Android热插拔事件处理流程--Vold

一、Android热插拔事件处理流程图

Android热插拔事件处理流程如下图所示：

 

二、组成

1. NetlinkManager:
       全称是NetlinkManager.cpp位于Android 4.x 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。

2. VolumeManager:
      全称是VolumeManager.cpp位于Android 4.x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。因为我们这里是SD的挂载，因此经过NetlinkManager处理过后的消息会分为五种，分别是：block,switch,usb_composite,battery,power_supply。这里SD卡挂载的事件是block。

3. 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。后文通过介绍Add事件展开。

4. Volume:
       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。

5. CommandListener:
     该类位于位于/system/vold/CommandListener.cpp。通过vold socket与NativeDaemonConnector通信。

6. NativeDaemonConnector:
     该类位于frameworks/base/services/java/com.android.server/NativeDaemonConnector.java。该类用于接收来自Volume.cpp 发来的SD卡挂载消息并向上传递。

7.  MountService:
      位于frameworks/base/services/java/com.android.server/MountService.java。MountService是一个服务类，该服务是系统服务，提供对外部存储设备的管理、查询等。在外部存储设备状态发生变化的时候，该类会发出相应的通知给上层应用。在Android系统中这是一个非常重要的类。

8. StorageManaer:
     位于frameworks/base/core/java/andriod/os/storage/StorageManager.java。在该类的说明中有提到，该类是系统存储服务的接口。在系统设置中，有Storage相关项，同时Setting也注册了该类的监听器。而StorageManager又将自己的监听器注册到了MountService中，因此该类主要用于上层应用获取SD卡状态。

三、典型流程描述 (SD卡挂载流程)

