Android Hal 啟動過程--以 broadcastradio hal2.0 為例

概述

1. broadcastradio hal2 的 Android 源碼位于 hardware/interfaces/broadcastradio 目錄下
2. hal 進程作為服務端，調用 open/mmap/ioctol 系統接口使用 Binder IPC ，向 HIDL Service Manager 注冊服務，frameworks 會在應用軟件調用相關接口時去 HIDL 的 ServiceManager 找 hal 層的服務，如果找到，則順利調用到 hal 層，否則，報錯。
3. hal 層進程注冊到 hwbinder 過程很復雜，這里只去除了如何向 Hwbinder 注冊，以及 Binder IPC 通信過程，只專注于 hal 層和 frameworks 之間接口調用，后續會繼續追蹤 hal 層的服務句柄到底是怎么傳遞到 HIDL 服務手里的。

一、拉起 hal 進程

1. init 進程負責拉起 hal 進程

// system/core/init/init.cpp
static void LoadBootScripts(ActionManager& action_manager, ServiceList& service_list) {
    Parser parser = CreateParser(action_manager, service_list);

    std::string bootscript = GetProperty("ro.boot.init_rc", "");
    if (bootscript.empty()) {
        parser.ParseConfig("/init.rc");
        if (!parser.ParseConfig("/system/etc/init")) {
            late_import_paths.emplace_back("/system/etc/init");
        }
        ...

        // 會將 /vendor/etc/init 文件夾所有 rc 文件都拉來
        if (!parser.ParseConfig("/vendor/etc/init")) {
            late_import_paths.emplace_back("/vendor/etc/init");
        }
    } else {
        parser.ParseConfig(bootscript);
    }
}

2. broadcastradiohal 的 rc 文件

// hardware/interfaces/broadcastradio/2.0/default/android.hardware.broadcastradio@2.0-service.rc
// 該文件會在編譯后拷貝到 /vendor/etc/init/ 目錄下
service broadcastradio-hal2 /vendor/bin/hw/android.hardware.broadcastradio@2.0-service
    class hal
    user audioserver
    group audio

二、hal 進程啟動

1. hal 注冊服務

// hardware/interfaces/broadcastradio/2.0/default/service.cpp
int main(int /* argc */, char** /* argv */) {

    BroadcastRadio broadcastRadio(gAmFmRadio);

    // 向 HidlService 注冊 broadcastRadio 的服務
    auto status = broadcastRadio.registerAsService();
    CHECK_EQ(status, android::OK) << "Failed to register Broadcast Radio HAL implementation";

    return 1;  // joinRpcThreadpool shouldn't exit
}

2. 注冊接口的配置文件

// manifest.xml 注冊配置文件
<hal format="hidl">
    <name>android.hardware.broadcastradio</name>
    <transport>hwbinder</transport>
    <version>2.0</version>
    <interface>
        <name>IBroadcastRadio</name>
        <instance>default</instance>
    </interface>
</hal>

• 該文件可以在 device 目錄下和其他 hal 層接口一起設置，也可以在 hal 源碼目錄下單獨設置，如果是后者，則需要在 Android.bp 文件中指明注冊的配置文件。
• 注冊的服務名為 android.hardware.broadcastradio@2.0::IBroadcastRadio

3. hal 層服務器創建
   在 Android hal 中，hardware/interfaces/broadcastradio/2.0/default/ 目錄下都是接口，雖然說具體開發確實也是實現這個文件夾下的文件，但是實際上，會被 Android 使用 hidl-gen 工具生成最終的 hal 層服務器和客戶端，比如在 auto status = broadcastRadio.registerAsService(); 注冊服務代碼就在生成的 HIDL 服務器代碼中

// out/soong/.intermediates/hardware/interfaces/broadcastradio/2.0/android.hardware.broadcastradio@2.0_genc++/gen/android/hardware/broadcastradio/2.0/BroadcastRadioAll.cpp
::android::status_t IBroadcastRadio::registerAsService(const std::string &serviceName) {
    ::android::hardware::details::onRegistration("android.hardware.broadcastradio@2.0", "IBroadcastRadio", serviceName);

    const ::android::sp<::android::hidl::manager::V1_0::IServiceManager> sm
            = ::android::hardware::defaultServiceManager();
    if (sm == nullptr) {
        return ::android::INVALID_OPERATION;
    }
    ::android::hardware::Return<bool> ret = sm->add(serviceName.c_str(), this);
    return ret.isOk() && ret ? ::android::OK : ::android::UNKNOWN_ERROR;
}

4. HIDL broadcastradio 服務進程向 HIDL ServiceManager 注冊服務

// 該 broadcastradio 的引用和唯一標識名保存位置
// system/hwservicemanager/ServiceManager.h
struct ServiceManager : public IServiceManager, hidl_death_recipient {
    ...
    Return<bool> add(const hidl_string& name,
                     const sp<IBase>& service) override;
    std::map<
        std::string, // package::interface e.x. "android.hidl.manager@1.0::IServiceManager"
        PackageInterfaceMap
    > mServiceMap; 
}
// ServiceManager.cpp
Return<bool> ServiceManager::add(const hidl_string& name, const sp<IBase>& service) {
    ...
    const HidlService *hidlService = ifaceMap.lookup(name);
    if (hidlService == nullptr) {
        ifaceMap.insertService(
            std::make_unique<HidlService>(fqName, name, service, callingContext.pid));
    } else {
        hidlService->setService(service, callingContext.pid);
    }
}

三、frameworks 層調用 hal 層服務

1. 查看 HIDL 服務器是否有 hal 層進程接口

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/broadcastradio/hal2/BroadcastRadioService.java
    private static @NonNull List<String> listByInterface(@NonNull String fqName) {
        try {
            IServiceManager manager = IServiceManager.getService();
            ..
            List<String> list = manager.listByInterface(fqName);
            return list;
        } catch (RemoteException ex) {
            ...
        }
    }

2. RadioModule 模塊加載 hal 層服務接口，即獲取 hal 進程對應的 broadcastradio hal 服務的引用

private RadioModule(@NonNull IBroadcastRadio service,
        @NonNull RadioManager.ModuleProperties properties) {
    mProperties = Objects.requireNonNull(properties);
    mService = Objects.requireNonNull(service);
}
public static @Nullable RadioModule tryLoadingModule(int idx, @NonNull String fqName) {
    ...
    return new RadioModule(service, prop);
}

3. frameworks 打開與 hal 層的會話

public @NonNull TunerSession openSession(@NonNull android.hardware.radio.ITunerCallback userCb) throws RemoteException {
    ...
    synchronized (mService) {
        mService.openSession(cb, (result, session) -> {
            hwSession.value = session;
            halResult.value = result;
        });
    }
    ...
}

自此，radio 的 frameworks 和 hal 進程通信通道構建完成