android-uevent 简记

颇锐克于 2017-11-09 18:28:37 发布 4577

sysfs 是 Linux userspace 和 kernel 进行交互的一个媒介。通过 sysfs，userspace 可以主动去读写 kernel 的一些数据，同样的， kernel 也可以主动将一些“变化”告知给 userspace。也就是说，通过sysfs，userspace 和 kernel 的交互，本质上是双向的。

userspace 通过 sysfs 访问 kernel 数据的方法，便是大名鼎鼎的 show() / store() 方法：只要在 kernel 提供了对应的 show() / store() 方法，用户便可以通过 shell 用户，cd 进入到相应的目录，使用 cat / echo 操作对应的文件节点即可。而 kernel ，通过 sysfs 将一些 kernel 的“变化”“告知”给 userspace 则是通过 uevent 的方式。

一般来说，Kernel 会发送一个字符串给 userspace，然后 userspace 来解析处理该字符串，比如android7.0上 HDMI 热插拔的 event 字符串： change@/devices/virtual/switch/hdmi 。该字符串的路径为 “/sys/devices/virtual/switch/hdmi/change” ，届时 userspace 的监听线程去读取该文件节点即可。

在 Linux-3.x 上是基于 NetLink 来实现的。其实现思路是，首先在内核中调用 netlink_kernel_create() 函数创建一个socket套接字；当有事件发生的时候，则通过 kobject_uevent() 最终调用 netlink_broadcast_filtered() 向 userspace 发送数据。如果同时在 userspace ，有在监听该事件，则两相一合，kernel 的“变化”，userspace 即刻知晓。

Kernel

kernel ，关于 uevent 的实现代码，大约可参考文件 kobject_uevent.c ，其简要调用如下：

其中，kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action) 中的 action 对应着以下几种：

而 kobject_uevent() 其实就是直接调用了 kobject_uevent_env() 函数。一切的操作，将在该函数中完成，比如 kset uevent ops (struct kset_uevent_ops)的获取、字符串的填充组合、netlink message 的发送等。

其中， kset_uevent_ops 有以下几种：

这些 uevent ops 在 start_kernel() 就会被注册。

Userspace

此处仅记述 android 的学习，理论上，非 android 的实现原理应该也是一样的。 android 实现则是按照 android 的体系架构，java 文件通过 jni 到 hal 层来实现的 userspace 监听。

Android

在高通平台的 android 7.0 版本上，Android java 提供了一个 UEventObserver 类。在该类中有一个事件线程 UEventThread，该线程中将重新实现了一个 run() 方法：

其中的 nativeSetup() 和 nativeWaitForNextEvent() 即是通过 JNI 来实现的： nativeSetup() 创立绑定 socket 套接字；nativeWaitForNextEvent() 则是通过调用recv()函数监听套接字事件。

那么如何在 android-java 使用该类呢？下面以 BatteryService 为例：

第一步： new 一个 UEventObserver()；
第二步： startObserving()；

其发生的调用过程如下：

nativeAddMatch() 依然是通过 JNI 来实现的，其目的是为了将 startObserving() 的参数增加到匹配序列中，当内核发送具有该参数的数据时，就返回匹配成功，然后调用 BatteryService 的onUEvent函数。
以上函数，大约可参考文件 UEventObserver.java 和 BatteryService.java。

在 JNI 层为 uevent 提供了4个封装：

nativeSetup() 调用 uevent_init()创建绑定套接字；
nativeWaitForNextEvent() 调用 uevent_next_event() 循环接收套接字数据；
nativeAddMatch() 添加需要监听的字符串到 gMatches 全局变量；
nativeRemoveMatch() 做 nativeAddMatch 逆操作；

以上内容，在android7.0 上可参考文件 android_os_UEventObserver.cpp

在 HAL 层，最主要的就是以下两个函数：

它们详细实现如下：

以上函数就是Linux编程中最基本的套接字操作；

以上的实现中，采用了 poll() 函数 + recv() 函数的方式实现了对事件的监听。其中， poll() 和 select() 类似，在一定的条件下可以互相替用； recv() 相当于 read() 函数，其有阻塞和非阻塞两种用法。是否阻塞，需要使用函数 setsockopt() 来设置套接字的属性。

以上内容，在 android 7.0 上可以参看 hardware/ 目录下的 uevent.c 文件。

从网上看到了一点资料，说是在 uevent 这个部分还可以优化的。基本的思路就是，把收不到的和永远不会使用到的 uevent 去掉，不让它在 kernel 发出来。相关文章链接如下： Udev 内核机制(kobject_uevent) 性能优化

android提供了UEventObserver这个类来使java可以监听uevent事件，这个类是一个抽象类，使用这个类必须实现onUEvent函数。

一、监控过程

在UEventObserver这个类中做了一个单例的线程，

private static UEventThread getThread() {
synchronized (UEventObserver.class) {
if (sThread == null) {
sThread = new UEventThread();
sThread.start();
return sThread;

下面我们分析下这个UEventThread类的run函数

@Override
public void run() {
nativeSetup();
while (true) {
String message = nativeWaitForNextEvent();
if (message != null) {
if (DEBUG) {
Log.d(TAG, message);
sendEvent(message);