        整个过程从Kernel检测到SD卡插入事件开始，之前的一些硬件中断的触发以及driver的加载这里并不叙述，一直到SD卡挂载消息更新到“Android——系统设置——存储”一项中。
       1.    Kernel发出SD卡插入uevent。
       2.    NetlinkHandler::onEvent()接收内核发出的uevent并进行解析。
       3.    VolumeManager::handlBlockEvent()处理经过第二步处理后的事件。
       4.    接下来调用DirectVolume:: handleBlockEvent()。
              在该方法中主要有两点需要注意：
              第一，程序首先会遍历mPath容器，寻找与event对应的sysfs_path是否存在与mPath容器中。
              第二，针对event中的action有4种处理方式：Add,Removed,Change,Noaction 。
              例如：在Add action中会有如下操作(因为我们这里所讲的是SD卡的挂载流程，因此以Add来说明),首先创建设备节点，其次对disk和partition两种格式的设备分别进行处理。SD卡属于disk类型。
       5.    经过上一步之后会调用DirectVolume::handleDiskAdded()方法，在该方法中会广播disk insert消息。
       6.    SocketListener::runListener会接收DirectVolume::handleDiskAdded()广播的消息。该方法主要完成对event中数据的获取，通过Socket。(PS:这里的SocketListener.cpp位于Android源码/system/core/libsysutils/src/中，后文的FramworkListener.cpp也是，之前自己找了很久 T_T)
       7.    调用FrameworkListener::onDataAvailable()方法处理接收到的消息内容。
       8.    FrameworkListener::dispatchCommand()该方法用于分发指令。
       9.    在FrameworkListener::dispatchCommand()方法中，通过runCommand()方法去调用相应的指令。
      10.   在/system/vold/CommandListener.cpp中有runCommand()的具体实现。在该类中可以找到这个方法：CommandListener::VolumeCmd::runCommand()，从字面意思上来看这个方法就是对Volume分发指令的解析。该方法中会执行“mount”函数：vm->mountVolume(arg[2])。
     11.    mountVolume(arg[2])在VolumeManager::mountVolume()中实现，在该方法中调用v->mountVol()。
     12.    mountVol()方法在Volume::mountVol()中实现，该函数是真正的挂载函数。(在该方法中，后续的处理都在该方法中，在Mount过程中会广播相应的消息给上层，通过setState()函数。)
     13.    setState(Volume::Checking);广播给上层，正在检查SD卡，为挂载做准备。
     14.    Fat::check();SD卡检查方法，检查SD卡是否是FAT格式。
     15.    Fat::doMount()挂载SD卡。
     至此，SD的挂载已算初步完成，接下来应该将SD卡挂载后的消息发送给上层，在13中也提到过，在挂载以及检查的过程中其实也有发送消息给上层的。
     16.    MountService的构造函数中会开启监听线程，用于监听来自vold的socket信息。
              Thread thread = new Thread(mConnector,VOLD_TAG); thread.start();
     17.    mConnector是NativeDaemonConnector的对象，NativeDaemonConnector继承了Runnable并Override了run方法。在run方法中通过一个while(true)调用ListenToSocket()方法来实现实时监听。
     18.    在ListenToSocket()中，首先建立与Vold通信的Socket Server端，然后调用MountService中的onDaemonConnected()方法。(PS:Java与Native通信可以通过JNI，那么Native与Java通信就需要通过Socket来实现了。Android中Native与Frameworks通信  这篇文章中有简介，感兴趣的朋友可以参考一下)
     19.    onDaemonConnected()方法是在接口INativeDaemonConnectorCallbacks中定义的，MountService实现了该接口并Override了onDaemonConnected()方法。该方法开启一个线程用于更新外置存储设备的状态，主要更新状态的方法也在其中实现。
     20.    然后回到ListenToSocket中，通过inputStream来获取Vold传递来的event，并存放在队列中。
     21.    然后这些event会在onDaemonConnected()通过队列的”队列.take()”方法取出。并根据不同的event调用updatePublicVolumeState()方法，在该方法中调用packageManagerService中的updateExteralState()方法来更新存储设备的状态。(注：这里不太理解packageManagerService中的unloadAllContainers(args)方法)
     22.    更新是通过packageHelper.getMountService().finishMediaUpdate()方法来实现的。
     23.    在updatePublicVolumeState()方法中，更新后会执行如下代码：
              bl.mListener.onStorageStateChanged();
              在Android源码/packages/apps/Settings/src/com.android.settings.deviceinfo/Memory.java代码中，实现了StorageEventListener 的匿名内部类，并Override了onStorageStateChanged();方法。因此在updatePublicVolumeState()中调用onStorageStateChanged();方法后，Memory.java中也会收到。在Memory.java中收到以后会在Setting界面进行更新,系统设置——存储中会更新SD卡的状态。从而SD卡的挂载从底层到达了上层。 

 四、Vold

1. Vold简介

     Vold的全称是volume daemon。主要负责系统对大容量存储设备(USB/SD)的挂载/卸载任务，它是一个守护进程，该进程支持这些存储外设的热插拔。自Android 2.2开始，Vold升级为vold 2.0，配置文件路径在Android 4.0之后变为/etc/vold.fstab。

2.Vold工作流程

    Vold的工作流程大致可以分为三个部分:创建监听、引导、事件处理。

     (1)创建监听

     创建监听指的是创建监听链接，一方面用于监听来自内核的uevent，另一方面用于监听来自上层的控制命令，这些命令包括控制SD卡的挂载与卸载，这里所说的链接也就是socket。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
             Socket vold stream 0660 root mount
             Iprio be 2

     这样系统会在启动的时候创建与上层通信的socket，此socket name为"vold"。

      在Android 4.0源码/system/vold路径下的main.cpp<NetlinkManager::start():socket(PF_NETLINK,SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT) >中创建了与内核通信的socket。在main.cpp中通过实例化VolumeManager和NetlinkManager时创建。

