Android HAL模組的載入過程

DroidMind發表於2018-12-18
Android
每個硬體抽象模組都對應一個動態連結庫，這個是廠商提供的，存放在預設的路徑下；HAL在需要的時候會去匹配和載入動態連結庫。 下面我們來看看HAL動態連結庫的匹配和載入過程。

一、HAL模組的命名規範

每個模組對應的動態連結庫的名字是遵循HAL的命名規範的，這樣廠商在開發HAL模組只需要按照這個規範命名就可以了。

硬體抽象模組的動態連結庫檔名命名規範定義在：/hardware/libhardware/hardware.c：

static const char *variant_keys[] = {
    "ro.hardware",  /* This goes first so that it can pick up a different
                       file on the emulator. */
    "ro.product.board",
    "ro.board.platform",
    "ro.arch"
};
//後面會用到
static const int HAL_VARIANT_KEYS_COUNT =
    (sizeof(variant_keys)/sizeof(variant_keys[0]));
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HAL會按照variant_keys[]定義的屬性名稱的順序逐一來讀取屬性值prop，若值存在，則查詢對應的<MODULE_ID>.<prop>.so是否存在。 

如果沒有讀取到任何屬性值，則使用<MODULE_ID>.default.so 作為預設的動態連結庫檔名來載入硬體模組。 在程式碼中，獲取上面屬性陣列裡面的屬性值的方法是通過property_get(prop_name, prop, NULL)來實現的，通過屬性名稱得到對應的屬性值。 

我們也可以通過命令列來檢視相應的屬性名稱的屬性值：

adb shell
su
getprop ro.hardware
getprop ro.product.board
getprop ro.board.platform 
getprop ro.arch
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Android HAL模組的載入過程

二、HAL模組的存放路徑規範

HAL模組的存放路徑是有規範的。HAL規定了2個硬體模組動態共享庫的存放路徑，定義在/hardware/libhardware/hardware.c：

/** Base path of the hal modules */
#if defined(__LP64__)
#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib64/hw"
#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib64/hw"
#else
#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"
#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib/hw"
#endif
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所以，硬體模組的共享庫必須放在/system/lib/hw 或者 /vendor/lib/hw 這2個路徑下的其中一個。 

Android HAL模組的載入過程

HAL在載入所需的共享庫的時候，會先檢查HAL_LIBRARY_PATH2路徑下面是否存在目標庫；如果沒有，繼續檢查HAL_LIBRARY_PATH1路徑下面是否存在。具體實現在函式hw_module_exists, /hardware/libhardware/hardware.c，這個後面具體分析。

三、HAL模組匹配和載入流程

應用開啟HAL庫的入口函式為hw_get_module,具體實現在檔案hardware/libhardware/hardware.c，下面我們具體來分析。

int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module)
{
    return hw_get_module_by_class(id, NULL, module);
}
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hw_get_module實際上呼叫了hw_get_module_by_class來執行實際的工作。

int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,
                           const struct hw_module_t **module)
{
    int i = 0;
    char prop[PATH_MAX] = {0};
    char path[PATH_MAX] = {0};
    char name[PATH_MAX] = {0};
    char prop_name[PATH_MAX] = {0};

    //根據id生成module name，這裡inst為NULL
	// 假如id為gps，所以name為gps
    if (inst)
        snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);
    else
        strlcpy(name, class_id, PATH_MAX);

    // 得到屬性名prop_name為ro.hardware.gps
    snprintf(prop_name, sizeof(prop_name), "ro.hardware.%s", name);
    // 通過這個屬性名稱得到對應的屬性值
	if (property_get(prop_name, prop, NULL) > 0) {
        //檢查目標模組共享庫是否存在
        if (hw_module_exists(path, sizeof(path), name, prop) == 0) {
            goto found; //存在，找到了
        }
    }

