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Android 2.3 SD卡挂载流程浅析(三)

 
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在前面两篇博文《Android 2.3 SD卡挂载流程浅析(一)》《Android 2.3 SD卡挂载流程浅析(二)》中,主要简单介绍了SD卡的挂载流程以及所涉及的关键文件。在《Android 2.3 SD卡挂载流程浅析(三)》中,将简要介绍Android 2.3中Vold的运行机制,并从接收内核uevent开始介绍程序调用流程。

1. Vold

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,之前的配置文件路径在system/etc/vold.conf,Android 2.3之后变为system/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。

在Android 2.3源码/system/vold路径下的main.cpp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/goldfish_mmc.0 /devices/platform/msm_sdcc.2/mmc_host/mmc1

dev_mount <lable> <mount_point> <part> <sysfs_path…>
挂载命令 标签 挂载点 子分区个数 挂载路径
注:
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。
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。

这里再次贴上这张流程图:



3.SD卡挂载流程代码浅析
这里只是简要的分析SD卡挂载过程中重要的代码调用,并没有深入分析代码,因为这一部分网上已有牛人比较详尽的分析了,后面我会贴出这些参考文章。
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
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。

在经过了上面步骤之后,SD卡的挂载的消息已经从底层到达了上层。这是自己在网上查找资料同时一边跟踪代码后得出的结论,其中可能还有很多不正确的地方,也有很多自己没有理解的地方,希望大家能够帮忙指正,感激不尽。
后续将继续分析SD挂载广播的发出流程,以及SD卡挂载程序调用流程图。

在前面两篇博文《Android 2.3 SD卡挂载流程浅析(一)》《Android 2.3 SD卡挂载流程浅析(二)》中,主要简单介绍了SD卡的挂载流程以及所涉及的关键文件。在《Android 2.3 SD卡挂载流程浅析(三)》中,将简要介绍Android 2.3中Vold的运行机制,并从接收内核uevent开始介绍程序调用流程。

1. Vold

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,之前的配置文件路径在system/etc/vold.conf,Android 2.3之后变为system/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。

在Android 2.3源码/system/vold路径下的main.cpp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/goldfish_mmc.0 /devices/platform/msm_sdcc.2/mmc_host/mmc1

dev_mount <lable> <mount_point> <part> <sysfs_path…>
挂载命令 标签 挂载点 子分区个数 挂载路径
注:
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。
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。

这里再次贴上这张流程图:



3.SD卡挂载流程代码浅析
这里只是简要的分析SD卡挂载过程中重要的代码调用,并没有深入分析代码,因为这一部分网上已有牛人比较详尽的分析了,后面我会贴出这些参考文章。
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
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。

在经过了上面步骤之后,SD卡的挂载的消息已经从底层到达了上层。这是自己在网上查找资料同时一边跟踪代码后得出的结论,其中可能还有很多不正确的地方,也有很多自己没有理解的地方,希望大家能够帮忙指正,感激不尽。
后续将继续分析SD挂载广播的发出流程,以及SD卡挂载程序调用流程图。
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