安卓执法仪录像之进程间共享内存

Posted 2023-02-16 「已注销」

背景

之前我在文章里说过,我们的录像模块是跨进程的.为什么要这样设计,是因为录像这个过程是一个长期执行的过程,中间不能有断开.为了保证稳定性,通过进程隔离将录像业务同主业务分离.

通常情况下,如果在录像过程中APP崩溃了,就会导致录像文件损坏,可能前面录的数据就丢了.

但是如果做了进程隔离的话,主进程发生异常崩溃,不影响录像进程.而录像进程功能相对单一简单,不会导致崩溃.当主进程崩溃时,录像进程可以检测到,这时及时停止当前的录像,录像依然可以正常结束,就可以播放.

实现

安卓端实现进程隔离是相对容易的,大体上为:

• 创建一个Service
• 在Manifest里面给这个Service配置process属性,表示该服务将运行在独立进程,其进程ID就是process的值.比如:

  <service
          android:name=".logic.impl.FFMuxerService"
          android:process="com.android.mpu.ff" />
  

• 主进程启动通过startService启动这个服务,并且通过bindService与服务绑定,这样子进程也就启动了.
• 主进程通过IPC(binder)与子进程进行数据交互.交互过程主要有:
  • 开始录像
  • 录像采集/编码视频帧传递给录像进程
  • 停止录像.

其跨进程的架构图如下所示:

问题以及解决方案

实际实现过程中又不可避免地带来一些问题,主要有:

• 跨进程Binder大数据量传输限制(TransactionTooLargeException).安卓内部对于Binder的数据传输做了限制,最多不超过1M,但是媒体帧数据量通常比较大,有可能超过了1M.这样通过Binder传递的话,效率不高,而且还容易出现TransactionTooLargeException异常.
  可通过共享内存来解决这个问题.安卓平台有个MemoryFile可以用来共享内存,相比直接传输媒体帧,主进程可创建一个MemoryFile,并将其fd通过binder传递给子进程,子进程得到fd后,取出内存数据.这样可以有效避免大数据量传输的问题,且效率也更高.
  MemoryFile相关知识点,可以参考这篇文章的介绍:MemoryFile
  主进程侧关键代码片段如下:

     // 把内存写入MemoryFile对象
     mf.writeBytes(buffer, 0, 0, info.size)	
     param.frameType = AVMEDIA_TYPE_VIDEO
     param.size = info.size
     // 取得MemoryFile对应的FileDescriptor
     param.pfd = muxCon.getFD(mf)			
     param.timeStampleUs = info.presentationTimeUs
     ...
     paramArg.writeParcelable(param, 0)
     // 通过binder传递给子进程
     val success = muxCon.binder!!.transact(CODE_WRITE_FRAME, paramArg, replay, 0)
  

  录像进程侧:

  // 从binder里面解析输入参数.
  val writeParam = data?.readParcelable<WriteParam>(WriteParam::class.java.classLoader)!!
  // 创建buffer,从filediscripter里面取出媒体帧.
  var buffer = ByteArray(writeParam.size)
  val ins = FDIO(writeParam.pfd!!.fileDescriptor, writeParam.size)
  val readBytes = ins.readBytes(buffer, 0, 0, writeParam.size)
  

• 录像进程对主进程的崩溃检测.上面说了录像过程中如果主进程崩溃了, 那录像进程应该及时停止当前的录像,确保在录文件能尽快正常停止以免损坏.所以主进程崩溃后,录像进程需要捕获到这个信息.
  Service提供了onBind和onUnBind方法,这两个回调可满足需求.onBind表示服务被其它组件绑定(bind)了,onUnBind表示服务被其它组件释放了.也就是说主进程启动录像进程时,就会bind,主进程停止,录像进程就会onUnbind.

      @Override
      override fun onBind(intent: Intent): IBinder 
  	    // 服务被绑定.啥都不用干.打印个日志
          Timber.i("service bind to:$intent")
          return binder
      
  

      override fun onUnbind(intent: Intent?): Boolean 
     	    // 服务被释放了.及时停止录像
          Timber.i("service unbind to:$intent")
          // 每一路都需要停下来.
          muxers.valueIterator().forEach 
              it.apply 
                  muxer?.close()
                  Timber.i("muxer of transId:$transId,path:$path closed.duration:$(SystemClock.elapsedRealtime() - mStartMillis) / 1000 / 60min")
              
          
          muxers.clear()
          return false
      
  

• 多路录像的问题,由于Service无法多实例启动,所以当同时录多路的话,没有办法通过多个Service来实现,我们在这个唯一的Service内部,通过主进程传入不通的实例ID来做区分.
  录像进程保留多个录像实例,由一个唯一ID来对应,主进程可传入这个ID.

  override fun onTransact(code: Int, data: Parcel, reply: Parcel?, flags: Int): Boolean 
  	// 先取实例ID.
     val transId = data.readInt()
     return try 
         doTransact(transId, code, data, reply, flags)
      catch (e: Throwable) 
     		// 发生异常,及时停止录像.
     		// muxers保存一系列录像实例,可通过transId取出当前录像实例关闭之.
         muxers[transId]?.muxer?.close()
         muxers.remove(transId)
         Timber.e(e, "muxer of transId:$transId 录像进程异常..")
         false
     
  
  

经过我们测试分进程之后,录像基本不会碰到损坏的情况了. 这个问题得到完美解决.

遗留问题

但是分进程也不是万能的,比如录像过程中暴力强制关机,拆电池,那分进程也是没辙的,这种情况下就是无解,遇到后只能想办法通过后期视频修复工具来进行修复了.

开源计划

2022年2月22日更新 录像库目前已经在github上开源.欢迎大家使用,并提出改进意见.地址:https://github.com/tsinglink/androidrecorder

参考资料

• vlog清新互联执法记录仪介绍设计篇
• 清新互联执法记录仪功能篇