s->peer = create_remote_socket(p->msg.arg0, t); //对端socket即用于实现跟pc端的交互，主要是向pc发送数据
                s->peer->peer = s;
                send_ready(s->id, s->peer->id, t);
                s->ready(s);
            }
        }
        break;

    case A_OKAY: /* READY(local-id, remote-id, "") */
        if (t->online) {
            if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
                if(s->peer == 0) {
                    s->peer = create_remote_socket(p->msg.arg0, t);
                    s->peer->peer = s;
                }
                s->ready(s);
            }
        }
        break;

    case A_CLSE: /* CLOSE(local-id, remote-id, "") */
        if (t->online) {
            if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
                s->close(s);  //关闭时双向的，现实pc端发送关闭命令，然后是device端回复关闭命令，close 对应 local_socket_close
            }
        }
        break;

    case A_WRTE:    // 对应pc端给device发送数据，分为两个阶段：一个阶段是命令：WRTE(包含在 apacket.msg中);另一个阶段是数据(包含在 apacket.data中)
        if (t->online) {
            if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
                unsigned rid = p->msg.arg0;
                p->len = p->msg.data_length;

                if(s->enqueue(s, p) == 0) {  //enqueue 对应的函数是 local_socket_enqueue
                    D("Enqueue the socket\n");
                    send_ready(s->id, rid, t);
                }
                return;
            }
        }
        break;

    default:
        printf("handle_packet: what is %08x?!\n", p->msg.command);
    }

    put_apacket(p);
}

上面函数中的remote_socket_enqueue函数，用于向pc端发送命令和数据

static int remote_socket_enqueue(asocket *s, apacket *p)
{
    D("entered remote_socket_enqueue RS(%d) WRITE fd=%d peer.fd=%d\n",
      s->id, s->fd, s->peer->fd);
    p->msg.command = A_WRTE;      //apackge包对应的命令
    p->msg.arg0 = s->peer->id;
    p->msg.arg1 = s->id;
    p->msg.data_length = p->len;
    send_packet(p, s->transport);
    return 1;
}

上面函数create_local_service_socket的实现如下：

asocket *create_local_service_socket(const char *name)
{
    asocket *s;
    int fd;

#if !ADB_HOST
    if (!strcmp(name,"jdwp")) {
        return create_jdwp_service_socket();
    }
    if (!strcmp(name,"track-jdwp")) {
        return create_jdwp_tracker_service_socket();
    }
#endif
    D("begin service_to_fd:%s\n",name);
    fd = service_to_fd(name);//该函数的功能就是根据name来创建相应的后台服务，并创建一个socket pair或是pty/pts管道对，返回的fd对应该管道的一端；
    if(fd < 0) return 0;     //该管道的另一端，将dup重定向到该后台服务的输入输出句柄。

    s = create_local_socket(fd);//安装本地句柄，即上面返回的fd句柄的输入和输出处理函数：local_socket_event_func
    D("LS(%d): bound to '%s' via %d\n", s->id, name, fd);

#if !ADB_HOST
    if ((!strncmp(name, "root:", 5) && getuid() != 0)
        || !strncmp(name, "usb:", 4)
        || !strncmp(name, "tcpip:", 6)) {
        D("LS(%d): enabling exit_on_close\n", s->id);
        s->exit_on_close = 1;
    }
#endif

    return s;
}

local_socket_event_func函数展开如下：该函数是handle_packet与对应的后台服务之间的一个中转函数， 他的任务包括：

任务一：将pc端发送过来的命令和数据报（统称为adb package）通过local_socket_enqueue函数放置在struct 

apacket的next队列上，并触发如下函数的 FDE_WRITE 分支的处理，该分支将从 apacket队列上取package，并将它写到管道另一端的后台服务上，作为后台服务的输入。

