Android中的HAL相关库搜索机制和原理学习

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Android源码版本Version：4.2.2; 硬件平台 全志A31

 

在介绍FrameWork是不得不提的是HAL（硬件抽象层）一般是用来和特点的硬件平台进行交互的，所以不同的android平台主要的区别也就是在这个部分，HAL的好处在于一个FrameWork可以调用不同的HAL，只需要相关的HAL满足一定接口规范即可。另一方面HAL的好处是可以屏蔽相关对底层硬件操作的应用代码。

网上对HAL的介绍内容已经很多，这里就简单和大家分享我所深入去了解的HAL层的相关规范。

核心的几个API：hw_get_module(), hw_get_module_by_class(), load()就这么简单，核心在hw_get_module_by_class(),来看其实现的过程代码：

int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,
const struct hw_module_t **module)
{
int status;
int i;
const struct hw_module_t *hmi = NULL;
char prop[PATH_MAX];
char path[PATH_MAX];
char name[PATH_MAX];

if (inst)
snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);
else
strlcpy(name, class_id, PATH_MAX);

/*
* Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on
* the same .so will simply increment a refcount (and not load
* a new copy of the library).
* We also assume that dlopen() is thread-safe.
*/

/* Loop through the configuration variants looking for a module */
for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1 ; i++) {
if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT) {
if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {
continue;
}
snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",
HAL_LIBRARY_PATH2, name, prop);
if (access(path, R_OK) == 0) break;//设备厂商特定的HAL库所在目录/vendor/lib/hw

snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",
HAL_LIBRARY_PATH1, name, prop);//通用的HAL库/system/lib/hw
if (access(path, R_OK) == 0) break;
} else {
snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so",
HAL_LIBRARY_PATH1, name);//默认库
if (access(path, R_OK) == 0) break;
}
}

status = -ENOENT;
if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1) {
/* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try
* to load a different variant. */
status = load(class_id, path, module);
}

return status;
}

step1:关注变量variant_keys， 通过系统属性获取函数property_get()来获取下面4个属性变量在内存的系统属性中维护的数值(其中系统属性的创建和维护主要由init进程来完成)

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"
};

先来看ro.hardware，它一般是指定了系统板级的硬件如我这里的sun6i, 那这个属性变量在何处设置呢，首先出现的地方是在init进程里面，依次调用如下：

1.get_hardware_name()——> fd = open("/proc/cpuinfo", O_RDONLY)：搜索cpuinfo里面的hardware字段，有的话就保存在hardware中

2.process_kernel_cmdline——>export_kernel_boot_props（）：这里会对boot启动时设置的属性值查询，对hardware有如下代码：

/* if this was given on kernel command line, override what we read
* before (e.g. from /proc/cpuinfo), if anything */
pval = property_get("ro.boot.hardware");
if (pval)
strlcpy(hardware, pval, sizeof(hardware));
property_set("ro.hardware", hardware);

如果在boot时设置了ro.boot.hardware那么hardware就重载从/proc/cpuinfo里面读取的数值，这样整个ro.hardware的硬件系统属性值就配置好了。

 

对于"ro.product.board"、 "ro.board.platform"、"ro.arch"这3个属性变量，就要集中到android的属性文件上来了，android系统集中的属性文件有以下几个：

android的基本属性文件目录：
#define PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT  "/default.prop"

#define PROP_PATH_SYSTEM_BUILD     "/system/build.prop"

#define PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT   "/system/default.prop"

#define PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE   "/data/local.prop"
以上文件将会在init进程里面得到进一步的解析，关注到如下的代码：

queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init");//属性服务的初始化

属性服务初始化action被加入到action队列等待执行，执行函数execute_one_command，最终会回调上面注册的action内的property_service_init_action，这里就能看到属性服务的从文件内部读取维护到内存中：

void start_property_service(void)
{
int fd;

load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_BUILD);
load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT);

可以看到会解析不同路径下的prop属性文件，包括下面要介绍的这个buil.prop
 
我们来看看/system/build.prop是由Android编译时由编译脚本build/core/Makefile和Shell脚本build/tools/buildinfo.sh来生成的，综合了整个编译配置环境下的平台相关变量，而这些变量往往在Android系统的关于设备信息中都能查看的到；

3 ro.build.id=JDQ39
4 ro.build.display.id=fiber_3g-eng 4.2.2 JDQ39 20140110 test-keys
5 ro.build.version.incremental=20140110
6 ro.build.version.sdk=17
7 ro.build.version.codename=REL
8 ro.build.version.release=4.2.2
9 ro.build.date=2014年 01月 10日 星期五 16:03:07 CST
10 ro.build.date.utc=1389340987
11 ro.build.type=eng
12 ro.build.user=root
13 ro.build.host=linux
14 ro.build.tags=test-keys
15 ro.product.model=Softwinner
16 ro.product.brand=Softwinner
17 ro.product.name=fiber_3g
18 ro.product.device=fiber-3g
19 ro.product.board=exdroid
20 ro.product.cpu.abi=armeabi-v7a
21 ro.product.cpu.abi2=armeabi
22 ro.product.manufacturer=unknown
23 ro.product.locale.language=en
24 ro.product.locale.region=US
25 ro.wifi.channels=
26 ro.board.platform=fiber
....

好了上面介绍了那么多，其实已经涵盖并跳跃了很多的内容，我们回归到hw_get_module_by_class函数，下面就是确定在哪些目录下进行优先的搜索，可以看到以下2个主要路径：
/** Base path of the hal modules */

#define HAL_LIBRARY_PATH1 "/system/lib/hw"

#define HAL_LIBRARY_PATH2 "/vendor/lib/hw"
故而可知，当前的hal库一般即只能放在这下面，否则找不到程序肯定不能正常运行，的确在编译时我们不得不去手写Android.mk里面添加cp指令，完成当前库的编译并copy到上述2个目录，一般与硬件平台更密切的库放于/vendor/lib/hw，比如gralloc.sun6i.so  hwcomposer.sun6i.so等就是这样被找到的。
 
step2.  在完成搜索并定位到了对应库的路径之后，下面就是动态加载
load函数，主要将库文件加载到，HMI所在的地址：
#define HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR  "HMI"
handle = dlopen(path, RTLD_NOW);
hmi = (struct hw_module_t *)dlsym(handle, sym);
这样就获取了当前库文件的struct hal_module_info的信息即hw_m odule_t（内部有一个hw_module_methods_t* methods内部的open函数会向FW提供一个设备操作接口hw_devices_t），最终返回后就可以通过它操作相关的HAL中的封装函数。

本文的重点是分析HAL的搜索以及定位HAL的过程，以便后续自己完成Android的定制。

    handle = dlopen(path, RTLD_NOW);