Android热插拔事件处理详解

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)：

[cpp] view
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1. int main() {
2. VolumeManager *vm;
3. CommandListener *cl;
4. NetlinkManager *nm;
5. SLOGI("Vold 2.1 (the revenge) firing up");
6. mkdir("/dev/block/vold", 0755);
7. /* Create our singleton managers */
8. if (!(vm = VolumeManager::Instance())) {
9. SLOGE("Unable to create VolumeManager");
10. exit(1);
11. };
12. if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {
13. SLOGE("Unable to create NetlinkManager");
14. exit(1);
15. };
16. cl = new CommandListener();
17. vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
18. nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
19. if (vm->start()) {
20. SLOGE("Unable to start VolumeManager (%s)", strerror(errno));
21. exit(1);
22. }
23. /* 解析/etc/vold.fstab文件，
24. 读取type， label, mount_point, part
25. 1) 构建DirectVolume对象 ：如果part为auto， 则调用dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, -1);
26. 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);
27. 3) 将这个DirectVolume 对象添加到 VolumeManager对象的容器mVolumes中   vm->addVolume(dv)；
28. */
29. if (process_config(vm)) {
30. SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways", strerror(errno));
31. }
32. /*会调用NetlinkManager类的start()方法，它创建PF_NETLINK socket,
33. 并开启线程从此socket中读取数据*/
34. if (nm->start()) {
35. SLOGE("Unable to start NetlinkManager (%s)", strerror(errno));
36. exit(1);
37. }
38. #ifdef USE_USB_MODE_SWITCH
39. SLOGE("Start Misc devices Manager...");
40. MiscManager *mm;
41. if (!(mm = MiscManager::Instance())) {
42. SLOGE("Unable to create MiscManager");
43. exit(1);
44. };
45. mm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
46. if (mm->start()) {
47. SLOGE("Unable to start MiscManager (%s)", strerror(errno));
48. exit(1);
49. }
50. G3Dev* g3 = new G3Dev(mm);
51. g3->handleUsb();
52. mm->addMisc(g3);
53. #endif
54. 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。
55. //    coldboot("/sys/class/switch");
56. /*
57. * Now that we‘re up, we can respond to commands
58. */
59. if (cl->startListener()) {
60. SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)", strerror(errno));
61. exit(1);
62. }
63. // Eventually we‘ll become the monitoring thread
64. while(1) {
65. sleep(1000);
66. }
67. SLOGI("Vold exiting");
68. exit(0);
69. }

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()

[cpp] view
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1. int NetlinkManager::start() {
2. struct sockaddr_nl nladdr;
3. int sz = 64 * 1024;
4. int on = 1;
5. memset(&nladdr, 0, sizeof(nladdr));
6. nladdr.nl_family = AF_NETLINK;
7. nladdr.nl_pid = getpid();
8. nladdr.nl_groups = 0xffffffff;
9. // 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
10. if ((mSock = socket(PF_NETLINK,
11. SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {
12. SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
13. return -1;
14. }
15. if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz)) < 0) {
16. SLOGE("Unable to set uevent socket SO_RECBUFFORCE option: %s", strerror(errno));
17. return -1;
18. }
19. if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, &on, sizeof(on)) < 0) {
20. SLOGE("Unable to set uevent socket SO_PASSCRED option: %s", strerror(errno));
21. return -1;
22. }
23. if (bind(mSock, (struct sockaddr *) &nladdr, sizeof(nladdr)) < 0) {
24. SLOGE("Unable to bind uevent socket: %s", strerror(errno));
25. return -1;
26. }
27. // 利用新创建的socket实例化一个NetlinkHandler类对象，NetlinkHandler继承了类NetlinkListener，
28. // NetlinkListener又继承了类SocketListener
29. mHandler = new NetlinkHandler(mSock);
30. if (mHandler->start()) {  //启动NetlinkHandler
31. SLOGE("Unable to start NetlinkHandler: %s", strerror(errno));
32. return -1;
33. }
34. return 0;
35. }