    //逐一查詢variant_keys陣列定義的屬性名稱對應的屬性值
    for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT; i++) {
        if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {
            continue;
        }
        //檢查目標模組共享庫是否存在
        if (hw_module_exists(path, sizeof(path), name, prop) == 0) {
            goto found;
        }
    }
    //沒有找到，嘗試預設variant名稱為default的共享庫
    /* Nothing found, try the default */
    if (hw_module_exists(path, sizeof(path), name, "default") == 0) {
        goto found;
    }

    return -ENOENT;

found:
    /* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try
     * to load a different variant. */
    return load(class_id, path, module); //執行載入和解析共享庫的工作
}
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下面看看hw_module_exists方法

// path：就是上面指定的兩個路徑
// name：其實對應上面提到的MODULE_ID，也就是模組名稱
// subname: 對應從上面提到的屬性值prop

static int hw_module_exists(char *path, size_t path_len, const char *name,
                            const char *subname)
{
    //檢查/vendor/lib/hw路徑下是否存在目標模組
	// 假如模組名稱為gps, 屬性值為msm8974，所以模組名為：/vendor/lib/hw/gps.msm8974.so
    snprintf(path, path_len, "%s/%s.%s.so",
             HAL_LIBRARY_PATH2, name, subname);
    if (access(path, R_OK) == 0)
        return 0;
    //檢查/system/lib/hw路徑下是否存在目標模組
	//假如模組名稱為gps, 屬性值為msm8974，所以模組名為：/system/lib/hw/gps.msm8974.so
    snprintf(path, path_len, "%s/%s.%s.so",
             HAL_LIBRARY_PATH1, name, subname);
    if (access(path, R_OK) == 0)
        return 0;

    return -ENOENT;
}
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Android HAL模組的載入過程

找到對應的HAL so庫之後，下面就是下載這個庫，下面看看load(class_id, path, module)方法。

static int load(const char *id,
        const char *path,
        const struct hw_module_t **pHmi)
{
    int status = -EINVAL;
    void *handle = NULL;
    struct hw_module_t *hmi = NULL;

    /*
     * load the symbols resolving undefined symbols before
     * dlopen returns. Since RTLD_GLOBAL is not or'd in with
     * RTLD_NOW the external symbols will not be global
     */
    //使用dlopen開啟path定義的目標共享庫，得到庫檔案的控制程式碼handle
    handle = dlopen(path, RTLD_NOW);
    if (handle == NULL) {
        //出錯，通過dlerror獲取錯誤資訊
        char const *err_str = dlerror();
        ALOGE("load: module=%s\n%s", path, err_str?err_str:"unknown");
        status = -EINVAL;
        goto done;
    }

    /* Get the address of the struct hal_module_info. */
    const char *sym = HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR; //"HMI"
    //使用dlsym找到符號為“HMI”的地址，這裡應該是hw_module_t結構體的地址；並且賦給hmi
    hmi = (struct hw_module_t *)dlsym(handle, sym);
    if (hmi == NULL) {
        ALOGE("load: couldn't find symbol %s", sym);
        status = -EINVAL;
        goto done;
    }

    /* Check that the id matches */
    //檢查模組id是否匹配
    if (strcmp(id, hmi->id) != 0) {
        ALOGE("load: id=%s != hmi->id=%s", id, hmi->id);
        status = -EINVAL;
        goto done;
    }
    //儲存共享庫檔案的控制程式碼
    hmi->dso = handle;

    /* success */
    status = 0;

    done:
    if (status != 0) {
        hmi = NULL;
        if (handle != NULL) {
            dlclose(handle);
            handle = NULL;
        }
    } else {
        ALOGV("loaded HAL id=%s path=%s hmi=%p handle=%p",
                id, path, *pHmi, handle);
    }
    //返回得到的hw_module_t結構體的指標
    *pHmi = hmi;

    return status;
}
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參考文獻：

https://blog.csdn.net/yangwen123/article/details/12040909

https://www.jianshu.com/p/0d155f267589


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