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android treble项目&&HIDL学习总结

发布于2021-09-04 19:04 阅读(771) 评论(0) 点赞(27) 收藏(2)

文章目录

概念介绍

Treble项目—HIDL产生背景，独立升级framework需求

Android Ｏ（8.0）重新设计了 Android 操作系统框架，在一个名为Treble的项目中，以便让制造商能够以更低的成本更轻松、更快速地将设备更新到新版 Android 系统。在这种新架构中，HAL 接口定义语言HIDL指定了 HAL 和其用户之间的接口，让用户能够替换 android framework，而无需重新编译 HAL。
在这里插入图片描述

HIDL概念—HAL 接口定义语言，目标framework和HAL解耦

HIDL： HAL 接口定义语言HAL interface definition language。在 Android 8.0 中被全面使用，用于在可以独立编译的代码库之间进行通信的系统，定义Android Framework与Android HAL实现之间的接口。把framework和hal隔离，目的是使 Android 可以在不重新编译 HAL 的情况下对 Framework 进行 OTA 升级（OTA：Over The Air，一种远程无线升级技术，在线升级系统）。
在这里插入图片描述
HIDL与AIDL比较类似，底层也是基于binder机制。但是也有稍微不一样的地方。为了支持HIDL，Android 对BInder做了一定程度的修改，/dev/hwbinder。

HIDL的两种模式—Passthrough直通 / Binderized绑定

为了将以往设备的 Android 版本更新到 Android O，开发者需要将传统的 HAL 封装到新的 HIDL 接口中，这个接口为 HAL 提供了 Binder 模式以及 Passthrough 模式。
（1）Passthrough直通模式：对原先HAL的包装，老版本HAL的兼容，最终的binder service 跟binder client都是活在同一个进程当中，仅对 C++ 客户端与实现适用。
（2）Binderized绑定模式：Binder化的HAL，HAL都被写成了binder service，Android framework是binder client，两者再不同的上下文。
推出时即搭载了 Android 8.0 或后续版本的设备都必须只支持绑定式 HAL。如下图：
在这里插入图片描述

HIDL设计分析

HAL模块与package软件包（包含.hal文件）

每个HAL模块设计一个接口软件包package，可以具有子级，如 package.subpackage。已发布的 HIDL 软件包的根目录为 hardware/interfaces 或 vendor/vendorName。软件包名称在根目录下形成一个或多个子目录；定义同一个软件包的所有文件都位于同一目录下。
在这里插入图片描述软件包目扩展名为 .hal 的文件。每个文件均必须包含一个指定文件所属的软件包和版本的 package 语句。types.hal 文件（如果存在）并不定义接口，而是定义软件包中每个接口可以访问的数据类型。

.hal文件语法简介

https://source.android.google.cn/devices/architecture/hidl/code-style
HIDL 语言与 C 语言类似。

注释：/** */ 表示文档注释（只用于类型、方法、字段和枚举值声明）;/* */ 表示多行注释;// 表示注释一直持续到行尾;
[empty] 表示该字词可能为空。
? 跟在文本或字词后，表示它是可选的。
... 表示包含零个或多个项、使用指定的分隔符号分隔的序列。HIDL 中不含可变参数。
逗号用于分隔序列元素。
分号用于终止各个元素，包括最后的元素。
大写字母是非终止符。
italics 是一个令牌系列，如 integer 或 identifier（标准 C 解析规则）。
constexpr 是 C 样式的常量表达式（例如 1 + 1 和 1L << 3）。
import_name 是软件包或接口名称，按 HIDL 版本控制中所述的方式加以限定。
小写 words 是文本令牌。

.hal文件（hidl-gen工具）编译转换.h/.cpp文件

hidl-gen 编译器会将 .hal 文件编译成一组 .h 和 .cpp 文件。 这些自动生成的文件可用来构建客户端/服务器实现链接到的共享库。用于构建此共享库的 Android.bp 文件由 hardware/interfaces/update-makefiles.sh 脚本自动生成。
在这里插入图片描述
IFoo.h ：描述 C++ 类中的纯 IFoo 接口；它包含 IFoo.hal 文件中的 IFoo 接口中所定义的方法和类型，类的命名空间包含软件包名称和版本号，客户端和服务器都包含此标头：客户端用它来调用方法，服务器用它来实现这些方法。
IHwFoo.h ：其中包含用于对接口中使用的数据类型进行序列化的函数的声明。开发者不得直接包含其标头（它不包含任何类）。
BpFoo.h ：从 IFoo 继承的类，可描述接口的 HwBinder 代理（客户端）实现。开发者不得直接引用此类。
BnFoo.h：保存对 IFoo 实现的引用的类，可描述接口的 HwBinder 服务器端实现。开发者不得直接引用此类。
FooAll.cpp ：包含 HwBinder 客户端和 HwBinder 服务器端的实现的类。当客户端调用接口方法时，代理会自动从客户端封送参数，并将事务发送到绑定内核驱动程序，该内核驱动程序会将事务传送到另一端的服务器端实现。

HIDL设计举例—hwc composer的分析

hwc composer是android里面对叠加器的加速，相关概念参考：https://blog.csdn.net/runafterhit/article/details/118884165
代码：http://androidxref.com/9.0.0_r3/xref/hardware/interfaces/graphics/composer/2.2/

composer相关源码分析

/hardware/interfaces/graphics/composer/2.2/
IComposer.hal：定义了composer模块的hal接口。

package android.hardware.graphics.composer@2.2;;　// 指定文件所属的软件包和版本
import @2.1::IComposer; // 导入2.1的类
interface IComposer extends @2.1::IComposer {
	// 完全继承2.1包定义的IComposer
}
// 2.1包定义的IComposer 如下：
interface IComposer {
	getCapabilities() generates (vec<Capability> capabilities);　// 获取能力级别
	dumpDebugInfo() generates (string debugInfo); // 打印debug信息
	createClient() generates (Error error, IComposerClient client); // 创建clenit实例
}