     (2)引导

     Vold进程启动时候会对现有的外部存储设备进行检查。首先加载并解析vold.fstab，并检查挂载点是否已被挂载。然后执行SD卡的挂载，最后处理USB大容量存储。因为系统是按行解析的，通过查看vold.fstab可以很清楚的知道这一点。
vold.fatab中最重要的语句：

dev_mount sdcard /mnt/sdcard auto /devices/platform/rk29_sdmmc.0/mmc_host/mmc0
dev_mount       <lable>     <mount_point>           <part>                   <sysfs_path…>
挂载命令            标签                挂载点              第几个分区              设备的sysfs paths
注：
       第几个分区：如果为auto则表示第1个分区。
       参数之间不能有空格，只能以tab为间隔(注意：这里为了对齐因此采用空格隔开，如果自行修改vold.fstab之后加以空格的话系统会识别不到的)。
       如果vold.fstab解析无误，VolueManager将创建DirectVolume，若vold.fstab解析不存在或者打开失败，Vold将会读取Linux内核中的参数，此时如果参数中存在SDCARD(也就是SD的默认路径)，VolumeManager则会创建AutoVolume，如果不存在这个默认路径那么就不会创建。

     (3)事件处理

     通过对两个socket的监听，完成对事件的处理以及对上层应用的响应。

       a) Kernel发出uevent
       NetlinkManager检测到kernel发出的uevent，解析后调用NetlinkHandler::onEvent()方法。该方法会分别处理不同的事件，这里重要的事件有：
       “block”事件主要指Volume的mount、unmount、createAsec等。由VolumeManager的handleBlockEvent(evt)来处理，根据多态性最终将会调用AutoVolume或者DirectVolume的handleBlockEvent方法来处理。
       “switch”事件主要指Volume的connet、disconnet等。根据相关操作，改变设备参数(设备类型、挂载点等)通过CommandListener告知FrameWork层。

       b) FrameWork发出控制命令
       与a)相反，CommandListener检测到FrameWork层的命令(MountService发出的命令)调用VolumeManager的函数，VolumeManager找出对应的Volume，调用Volume函数去挂载/卸载操作。而Volume类中的相关操作最终通过调用Linux函数完成。

五、Vold用户态

1. NetlinkManager

    NetlinkManager负责与Kernel交互，通过PF_NETLINK来现。

    Vlod启动代码如下(/system/vold/main.cpp)：   

   

int main() {

    VolumeManager *vm;
    CommandListener *cl;
    NetlinkManager *nm;

    SLOGI("Vold 2.1 (the revenge) firing up");

    mkdir("/dev/block/vold", 0755);

    /* Create our singleton managers */
    if (!(vm = VolumeManager::Instance())) {
        SLOGE("Unable to create VolumeManager");
        exit(1);
    };

    if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {
        SLOGE("Unable to create NetlinkManager");
        exit(1);
    };


    cl = new CommandListener();
    vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
    nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);

    if (vm->start()) {
        SLOGE("Unable to start VolumeManager (%s)", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    /* 解析/etc/vold.fstab文件，
     读取type， label, mount_point, part
     1) 构建DirectVolume对象 ：如果part为auto， 则调用dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, -1);
     2) 添加vold.fstab中定义的某一挂载项对应的sysfs_path到 DirectVolume对象的mPaths容器  dv->addPath(sysfs_path);
     3) 将这个DirectVolume 对象添加到 VolumeManager对象的容器mVolumes中   vm->addVolume(dv)；
    */
    if (process_config(vm)) {
        SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways", strerror(errno));
    }

    /*会调用NetlinkManager类的start()方法，它创建PF_NETLINK socket,
      并开启线程从此socket中读取数据*/
    if (nm->start()) {
        SLOGE("Unable to start NetlinkManager (%s)", strerror(errno));
        exit(1);
    }

#ifdef USE_USB_MODE_SWITCH
    SLOGE("Start Misc devices Manager...");
    MiscManager *mm;
    if (!(mm = MiscManager::Instance())) {
        SLOGE("Unable to create MiscManager");
        exit(1);
    };
    mm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
    if (mm->start()) {
        SLOGE("Unable to start MiscManager (%s)", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    G3Dev* g3 = new G3Dev(mm);
    g3->handleUsb();
    mm->addMisc(g3);
#endif
    coldboot("/sys/block"); // 冷启动，vold错过了一些uevent,重新触发。向sysfs的uevent文件写入”add\n” 字符也可以触发sysfs事件，相当执行了一次热插拔。

//    coldboot("/sys/class/switch");