把socket作为参数创建了NetlinkHandler对象，然后启动NetlinkHandler。

[cpp] view
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1. int NetlinkHandler::start() {
2. return this->startListener();
3. }
4. int SocketListener::startListener() {
5. if (!mSocketName && mSock == -1) {
6. SLOGE("Failed to start unbound listener");
7. errno = EINVAL;
8. return -1;
9. } else if (mSocketName) {
10. if ((mSock = android_get_control_socket(mSocketName)) < 0) {
11. SLOGE("Obtaining file descriptor socket ‘%s‘ failed: %s",
12. mSocketName, strerror(errno));
13. return -1;
14. }
15. }
16. if (mListen && listen(mSock, 4) < 0) {
17. SLOGE("Unable to listen on socket (%s)", strerror(errno));
18. return -1;
19. } else if (!mListen)
20. mClients->push_back(new SocketClient(mSock, false));
21. if (pipe(mCtrlPipe)) {
22. SLOGE("pipe failed (%s)", strerror(errno));
23. return -1;
24. }
25. if (pthread_create(&mThread, NULL, SocketListener::threadStart, this)) {
26. SLOGE("pthread_create (%s)", strerror(errno));
27. return -1;
28. }
29. return 0;
30. }
31. void *SocketListener::threadStart(void *obj) {
32. SocketListener *me = reinterpret_cast<SocketListener *>(obj);
33. me->runListener();
34. pthread_exit(NULL);
35. return NULL;
36. }
37. void SocketListener::runListener() {
38. SocketClientCollection *pendingList = new SocketClientCollection();
39. while(1) { // 死循环，一直监听
40. SocketClientCollection::iterator it;
41. fd_set read_fds;
42. int rc = 0;
43. int max = -1;
44. FD_ZERO(&read_fds); //清空文件描述符集read_fds
45. if (mListen) {
46. max = mSock;
47. FD_SET(mSock, &read_fds); //添加文件描述符到文件描述符集read_fds
48. }
49. FD_SET(mCtrlPipe[0], &read_fds); //添加管道的读取端文件描述符到read_fds
50. if (mCtrlPipe[0] > max)
51. max = mCtrlPipe[0];
52. pthread_mutex_lock(&mClientsLock); //对容器mClients的操作需要加锁
53. for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
54. int fd = (*it)->getSocket();
55. 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
56. if (fd > max)
57. max = fd;
58. }
59. pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
60. // 等待文件描述符中某一文件描述符或者说socket有数据到来
61. if ((rc = select(max + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL)) < 0) {
62. if (errno == EINTR)
63. continue;
64. SLOGE("select failed (%s)", strerror(errno));
65. sleep(1);
66. continue;
67. } else if (!rc)
68. continue;
69. if (FD_ISSET(mCtrlPipe[0], &read_fds))
70. break;
71. if (mListen && FD_ISSET(mSock, &read_fds)) { //监听套接字处理
72. struct sockaddr addr;
73. socklen_t alen;
74. int c;
75. do {
76. alen = sizeof(addr);
77. 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
78. } while (c < 0 && errno == EINTR);
79. if (c < 0) {
80. SLOGE("accept failed (%s)", strerror(errno));
81. sleep(1);
82. continue;
83. }
84. pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
85. mClients->push_back(new SocketClient(c, true));
86. pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
87. }
88. /* Add all active clients to the pending list first */
89. pendingList->clear();
90. pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
91. for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
92. int fd = (*it)->getSocket();
93. if (FD_ISSET(fd, &read_fds)) {
94. pendingList->push_back(*it);
95. }
96. }
97. pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
98. /* Process the pending list, since it is owned by the thread,
99. * there is no need to lock it */
100. while (!pendingList->empty()) { //非监听套接字处理
101. /* Pop the first item from the list */
102. it = pendingList->begin();
103. SocketClient* c = *it;
104. pendingList->erase(it);
105. /* Process it, if false is returned and our sockets are
106. * connection-based, remove and destroy it */
107. // ****** onDataAvailable在NetlinkListener中实现*********
108. if (!onDataAvailable(c) && mListen) {
109. /* Remove the client from our array */
110. pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
111. for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
112. if (*it == c) {
113. mClients->erase(it);
114. break;
115. }
116. }
117. pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
118. /* Remove our reference to the client */
119. c->decRef();
120. }
121. }
122. }
123. delete pendingList;
124. }

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

[cpp] view
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1. bool NetlinkListener::onDataAvailable(SocketClient *cli)
2. {
3. int socket = cli->getSocket();
4. ssize_t count;
5. // 从socket中读取kernel发送来的uevent消息
6. count = TEMP_FAILURE_RETRY(uevent_kernel_multicast_recv(socket, mBuffer, sizeof(mBuffer)));
7. if (count < 0) {
8. SLOGE("recvmsg failed (%s)", strerror(errno));
9. return false;
10. }
11. NetlinkEvent *evt = new NetlinkEvent();
12. if (!evt->decode(mBuffer, count, mFormat)) {
13. SLOGE("Error decoding NetlinkEvent");
14. } else {
15. onEvent(evt); //在NetlinkHandler中实现
16. }
17. delete evt;
18. return true;
19. }