IComposerClient.hal：定义了composer的client的hal接口：

package android.hardware.graphics.composer@2.1;　// 指定文件所属的软件包和版本
interface IComposerClient extends @2.2::IComposerClient {
	// 继承2.1包定义的IComposerClient ，同时专门新增了2.2相关功能接口，部分如下：
	getReadbackBufferFence(Display display) generates (Error error,handle acquireFence); // 获取buf的fence
}
// 2.1包定义的IComposerClient 如下：
interface IComposerClient {
	// 重点相关函数如下：
	registerCallback(IComposerCallback callback); // 回调注册接口
	createVirtualDisplay(/* 省略*/); // 创建虚拟display通道
 	createLayer(Display display, uint32_t bufferSlotCount) generates (Error error,Layer layer);	// 创建layer
 	destroyLayer(Display display, Layer layer) generates (Error error); // 销毁layer
 	setVsyncEnabled(Display display, Vsync enabled) generates (Error error); // 使能通道vsync
 	setInputCommandQueue(fmq_sync<uint32_t> descriptor) generates (Error error);// 设置输入命令到queue
 	executeCommands(/* 省略*/); // 直行命令queue中命令
 	// 还有各种设置属性接口
}

IComposerCallback.hal：定义client注册的回调类型，定义在2.1包中

package android.hardware.graphics.composer@2.1;
interface IComposerCallback {
	onHotplug(Display display, Connection connected); // display通路的拔插 回调
	oneway onRefresh(Display display); // display的刷新回调，强制刷新
	oneway onVsync(Display display, int64_t timestamp); // display的vsync信号回调
}

composer相关编译文件分析

在/hardware/interfaces/graphics/composer/目录下mm编译，会生成：
1、android.hardware.graphics.composer@2.2-service ：service的可执行文件，生成在vendor/bin/hw/，见2.2/default/Android.mk中编译规则，service 服务的作用就是向 hwservicemanager 注册 HAL。
2、android.hardware.graphics.composer@2.２-service. rc : 启动配置脚本，直接从copy到vendor/etc/init。
3、android.hardware.graphics.composer@2.*. so：见composer/2.2/default/Android.mk，service编译时链接的共享库，在service进程加载时会链接进去。

composer启动流程分析

1、开机init进程会读取vendor/etc/init下的xxx_service. rc初始脚本文件，执行vendor/bin/hw/xx_service可执行文件，从而启动service进程：

// 脚本内容：
service vendor.hwcomposer-2-2 /vendor/bin/hw/android.hardware.graphics.composer@2.2-service
    class hal animation
    user system
    group graphics drmrpc
    capabilities SYS_NICE
    onrestart restart surfaceflinger

进程状态：

1|HWRVL:/vendor/etc/init $ ps -A | grep composer
system         610     1 2248748   2824 0                   0 S android.hardware.graphics.composer@2.2-service

2、进程启动后，servie执行main函数，建立Binder IPC 通信。
/hardware/interfaces/graphics/composer/2.2/default/service.cpp，HIDL 框架为了支持供应商 HAL 进程，提供了 libbinder 用户空间库用于操作 Binder 设备节点（hwbinder & vndbinder）。然后调用HwcLoader::load()进行hwc模块加载。

int main() {
    // the conventional HAL might start binder services
    android::ProcessState::initWithDriver("/dev/vndbinder");
    android::ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4);
    android::ProcessState::self()->startThreadPool();
    // same as SF main thread
    struct sched_param param = {0};
    param.sched_priority = 2;
    if (sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO | SCHED_RESET_ON_FORK, &param) != 0) {
        ALOGE("Couldn't set SCHED_FIFO: %d", errno);
    }
    android::hardware::configureRpcThreadpool(4, true /* will join */);
    android::sp<IComposer> composer = HwcLoader::load();
    if (composer == nullptr) {
        return 1;
    }
    if (composer->registerAsService() != android::NO_ERROR) {
        ALOGE("failed to register service");
        return 1;
    }
    return 1;
}

3、HWC模块load，这里最终调用到createComposer，其中主要实现调用hal::Composer::create(std::move(hal)) 来调用到ComposerHal 类中的
composer/2.2/utils/passthrough/include/composer-passthrough/2.2/HwcLoader.h

class HwcLoader : public V2_1::passthrough::HwcLoader {
   public:
    static IComposer* load() {
        const hw_module_t* module = loadModule();
        if (!module) {
            return nullptr;
        }
        auto hal = createHalWithAdapter(module);
        if (!hal) {
            return nullptr;
        }
        return createComposer(std::move(hal)).release();
    }
    /* 省略 */
    static std::unique_ptr<IComposer> createComposer(std::unique_ptr<hal::ComposerHal> hal) {
        return hal::Composer::create(std::move(hal));
    }
}

新增基于HIDL的HAL模块（待更新）

设计思路分析（待更新）

参考

官方文档：
https://source.android.google.cn/devices/architecture/hidl
https://source.android.google.cn/devices/architecture/hidl/code-style
HIDL概述：https://blog.csdn.net/u013357557/article/details/84561457
AndroidO Treble架构下Hal进程启动及HIDL服务注册过程：https://blog.csdn.net/yangwen123/article/details/79854267
https://blog.csdn.net/qq_19923217/article/details/88398660
https://blog.csdn.net/qq_19923217/article/details/89173162
https://blog.csdn.net/kuang_tian_you/article/details/86599869

原文链接:https://blog.csdn.net/runafterhit/article/details/119044112