    /*
     * Now that we're up, we can respond to commands
     */
    if (cl->startListener()) {
        SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    // Eventually we'll become the monitoring thread
    while(1) {
        sleep(1000);
    }

    SLOGI("Vold exiting");
    exit(0);
}

 

NetlinkManager的家族关系如下所示：

上图中的虚线为启动是的调用流程。
 (1) class NetlinkManager(在其start函数中创建了NetlinkHandler对象，并把创建的socket作为参数)

 (2)class NetlinkHandler: public NetlinkListener(实现了onEvent)
 (3) class NetlinkListener : public SocketListener (实现了onDataAvailable)
 (4) class SocketListener(实现了runListener，在一个线程中通过select查看哪些socket有数据，通过调用onDataAvailable来读取数据)

 2. NetlinkManager::start()

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;
    // 创建一个socket用于内核空间和用户空间的异步通信，监控系统的hotplug事件
    if ((mSock = socket(PF_NETLINK,
                        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;
    }
    // 利用新创建的socket实例化一个NetlinkHandler类对象，NetlinkHandler继承了类NetlinkListener，
    // NetlinkListener又继承了类SocketListener
    mHandler = new NetlinkHandler(mSock);
    if (mHandler->start()) {  //启动NetlinkHandler
        SLOGE("Unable to start NetlinkHandler: %s", strerror(errno));
        return -1;
    }
    return 0;
}

把socket作为参数创建了NetlinkHandler对象，然后启动NetlinkHandler。

int NetlinkHandler::start() {
    return this->startListener();
}

int SocketListener::startListener() {

    if (!mSocketName && mSock == -1) {
        SLOGE("Failed to start unbound listener");
        errno = EINVAL;
        return -1;
    } else if (mSocketName) {
        if ((mSock = android_get_control_socket(mSocketName)) < 0) {
            SLOGE("Obtaining file descriptor socket '%s' failed: %s",
                 mSocketName, strerror(errno));
            return -1;
        }
    }

    if (mListen && listen(mSock, 4) < 0) {
        SLOGE("Unable to listen on socket (%s)", strerror(errno));
        return -1;
    } else if (!mListen)
        mClients->push_back(new SocketClient(mSock, false));

    if (pipe(mCtrlPipe)) {
        SLOGE("pipe failed (%s)", strerror(errno));
        return -1;
    }

    if (pthread_create(&mThread, NULL, SocketListener::threadStart, this)) {
        SLOGE("pthread_create (%s)", strerror(errno));
        return -1;
    }

    return 0;
}

void *SocketListener::threadStart(void *obj) {
    SocketListener *me = reinterpret_cast<SocketListener *>(obj);

    me->runListener();
    pthread_exit(NULL);
    return NULL;
}

void SocketListener::runListener() {

    SocketClientCollection *pendingList = new SocketClientCollection();

    while(1) { // 死循环，一直监听
        SocketClientCollection::iterator it;
        fd_set read_fds;
        int rc = 0;
        int max = -1;

        FD_ZERO(&read_fds); //清空文件描述符集read_fds

        if (mListen) {
            max = mSock;
            FD_SET(mSock, &read_fds); //添加文件描述符到文件描述符集read_fds
        }

        FD_SET(mCtrlPipe[0], &read_fds); //添加管道的读取端文件描述符到read_fds
        if (mCtrlPipe[0] > max)
            max = mCtrlPipe[0];

        pthread_mutex_lock(&mClientsLock); //对容器mClients的操作需要加锁
        for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
            int fd = (*it)->getSocket();
            FD_SET(fd, &read_fds); ////遍历容器mClients的所有成员，调用内联函数getSocket()获取文件描述符，并添加到文件描述符集read_fds
            if (fd > max)
                max = fd;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
        // 等待文件描述符中某一文件描述符或者说socket有数据到来
        if ((rc = select(max + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL)) < 0) {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            SLOGE("select failed (%s)", strerror(errno));
            sleep(1);
            continue;
        } else if (!rc)
            continue;

        if (FD_ISSET(mCtrlPipe[0], &read_fds))
            break;
        if (mListen && FD_ISSET(mSock, &read_fds)) { //监听套接字处理
            struct sockaddr addr;
            socklen_t alen;
            int c;

            do {
                alen = sizeof(addr);
                c = accept(mSock, &addr, &alen); //接收链接请求，建立连接，如果成功c即为建立链接后的数据交换套接字,将其添加到mClient容器
            } while (c < 0 && errno == EINTR);
            if (c < 0) {
                SLOGE("accept failed (%s)", strerror(errno));
                sleep(1);
                continue;
            }
            pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
            mClients->push_back(new SocketClient(c, true));
            pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
        }