4. NetlinkHandler::onEvent

[cpp] view
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1. void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {
2. VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();
3. const char *subsys = evt->getSubsystem();
4. if (!subsys) {
5. SLOGW("No subsystem found in netlink event");
6. return;
7. }
8. if (!strcmp(subsys, "block")) {
9. if(uEventOnOffFlag)
10. {
11. SLOGW("####netlink event  block ####");
12. evt->dump();
13. }
14. vm->handleBlockEvent(evt);
15. #ifdef USE_USB_MODE_SWITCH
16. } else if (!strcmp(subsys, "usb")
17. || !strcmp(subsys, "scsi_device")) {
18. SLOGW("subsystem found in netlink event");
19. MiscManager *mm = MiscManager::Instance();
20. mm->handleEvent(evt);
21. #endif
22. }
23. }

5. uevent_kernel_multicast_recv

[cpp] view
plaincopy

1. /**
2. * Like recv(), but checks that messages actually originate from the kernel.
3. */
4. ssize_t uevent_kernel_multicast_recv(int socket, void *buffer, size_t length) {
5. struct iovec iov = { buffer, length };
6. struct sockaddr_nl addr;
7. char control[CMSG_SPACE(sizeof(struct ucred))];
8. struct msghdr hdr = {
9. &addr,
10. sizeof(addr),
11. &iov,
12. 1,
13. control,
14. sizeof(control),
15. 0,
16. };
17. ssize_t n = recvmsg(socket, &hdr, 0);
18. if (n <= 0) {
19. return n;
20. }
21. if (addr.nl_groups == 0 || addr.nl_pid != 0) {
22. /* ignoring non-kernel or unicast netlink message */
23. goto out;
24. }
25. struct cmsghdr *cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&hdr);
26. if (cmsg == NULL || cmsg->cmsg_type != SCM_CREDENTIALS) {
27. /* ignoring netlink message with no sender credentials */
28. goto out;
29. }
30. struct ucred *cred = (struct ucred *)CMSG_DATA(cmsg);
31. if (cred->uid != 0) {
32. /* ignoring netlink message from non-root user */
33. goto out;
34. }
35. return n;
36. out:
37. /* clear residual potentially malicious data */
38. bzero(buffer, length);
39. errno = EIO;
40. return -1;
41. }

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）：

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1. if ((mSock = socket(PF_NETLINK,
2. SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {
3. SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
4. return -1;
5. }

• 在Kernel的socket创建方式(/kernel/lib/kobject_uevent.c)：

[cpp] view
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1. static int uevent_net_init(struct net *net)
2. {
3. struct uevent_sock *ue_sk;
4. ue_sk = kzalloc(sizeof(*ue_sk), GFP_KERNEL);
5. if (!ue_sk)
6. return -ENOMEM;
7. ue_sk->sk = netlink_kernel_create(net, NETLINK_KOBJECT_UEVENT,
8. 1, NULL, NULL, THIS_MODULE);
9. if (!ue_sk->sk) {
10. printk(KERN_ERR
11. "kobject_uevent: unable to create netlink socket!\n");
12. kfree(ue_sk);
13. return -ENODEV;
14. }
15. mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
16. list_add_tail(&ue_sk->list, &uevent_sock_list);
17. mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
18. return 0;
19. }

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：

[cpp] view
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1. struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net, int unit, unsigned int groups,
2. void (*input)(struct sk_buff *skb),
3. 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