任务二：在要读出后台服务的输出结果时，通过调用函数local_socket_ready来触发如下函数的FDE_READ

分支，该分支将通过管道，读取后台服务的输出数据， 并调用 s->peer->enqueue（即remote_socket_enqueue函数）将后台服务的输出发送到远端，即pc端上。

static void local_socket_event_func(int fd, unsigned ev, void *_s)
{
    asocket *s = _s;

    D("LS(%d): event_func(fd=%d(==%d), ev=%04x)\n", s->id, s->fd, fd, ev);

    /* put the FDE_WRITE processing before the FDE_READ
    ** in order to simplify the code.
    */
    if(ev & FDE_WRITE){
        apacket *p;

        while((p = s->pkt_first) != 0) {
            while(p->len > 0) {
                int r = adb_write(fd, p->ptr, p->len);//将pc段发送来的命令和数据写到后台服务
                if(r > 0) {
                    p->ptr += r;
                    p->len -= r;
                    continue;
                }
                if(r < 0) {
                    /* returning here is ok because FDE_READ will
                    ** be processed in the next iteration loop
                    */
                    if(errno == EAGAIN) return;
                    if(errno == EINTR) continue;
                }
                D(" closing after write because r=%d and errno is %d\n", r, errno);
                s->close(s);
                return;
            }

            if(p->len == 0) {
                s->pkt_first = p->next;//取队列中的下一个apackage包
                if(s->pkt_first == 0) s->pkt_last = 0;
                put_apacket(p);
            }
        }

            /* if we sent the last packet of a closing socket,
            ** we can now destroy it.
            */
        if (s->closing) {
            D(" closing because 'closing' is set after write\n");
            s->close(s);
            return;
        }

            /* no more packets queued, so we can ignore
            ** writable events again and tell our peer
            ** to resume writing
            */
        fdevent_del(&s->fde, FDE_WRITE);
        s->peer->ready(s->peer);
    }


    if(ev & FDE_READ){
        apacket *p = get_apacket();
        unsigned char *x = p->data;
        size_t avail = MAX_PAYLOAD;
        int r;
        int is_eof = 0;

        while(avail > 0) {
            r = adb_read(fd, x, avail);//读取后台服务的输出
            D("LS(%d): post adb_read(fd=%d,...) r=%d (errno=%d) avail=%d\n", s->id, s->fd, r, r<0?errno:0, avail);
            if(r > 0) {
                avail -= r;
                x += r;
                continue;
            }
            if(r < 0) {
                if(errno == EAGAIN) break;
                if(errno == EINTR) continue;
            }

                /* r = 0 or unhandled error */
            is_eof = 1;
            break;
        }
        D("LS(%d): fd=%d post avail loop. r=%d is_eof=%d forced_eof=%d\n",
          s->id, s->fd, r, is_eof, s->fde.force_eof);
        if((avail == MAX_PAYLOAD) || (s->peer == 0)) {
            put_apacket(p);
        } else {
            p->len = MAX_PAYLOAD - avail;
 //以下将后台服务的输出发送到远端pc上。
            r = s->peer->enqueue(s->peer, p);//remote_socket_enqueue，该分支在handle_packet函数中的被create_remote_socket初始化
            D("LS(%d): fd=%d post peer->enqueue(). r=%d\n", s->id, s->fd, r);

            if(r < 0) {
                    /* error return means they closed us as a side-effect
                    ** and we must return immediately.
                    **
                    ** note that if we still have buffered packets, the
                    ** socket will be placed on the closing socket list.
                    ** this handler function will be called again
                    ** to process FDE_WRITE events.
                    */
                return;
            }

            if(r > 0) {
                    /* if the remote cannot accept further events,
                    ** we disable notification of READs.  They'll
                    ** be enabled again when we get a call to ready()
                    */
                fdevent_del(&s->fde, FDE_READ);
            }
        }
        /* Don't allow a forced eof if data is still there */
        if((s->fde.force_eof && !r) || is_eof) {
            D(" closing because is_eof=%d r=%d s->fde.force_eof=%d\n", is_eof, r, s->fde.force_eof);
            s->close(s);
        }
    }