        /* Add all active clients to the pending list first */
        pendingList->clear();
        pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
        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);

        /* Process the pending list, since it is owned by the thread,
         * there is no need to lock it */
        while (!pendingList->empty()) { //非监听套接字处理
            /* Pop the first item from the list */
            it = pendingList->begin();
            SocketClient* c = *it;
            pendingList->erase(it);
            /* Process it, if false is returned and our sockets are
             * connection-based, remove and destroy it */
            // ****** onDataAvailable在NetlinkListener中实现*********
             if (!onDataAvailable(c) && mListen) {
                /* Remove the client from our array */
                pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
                for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
                    if (*it == c) {
                        mClients->erase(it);
                        break;
                    }
                }
                pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
                /* Remove our reference to the client */
                c->decRef();
            }
        }
    }
    delete pendingList;
}

          SocketListener::runListener是线程真正执行的函数：mListen成员用来判定是否监听套接字，Netlink套接字属于udp套接字，非监听套接字，该函数的主要功能体现在，如果该套接字有数据到来，就调用函数onDataAvailable读取数据。

3. NetlinkListener::onDataAvailable

bool NetlinkListener::onDataAvailable(SocketClient *cli)
{
    int socket = cli->getSocket();
    ssize_t count;

    // 从socket中读取kernel发送来的uevent消息
    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中实现
    }

    delete evt;
    return true;
}

4. NetlinkHandler::onEvent

void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {
    VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();
    const char *subsys = evt->getSubsystem();

    if (!subsys) {
        SLOGW("No subsystem found in netlink event");
        return;
    }

    if (!strcmp(subsys, "block")) {
        if(uEventOnOffFlag)
        {
            SLOGW("####netlink event  block ####");
            evt->dump();
        }
        vm->handleBlockEvent(evt);
#ifdef USE_USB_MODE_SWITCH
    } else if (!strcmp(subsys, "usb")
        || !strcmp(subsys, "scsi_device")) {
         SLOGW("subsystem found in netlink event");
        MiscManager *mm = MiscManager::Instance();
        mm->handleEvent(evt);
#endif
    }
}

 

5. uevent_kernel_multicast_recv

/**
 * Like recv(), but checks that messages actually originate from the kernel.
 */
ssize_t uevent_kernel_multicast_recv(int socket, void *buffer, size_t length) {
    struct iovec iov = { buffer, length };
    struct sockaddr_nl addr;
    char control[CMSG_SPACE(sizeof(struct ucred))];
    struct msghdr hdr = {
        &addr,
        sizeof(addr),
        &iov,
        1,
        control,
        sizeof(control),
        0,
    };

    ssize_t n = recvmsg(socket, &hdr, 0);
    if (n <= 0) {
        return n;
    }

    if (addr.nl_groups == 0 || addr.nl_pid != 0) {
        /* ignoring non-kernel or unicast netlink message */
        goto out;
    }

    struct cmsghdr *cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&hdr);
    if (cmsg == NULL || cmsg->cmsg_type != SCM_CREDENTIALS) {
        /* ignoring netlink message with no sender credentials */
        goto out;
    }

    struct ucred *cred = (struct ucred *)CMSG_DATA(cmsg);
    if (cred->uid != 0) {
        /* ignoring netlink message from non-root user */
        goto out;
    }

    return n;

out:
    /* clear residual potentially malicious data */
    bzero(buffer, length);
    errno = EIO;
    return -1;
}