我们先来看nativeSetup函数

static void nativeSetup(JNIEnv *env, jclass clazz) {
if (!uevent_init()) {
jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException",
"Unable to open socket for UEventObserver");

而uevent_init函数，也是创建了一个Netlink socket和正常接收uevent事件流程一样。

int uevent_init()
struct sockaddr_nl addr;
int sz = 64*1024;
int s;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.nl_family = AF_NETLINK;
addr.nl_pid = getpid();
addr.nl_groups = 0xffffffff;
s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
if(s < 0)
return 0;
setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz));
if(bind(s, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
close(s);
return 0;
fd = s;
return (fd > 0);

然后在UEventThread一直循环调用nativeWaitForNextEvent函数

static jstring nativeWaitForNextEvent(JNIEnv *env, jclass clazz) {
char buffer[1024];
for (;;) {
int length = uevent_next_event(buffer, sizeof(buffer) - 1);
if (length <= 0) {
return NULL;
buffer[length] = '\0';
ALOGV("Received uevent message: %s", buffer);
if (isMatch(buffer, length)) {//是否匹配
// Assume the message is ASCII.
jchar message[length];
for (int i = 0; i < length; i++) {
message[i] = buffer[i];
return env->NewString(message, length);

uevent_next_event函数就是接收Netlink socket的数据

int uevent_next_event(char* buffer, int buffer_length)
while (1) {
struct pollfd fds;
int nr;
fds.fd = fd;
fds.events = POLLIN;
fds.revents = 0;
nr = poll(&fds, 1, -1);
if(nr > 0 && (fds.revents & POLLIN)) {
int count = recv(fd, buffer, buffer_length, 0);
if (count > 0) {
struct uevent_handler *h;
pthread_mutex_lock(&uevent_handler_list_lock);
LIST_FOREACH(h, &uevent_handler_list, list)
h->handler(h->handler_data, buffer, buffer_length);
pthread_mutex_unlock(&uevent_handler_list_lock);
return count;
// won't get here
return 0;

我们再来看isMatch函数，就是看数据和我们的gMatches中是否有匹配的

static bool isMatch(const char* buffer, size_t length) {
AutoMutex _l(gMatchesMutex);
for (size_t i = 0; i < gMatches.size(); i++) {
const String8& match = gMatches.itemAt(i);
// Consider all zero-delimited fields of the buffer.
const char* field = buffer;
const char* end = buffer + length + 1;
if (strstr(field, match.string())) {
ALOGV("Matched uevent message with pattern: %s", match.string());
return true;
field += strlen(field) + 1;
} while (field != end);
return false;

最后由匹配的数据，我们再UEventThread中调用sendEvent函数

private void sendEvent(String message) {
synchronized (mKeysAndObservers) {
final int N = mKeysAndObservers.size();
for (int i = 0; i < N; i += 2) {
final String key = (String)mKeysAndObservers.get(i);
if (message.contains(key)) {//注册的observer时候有匹配的
final UEventObserver observer =
(UEventObserver)mKeysAndObservers.get(i + 1);//match的下一个就是Observer
mTempObserversToSignal.add(observer);//把匹配的Observer保存在临时变量中
if (!mTempObserversToSignal.isEmpty()) {
final UEvent event = new UEvent(message);
final int N = mTempObserversToSignal.size();
for (int i = 0; i < N; i++) {
final UEventObserver observer = mTempObserversToSignal.get(i);
observer.onUEvent(event);//遍历所有满足的Observer，调用器onUEvent函数
mTempObserversToSignal.clear();

二、注册监控

我们在调用startObserving后，就把我们的监控放入线程汇总

public final void startObserving(String match) {
if (match == null || match.isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("match substring must be non-empty");
final UEventThread t = getThread();
t.addObserver(match, this);

UEventThread函数的addObserver函数，把match和Observer都放入了mKeysAndObservers中，在使用的时候我们取match的下一个就是Observer了

public void addObserver(String match, UEventObserver observer) {
synchronized (mKeysAndObservers) {
mKeysAndObservers.add(match);
mKeysAndObservers.add(observer);
nativeAddMatch(match);

我们再看下nativeAddMatch函数，在这个函数中把match直接接入到gMatches的全局变量中。

static void nativeAddMatch(JNIEnv* env, jclass clazz, jstring matchStr) {
ScopedUtfChars match(env, matchStr);
AutoMutex _l(gMatchesMutex);
gMatches.add(String8(match.c_str()));

注销监控过程比较简单就不说了。

我们举个BatteryService中的实例

DEVPATH=/devices/virtual/switch/invalid_charger 就是我们监测的match

if (new File("/sys/devices/virtual/switch/invalid_charger/state").exists()) {
mInvalidChargerObserver.startObserving(
"DEVPATH=/devices/virtual/switch/invalid_charger");

onUEvent就是监测到之后的处理函数

private final UEventObserver mInvalidChargerObserver = new UEventObserver() {
@Override
public void onUEvent(UEventObserver.UEvent event) {
final int invalidCharger = "1".equals(event.get("SWITCH_STATE")) ? 1 : 0;
synchronized (mLock) {
if (mInvalidCharger != invalidCharger) {
mInvalidCharger = invalidCharger;

android-uevent 简记

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Kernel

Userspace

Android

一、监控过程

二、注册监控

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