    if(ev & FDE_ERROR){
            /* this should be caught be the next read or write
            ** catching it here means we may skip the last few
            ** bytes of readable data.
            */
//        s->close(s);
        D("LS(%d): FDE_ERROR (fd=%d)\n", s->id, s->fd);

        return;
    }
}

注意：

system/core/adb/services.c对应各种命令的后台服务

system/core/adb/commandline.c包含各种后台服务的具体实现。

主题五：usb adb的bus hound分析

情景1：adb的链接过程

2.1.0  

3.1.0

4.1.0 

5.1.0
以上是通用的枚举过程，即取得描述符的内容。
6.1.0  set_config
7.1.0  取得描述符
至此完成设备的枚举，开始adb的连接过程。
8.1.0 发送adb命令：A_CNXN  为out传输
9.1.0 发送adb命令A_CNXN所带的数据 为out传输
10.1.0 由device端发送adb命令A_CNXN到host pc段。IN传输
11.1.0 为adb命令A_CNXN所带的数据，IN传输
12.1.0为adb命令A_OPEN
13.1.0为adb命令A_OPEN所带的数据
14.1.0为以上命令的响应：A_OKAY
15.1.0为adb命令A_WRTE
16.1.0为adb命令A_WRTE所带的数据
17.1.0为以上命令的响应
21.1.0位adb命令A_CLSE，没有数据阶段 IN传输
22.1.0为adb命令A_CLSE，没有数据阶段，关闭时双向的。OUT传输
以上即为adb连接过程的usb封包的分析

情景2：adb logcat过程

1.1.0对应adb命令A_OPEN
2.1.0对应adb命令A_OPEN所带的数据，这个数据中有如下命令：exec logcat
3.1.0为以上命令的响应，IN传输


4.1.0对应adb命令A_WRTE
5.1.0对应adb命令A_WRTE的数据 IN传输,打开设备节点/dev/log/main
6.1.0为以上命令的响应 OUT传输




7.1.0对应adb命令A_WRTE
8.1.0对应adb命令A_WRTE的数据，即为logcat的输出内容 IN传输
10.1.0为以上命令的响应，OUT传输


再往下，即为上面命令的重复，以不断输出logcat的log信息

情景3：adb pull过程

1.1.0对应adb命令A_OPEN
2.1.0对应adb命令A_OPEN所带的数据，这个数据中有如下命令：sync，
     该sync命令在service_to_fd函数中，被file_sync_service函数所处理
3.1.0为以上命令的响应，IN传输


4.1.0对应adb命令A_WRTE
5.1.0对应adb命令A_WRTE的数据 IN传输,数据内容为：STAT，pc用该命令来查询该文件是否存在，已经是有权限
6.1.0为以上命令的响应 OUT传输


13.1.0 对应adb命令A_WRTE  OUT传输
14.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据，该数据包含一个命令：RECV，表示pc从device段接收文件
15.1.0 为以上命令的响应


16.1.0 对应adb命令A_WRTE OUT传输
17.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据，表示要pull的是哪个文件
18.1.0 为以上命令的响应


19.1.0 对应adb命令A_WRTE IN传输
20.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据：DATA，表示开始数据传输，并且指定下一个命令需要传输的数据大小
21.1.0 为以上命令的响应


22.1.0 对应adb命令A_WRTE IN传输
23.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据: 包含文件的具体内容，长度就是上面命令指定的长度
24.1.0 为以上命令的响应

重复19到24这个过程，直到文件被传输完成。

情景4：adb push过程

2.1.0对应adb命令A_OPEN所带的数据，这个数据中有如下命令：shell：
3.1.0为以上命令的响应，IN传输


4.1.0对应adb命令A_WRTE IN传输
5.1.0对应adb命令A_WRTE的数据 ,数据内容为：#,即为显示在pc上的cmd窗口上的#号。
6.1.0为以上命令的响应 OUT传输