 六、与Vold相关的Kernel态

• 用户态创建的netlink sock被kernel保存在：nl_table[sk->sk_protocol].mc_list
• Kernel态创建的netlink sock被kernel保存在：uevent_sock_list，上面的sk->sk_protocol为uevent_sock_list的协议, 二者只有协议一致才可以发送。

1. 创建kernel态sock

•  在用户态的socket创建方式（/system/vold/NetlinkManager.cpp）：
  

if ((mSock = socket(PF_NETLINK,
                    SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {
    SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
    return -1;
}

• 在Kernel的socket创建方式(/kernel/lib/kobject_uevent.c)：

static int uevent_net_init(struct net *net)
{
    struct uevent_sock *ue_sk;

    ue_sk = kzalloc(sizeof(*ue_sk), GFP_KERNEL);
    if (!ue_sk)
        return -ENOMEM;

    ue_sk->sk = netlink_kernel_create(net, NETLINK_KOBJECT_UEVENT,
                      1, NULL, NULL, THIS_MODULE);
    if (!ue_sk->sk) {
        printk(KERN_ERR
               "kobject_uevent: unable to create netlink socket!\n");
        kfree(ue_sk);
        return -ENODEV;
    }
    mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
    list_add_tail(&ue_sk->list, &uevent_sock_list);
    mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
    return 0;
}

      从上面的代码可知，此sock被创建之后，被增加到全局变量uevent_sock_list列表中，下面的分析围绕此列表进行。

• netlink_kernel_create函数原型：

struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net, int unit, unsigned int groups,
                         void (*input)(struct sk_buff *skb),
                         struct mutex *cb_mutex, struct module *module)

       1) struct net *net:是一个网络名字空间namespace，在不同的名字空间里面可以有自己的转发信息库，有自己的一套net_device等等。默认情况下都是使用init_net这个全局变量

       2) int unit: 表示netlink协议类型，如 NETLINK_KOBJECT_UEVENT

       3)  unsigned int groups: 组类型

       4) void (*input)(struct sk_buff *skb):参数input则为内核模块定义的netlink消息处理函数，当有消息到达这个netlink socket时，该input函数指针就会被调用。函数指针input的参数skb实际上就是函数netlink_kernel_create返回的 struct sock指针，sock实际是socket的一个内核表示数据结构，用户态应用创建的socket在内核中也会有一个struct sock结构来表示。

       5) struct mutex *cb_mutex: 互斥销

       6) struct module *module: 一般为THIS_MODULE

• struct sock

         用户态socket在kernel中的表示。

2. 相关数据结构

     相关数据结构如下图所示：

3. 发送消息给用户空间

  3.1 发送消息流程图

 

3.2 kobject_uevent_env

/**
 * kobject_uevent_env - send an uevent with environmental data
 *
 * @action: action that is happening
 * @kobj: struct kobject that the action is happening to
 * @envp_ext: pointer to environmental data
 *
 * Returns 0 if kobject_uevent_env() is completed with success or the
 * corresponding error when it fails.
 */
int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,
               char *envp_ext[])
{
    struct kobj_uevent_env *env;
    const char *action_string = kobject_actions[action];
    const char *devpath = NULL;
    const char *subsystem;
    struct kobject *top_kobj;
    struct kset *kset;
    const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
    u64 seq;
    int i = 0;
    int retval = 0;
#ifdef CONFIG_NET
    struct uevent_sock *ue_sk;
#endif

    pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s\n",
         kobject_name(kobj), kobj, __func__);

    /* search the kset we belong to */
    top_kobj = kobj;
    while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)
        top_kobj = top_kobj->parent;

    if (!top_kobj->kset) {
        pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: attempted to send uevent "
             "without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj,
             __func__);
        return -EINVAL;
    }

    kset = top_kobj->kset;
    uevent_ops = kset->uevent_ops;

    /* skip the event, if uevent_suppress is set*/
    if (kobj->uevent_suppress) {
        pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent_suppress "
                 "caused the event to drop!\n",
                 kobject_name(kobj), kobj, __func__);
        return 0;
    }
    /* skip the event, if the filter returns zero. */
    if (uevent_ops && uevent_ops->filter)
        if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) {
            pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: filter function "
                 "caused the event to drop!\n",
                 kobject_name(kobj), kobj, __func__);
            return 0;
        }