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1. /**
2. * kobject_uevent_env - send an uevent with environmental data
3. *
4. * @action: action that is happening
5. * @kobj: struct kobject that the action is happening to
6. * @envp_ext: pointer to environmental data
7. *
8. * Returns 0 if kobject_uevent_env() is completed with success or the
9. * corresponding error when it fails.
10. */
11. int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,
12. char *envp_ext[])
13. {
14. struct kobj_uevent_env *env;
15. const char *action_string = kobject_actions[action];
16. const char *devpath = NULL;
17. const char *subsystem;
18. struct kobject *top_kobj;
19. struct kset *kset;
20. const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
21. u64 seq;
22. int i = 0;
23. int retval = 0;
24. #ifdef CONFIG_NET
25. struct uevent_sock *ue_sk;
26. #endif
27. pr_debug("kobject: ‘%s‘ (%p): %s\n",
28. kobject_name(kobj), kobj, __func__);
29. /* search the kset we belong to */
30. top_kobj = kobj;
31. while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)
32. top_kobj = top_kobj->parent;
33. if (!top_kobj->kset) {
34. pr_debug("kobject: ‘%s‘ (%p): %s: attempted to send uevent "
35. "without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj,
36. __func__);
37. return -EINVAL;
38. }
39. kset = top_kobj->kset;
40. uevent_ops = kset->uevent_ops;
41. /* skip the event, if uevent_suppress is set*/
42. if (kobj->uevent_suppress) {
43. pr_debug("kobject: ‘%s‘ (%p): %s: uevent_suppress "
44. "caused the event to drop!\n",
45. kobject_name(kobj), kobj, __func__);
46. return 0;
47. }
48. /* skip the event, if the filter returns zero. */
49. if (uevent_ops && uevent_ops->filter)
50. if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) {
51. pr_debug("kobject: ‘%s‘ (%p): %s: filter function "
52. "caused the event to drop!\n",
53. kobject_name(kobj), kobj, __func__);
54. return 0;
55. }
56. /* originating subsystem */
57. if (uevent_ops && uevent_ops->name)
58. subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj);
59. else
60. subsystem = kobject_name(&kset->kobj);
61. if (!subsystem) {
62. pr_debug("kobject: ‘%s‘ (%p): %s: unset subsystem caused the "
63. "event to drop!\n", kobject_name(kobj), kobj,
64. __func__);
65. return 0;
66. }
67. /* environment buffer */
68. env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);
69. if (!env)
70. return -ENOMEM;
71. /* complete object path */
72. devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL);
73. if (!devpath) {
74. retval = -ENOENT;
75. goto exit;
76. }
77. /* default keys */
78. retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);
79. if (retval)
80. goto exit;
81. retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);
82. if (retval)
83. goto exit;
84. retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);
85. if (retval)
86. goto exit;
87. /* keys passed in from the caller */
88. if (envp_ext) {
89. for (i = 0; envp_ext[i]; i++) {
90. retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]);
91. if (retval)
92. goto exit;
93. }
94. }
95. /* let the kset specific function add its stuff */
96. if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) {
97. retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);
98. if (retval) {
99. pr_debug("kobject: ‘%s‘ (%p): %s: uevent() returned "
100. "%d\n", kobject_name(kobj), kobj,
101. __func__, retval);
102. goto exit;
103. }
104. }
105. /*
106. * Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper
107. * events to userspace during automatic cleanup. If the object did
108. * send an "add" event, "remove" will automatically generated by
109. * the core, if not already done by the caller.
110. */
111. if (action == KOBJ_ADD)
112. kobj->state_add_uevent_sent = 1;
113. else if (action == KOBJ_REMOVE)
114. kobj->state_remove_uevent_sent = 1;
115. /* we will send an event, so request a new sequence number */
116. spin_lock(&sequence_lock);
117. seq = ++uevent_seqnum;
118. spin_unlock(&sequence_lock);
119. retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)seq);
120. if (retval)
121. goto exit;
122. #if defined(CONFIG_NET)
123. /* send netlink message */
124. mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
125. list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) {
126. struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk;
127. struct sk_buff *skb;
128. size_t len;
129. /* allocate message with the maximum possible size */
130. len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2;
131. skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL);
132. if (skb) {
133. char *scratch;
134. /* add header */
135. scratch = skb_put(skb, len);
136. sprintf(scratch, "%[email protected]%s", action_string, devpath); //action_string+devpath
137. /* copy keys to our continuous event payload buffer */
138. for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) {
139. len = strlen(env->envp[i]) + 1;
140. scratch = skb_put(skb, len);
141. strcpy(scratch, env->envp[i]);
142. }
143. NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;
144. retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb,
145. 0, 1, GFP_KERNEL,
146. kobj_bcast_filter,
147. kobj);
148. /* ENOBUFS should be handled in userspace */
149. if (retval == -ENOBUFS)
150. retval = 0;
151. } else
152. retval = -ENOMEM;
153. }
154. mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
155. #endif
156. /* call uevent_helper, usually only enabled during early boot */
157. if (uevent_helper[0] && !kobj_usermode_filter(kobj)) {
158. char *argv [3];
159. argv [0] = uevent_helper;
160. argv [1] = (char *)subsystem;
161. argv [2] = NULL;
162. retval = add_uevent_var(env, "HOME=/");
163. if (retval)
164. goto exit;
165. retval = add_uevent_var(env,
166. "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");
167. if (retval)
168. goto exit;
169. retval = call_usermodehelper(argv[0], argv,
170. env->envp, UMH_WAIT_EXEC);
171. }
172. exit:
173. kfree(devpath);
174. kfree(env);
175. return retval;
176. }

