Android热插拔事件处理流程--Vold
发布日期:2021-09-29 04:02:22 浏览次数:0 分类:技术文章

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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 = NULLconst char *subsystem; struct kobject *top_kobj; struct kset *kset; const struct kset_uevent_ops *uevent_ops; u64 seq; int i = 0int 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 = 1else 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.

2.

 

           

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