    /* originating subsystem */
    if (uevent_ops && uevent_ops->name)
        subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj);
    else
        subsystem = kobject_name(&kset->kobj);
    if (!subsystem) {
        pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: unset subsystem caused the "
             "event to drop!\n", kobject_name(kobj), kobj,
             __func__);
        return 0;
    }

    /* environment buffer */
    env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);
    if (!env)
        return -ENOMEM;

    /* complete object path */
    devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL);
    if (!devpath) {
        retval = -ENOENT;
        goto exit;
    }

    /* default keys */
    retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);
    if (retval)
        goto exit;
    retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);
    if (retval)
        goto exit;
    retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);
    if (retval)
        goto exit;

    /* keys passed in from the caller */
    if (envp_ext) {
        for (i = 0; envp_ext[i]; i++) {
            retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]);
            if (retval)
                goto exit;
        }
    }

    /* let the kset specific function add its stuff */
    if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) {
        retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);
        if (retval) {
            pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent() returned "
                 "%d\n", kobject_name(kobj), kobj,
                 __func__, retval);
            goto exit;
        }
    }

    /*
     * Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper
     * events to userspace during automatic cleanup. If the object did
     * send an "add" event, "remove" will automatically generated by
     * the core, if not already done by the caller.
     */
    if (action == KOBJ_ADD)
        kobj->state_add_uevent_sent = 1;
    else if (action == KOBJ_REMOVE)
        kobj->state_remove_uevent_sent = 1;

    /* we will send an event, so request a new sequence number */
    spin_lock(&sequence_lock);
    seq = ++uevent_seqnum;
    spin_unlock(&sequence_lock);
    retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)seq);
    if (retval)
        goto exit;

#if defined(CONFIG_NET)
    /* send netlink message */
    mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
    list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) {
        struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk;
        struct sk_buff *skb;
        size_t len;

        /* allocate message with the maximum possible size */
        len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2;
        skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL);
        if (skb) {
            char *scratch;

            /* add header */
            scratch = skb_put(skb, len);
            sprintf(scratch, "%s@%s", action_string, devpath); //action_string+devpath

            /* copy keys to our continuous event payload buffer */
            for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) {
                len = strlen(env->envp[i]) + 1;
                scratch = skb_put(skb, len);
                strcpy(scratch, env->envp[i]);
            }

            NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;
            retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb,
                                0, 1, GFP_KERNEL,
                                kobj_bcast_filter,
                                kobj);
            /* ENOBUFS should be handled in userspace */
            if (retval == -ENOBUFS)
                retval = 0;
        } else
            retval = -ENOMEM;
    }
    mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
#endif

    /* call uevent_helper, usually only enabled during early boot */
    if (uevent_helper[0] && !kobj_usermode_filter(kobj)) {
        char *argv [3];

        argv [0] = uevent_helper;
        argv [1] = (char *)subsystem;
        argv [2] = NULL;
        retval = add_uevent_var(env, "HOME=/");
        if (retval)
            goto exit;
        retval = add_uevent_var(env,
                    "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");
        if (retval)
            goto exit;

        retval = call_usermodehelper(argv[0], argv,
                         env->envp, UMH_WAIT_EXEC);
    }

exit:
    kfree(devpath);
    kfree(env);
    return retval;
}

 

/**
 * kobject_uevent - notify userspace by sending an uevent
 *
 * @action: action that is happening
 * @kobj: struct kobject that the action is happening to
 *
 * Returns 0 if kobject_uevent() is completed with success or the
 * corresponding error when it fails.
 */
int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)
{
    return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);
}