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1. /**
2. * kobject_uevent - notify userspace by sending an uevent
3. *
4. * @action: action that is happening
5. * @kobj: struct kobject that the action is happening to
6. *
7. * Returns 0 if kobject_uevent() is completed with success or the
8. * corresponding error when it fails.
9. */
10. int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)
11. {
12. return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);
13. }

3.3 netlink_broadcast_filtered

[cpp] view
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1. int netlink_broadcast_filtered(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid,
2. u32 group, gfp_t allocation,
3. int (*filter)(struct sock *dsk, struct sk_buff *skb, void *data),
4. void *filter_data)
5. {
6. struct net *net = sock_net(ssk);
7. struct netlink_broadcast_data info;
8. struct hlist_node *node;
9. struct sock *sk;
10. skb = netlink_trim(skb, allocation);
11. info.exclude_sk = ssk;
12. info.net = net;
13. info.pid = pid;
14. info.group = group;
15. info.failure = 0;
16. info.delivery_failure = 0;
17. info.congested = 0;
18. info.delivered = 0;
19. info.allocation = allocation;
20. info.skb = skb;
21. info.skb2 = NULL;
22. info.tx_filter = filter;
23. info.tx_data = filter_data;
24. /* While we sleep in clone, do not allow to change socket list */
25. netlink_lock_table();
26. // 向nl_table[ssk->sk_protocol].mc_list中的每个sock发送此netlink消息
27. sk_for_each_bound(sk, node, &nl_table[ssk->sk_protocol].mc_list)
28. do_one_broadcast(sk, &info);
29. consume_skb(skb);
30. netlink_unlock_table();
31. if (info.delivery_failure) {
32. kfree_skb(info.skb2);
33. return -ENOBUFS;
34. } else
35. consume_skb(info.skb2);
36. if (info.delivered) {
37. if (info.congested && (allocation & __GFP_WAIT))
38. yield();
39. return 0;
40. }
41. return -ESRCH;
42. }

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

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1. static inline int do_one_broadcast(struct sock *sk,
2. struct netlink_broadcast_data *p)
3. {
4. struct netlink_sock *nlk = nlk_sk(sk);
5. int val;
6. if (p->exclude_sk == sk)
7. goto out;
8. if (nlk->pid == p->pid || p->group - 1 >= nlk->ngroups ||
9. !test_bit(p->group - 1, nlk->groups))
10. goto out;
11. if (!net_eq(sock_net(sk), p->net))
12. goto out;
13. if (p->failure) {
14. netlink_overrun(sk);
15. goto out;
16. }
17. sock_hold(sk);
18. if (p->skb2 == NULL) {
19. if (skb_shared(p->skb)) {
20. p->skb2 = skb_clone(p->skb, p->allocation);
21. } else {
22. p->skb2 = skb_get(p->skb);
23. /*
24. * skb ownership may have been set when
25. * delivered to a previous socket.
26. */
27. skb_orphan(p->skb2);
28. }
29. }
30. if (p->skb2 == NULL) {
31. netlink_overrun(sk);
32. /* Clone failed. Notify ALL listeners. */
33. p->failure = 1;
34. if (nlk->flags & NETLINK_BROADCAST_SEND_ERROR)
35. p->delivery_failure = 1;
36. } else if (p->tx_filter && p->tx_filter(sk, p->skb2, p->tx_data)) {
37. kfree_skb(p->skb2);
38. p->skb2 = NULL;
39. } else if (sk_filter(sk, p->skb2)) {
40. kfree_skb(p->skb2);
41. p->skb2 = NULL;
42. } else if ((val = netlink_broadcast_deliver(sk, p->skb2)) < 0) {
43. netlink_overrun(sk);
44. if (nlk->flags & NETLINK_BROADCAST_SEND_ERROR)
45. p->delivery_failure = 1;
46. } else {
47. p->congested |= val;
48. p->delivered = 1;
49. p->skb2 = NULL;
50. }
51. sock_put(sk);
52. out:
53. return 0;
54. }

3.5 netlink_broadcast_deliver

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1. static inline int netlink_broadcast_deliver(struct sock *sk,
2. struct sk_buff *skb)
3. {
4. struct netlink_sock *nlk = nlk_sk(sk);
5. if (atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) <= sk->sk_rcvbuf &&
6. !test_bit(0, &nlk->state)) {
7. skb_set_owner_r(skb, sk);
8. skb_queue_tail(&sk->sk_receive_queue, skb);
9. sk->sk_data_ready(sk, skb->len);
10. return atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) > sk->sk_rcvbuf;
11. }
12. return -1;
13. }