3.3 netlink_broadcast_filtered

int netlink_broadcast_filtered(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid,
    u32 group, gfp_t allocation,
    int (*filter)(struct sock *dsk, struct sk_buff *skb, void *data),
    void *filter_data)
{
    struct net *net = sock_net(ssk);
    struct netlink_broadcast_data info;
    struct hlist_node *node;
    struct sock *sk;

    skb = netlink_trim(skb, allocation);

    info.exclude_sk = ssk;
    info.net = net;
    info.pid = pid;
    info.group = group;
    info.failure = 0;
    info.delivery_failure = 0;
    info.congested = 0;
    info.delivered = 0;
    info.allocation = allocation;
    info.skb = skb;
    info.skb2 = NULL;
    info.tx_filter = filter;
    info.tx_data = filter_data;

    /* While we sleep in clone, do not allow to change socket list */

    netlink_lock_table();
         // 向nl_table[ssk->sk_protocol].mc_list中的每个sock发送此netlink消息
    sk_for_each_bound(sk, node, &nl_table[ssk->sk_protocol].mc_list)
        do_one_broadcast(sk, &info);

    consume_skb(skb);

    netlink_unlock_table();

    if (info.delivery_failure) {
        kfree_skb(info.skb2);
        return -ENOBUFS;
    } else
        consume_skb(info.skb2);

    if (info.delivered) {
        if (info.congested && (allocation & __GFP_WAIT))
            yield();
        return 0;
    }
    return -ESRCH;
}

        static struct netlink_table *nl_table；是全局变量，它维护了用户态创建的所有netlink sock，按协议分类，每种协议一个链表mc_list。它在函数netlink_proto_init中被初始化，向nl_table[sk->sk_protocol].mc_list中增加sock的调用流程如下(kernel/net/netlink/af_netlink.c)：

 

3.4 do_one_broadcast

static inline int do_one_broadcast(struct sock *sk,
                   struct netlink_broadcast_data *p)
{
    struct netlink_sock *nlk = nlk_sk(sk);
    int val;

    if (p->exclude_sk == sk)
        goto out;

    if (nlk->pid == p->pid || p->group - 1 >= nlk->ngroups ||
        !test_bit(p->group - 1, nlk->groups))
        goto out;

    if (!net_eq(sock_net(sk), p->net))
        goto out;

    if (p->failure) {
        netlink_overrun(sk);
        goto out;
    }

    sock_hold(sk);
    if (p->skb2 == NULL) {
        if (skb_shared(p->skb)) {
            p->skb2 = skb_clone(p->skb, p->allocation);
        } else {
            p->skb2 = skb_get(p->skb);
            /*
             * skb ownership may have been set when
             * delivered to a previous socket.
             */
            skb_orphan(p->skb2);
        }
    }
    if (p->skb2 == NULL) {
        netlink_overrun(sk);
        /* Clone failed. Notify ALL listeners. */
        p->failure = 1;
        if (nlk->flags & NETLINK_BROADCAST_SEND_ERROR)
            p->delivery_failure = 1;
    } else if (p->tx_filter && p->tx_filter(sk, p->skb2, p->tx_data)) {
        kfree_skb(p->skb2);
        p->skb2 = NULL;
    } else if (sk_filter(sk, p->skb2)) {
        kfree_skb(p->skb2);
        p->skb2 = NULL;
    } else if ((val = netlink_broadcast_deliver(sk, p->skb2)) < 0) {
        netlink_overrun(sk);
        if (nlk->flags & NETLINK_BROADCAST_SEND_ERROR)
            p->delivery_failure = 1;
    } else {
        p->congested |= val;
        p->delivered = 1;
        p->skb2 = NULL;
    }
    sock_put(sk);

out:
    return 0;
}

3.5 netlink_broadcast_deliver

static inline int netlink_broadcast_deliver(struct sock *sk,
                        struct sk_buff *skb)
{
    struct netlink_sock *nlk = nlk_sk(sk);

    if (atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) <= sk->sk_rcvbuf &&
        !test_bit(0, &nlk->state)) {
        skb_set_owner_r(skb, sk);
        skb_queue_tail(&sk->sk_receive_queue, skb);
        sk->sk_data_ready(sk, skb->len);
        return atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) > sk->sk_rcvbuf;
    }
    return -1;
}

 

 

 

 

 参考文献：

1. http://blog.csdn.net/magicyu2/article/details/6974074

2. http://blog.csdn.net/wangll9/article/details/7346363