创建Android守护进程（底层服务）

Posted 2021-04-27 AndroidMobileDev

文章结构

前言创建守护进程创建目录编写代码编写android.mk编写native_main.cpp推进编译系统配置开机启动配置SeAndroid刷机验证总结

前言

Android底层服务，即运行在 linux 下的进程，是 Android 系统运行的基础，完成 Android 或者说计算机最基本的功能。比如连接服务（包括 WIFI，BT 等等）；比如 Android 的 adb 功能；比如存储监控等等。没有这些底层服务，上层也就没有了对应的功能。

Android 底层服务往往是常驻内存，时刻运行完成任务。底层服务进程，往往具有更多的权限，可能和驱动通信，可能和 linux 内核通信，可能需要操作系统核心运行文件以及节点等等。所以，底层服务，可以帮你完成更多计算机基本功能。

本文所使用的 AOSP 是基于 Android 8.1。阅读文本需要对 Android 的架构、编译系统、AOSP工程和 SeAndroid 有基本认识。

创建守护进程

创建目录

我们在 Android 系统通用守护进程目录下创建我们的守护进程，当然你也可以在其它目录下放置你的守护进程。

/system/core/

在上面的目录下，创建守护进程的文件夹 nativeservice，那么，我们的守护进程就存在如下目录，下文中称简称目录代表如下目录。

/system/core/nativeservice/

编写代码

在目录中创建主代码文件 native_main.cpp。另外，我们需要编译，那么就需要 mk 文件，创建一个 Android.mk 文件。这时，目录架构就是如下这个样子

编写Android.mk

我在代码中尽可能的注释清楚重要语句的作用，读者如果对 Android AOSP 编译不了解的，可以查阅更多 mk 语法的资料学习。

# Copyright 2013 The Android Open Source Project
# 当前路径
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
#清除历史变量
include $(CLEAR_VARS)

### nativeservice ###

#待编译的源码文件
LOCAL_SRC_FILES := \
    native_main.cpp \

common_c_includes := \
    bionic \
    system/core/include/sysutils \
#引用一些函数库
common_shared_libraries := \
    libsysutils \
    libcutils \
    liblog \
    libutils \
    libbinder \
    libbase

LOCAL_C_INCLUDES := \
    $(common_c_includes)

#守护进程的名字
LOCAL_MODULE := nativeservice
LOCAL_CFLAGS := -Wall -Wno-unused-parameter -Werror
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
    $(common_shared_libraries)
LOCAL_MODULE_TAGS := optional

#编译守护进程，也就是可执行文件
#编译后，在/system/bin/ 下，变多了 nativeservice 可执行文件。
include $(BUILD_EXECUTABLE)

编写native_main.cpp

在 Linux 中，一个开机启动的服务，执行完后会自动退出，而我们是守护进程，那么就需要一直运行。让程序一直运行有很多种方法。在 native_main.cpp 中贴出了三种方式，它们分别是 epoll，有名管道（FIFO）和循环。

epoll 的方式是 Android 系统比较常见的方式，系统的电池状态变化、USB 接口状态变化等守护进程便是通过 epoll 的方式，实时鉴定并读取新状态。

有名管道，在 IPC 通信中比较简单、便捷，适合轻量级任务。

循环，这个是最老套的方式。

三种方式在 native_main.cpp 都贴出来了，本文侧重使用有名管道（FIFO）的方式，鉴于篇幅过长，其它方式就一笔带过了，如果读者对 epoll 等较为兴趣的，可以自行查阅更多资料学习。

下面是 native_main.cpp 的代码，请认真看注释哦。

//
// Created familyyuan user on 18-4-20.
//

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <cutils/log.h>

#include <fcntl.h>
#include <android-base/logging.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <cutils/uevent.h>

#include <sys/ioctl.h>

#define MAX_EPOLL_EVENTS 40
//epoll方式的 epoll fd
static int epollfd;
//FIFO 方式的 fd
static int fifo_fd;
//epoll方式的 uevent fd
static int uevent_fd;

#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF

int main(int argc, char *argv[]) {
    SLOGD("native_service start");
    //
    // 1、epoll 的方式，
    // 监听一个 socket，如果 socket 被连接，便激活程序读取数据。
    // Android 驱动和用户态程序较多使用这种方式交互。
    //
/*
    int eventct = 5;
    struct epoll_event events[eventct];
    struct epoll_event ev;
    uevent_fd = uevent_open_socket(64*1024, true);

    //创建 epoll 通道，监听 socket fd
    epollfd = epoll_create(MAX_EPOLL_EVENTS);
    if (epollfd == -1) {
        SLOGD("native_service epoll_create failed");
    } else {
        SLOGD("native_service epoll_create success");
    }

    //
    fcntl(uevent_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd=uevent_fd;
    //注册 epoll fd
    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, uevent_fd, &ev) == -1) {
            SLOGD("native_service epoll_ctl failed");
    } else {
        SLOGD("native_service epoll_ctl success");
    }

    while(1){
        SLOGD("native_service epoll running");
        int nevents = 0;
        // 监听 socket 端口
        nevents = epoll_wait(epollfd, events, eventct, 100000);
        if (nevents == -1 || nevents == 0) {
            SLOGD("native_service epoll_wait failed");
        } else {
            SLOGD("native_service epoll_wait success");
        }
        epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, uevent_fd, &ev);
    }
    close(uevent_fd);
*/

    //
    // 2、 FIFO 的方式，
    // 在/mnt/下创建一个名为 nativeservice 的管道,
    // 监听管道的数据变化,如果有数据写入管道，便读取数据。
    // 
    int res;
    int bytes = 0;
    char buffer[BUFFER_SIZE + 1];
    // 创建 FIFO
    res = mkfifo("/mnt/nativeservice", 0777);
    if (res != 0){
        SLOGD("native_service create fifo exist or failed");
    } else{
        SLOGD("native_service create fifo success");
    }
    // 以阻塞的方式打开 FIFO，知道管道有数据写入，激活程序，往下执行
    fifo_fd = TEMP_FAILURE_RETRY(open("/mnt/nativeservice",O_RDONLY));
    if (fifo_fd < 0) {
        SLOGD("native_service open failed");
    } else {
        SLOGD("native_service open success");
    }
    if (fifo_fd != -1){
        while(1){
            //读取管道数据，如果没有数据，阻塞等待数据被写入，激活
            res = read(fifo_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
            bytes += res;
            SLOGD("native_service result=%s", buffer);
        }
    } else {
        SLOGD("native_service open failed");
    }
    //关闭管道资源。
    close(fifo_fd);

    //
    // 3、循环的方式
    // 这种方式代码最简单，但是耗资源，没有实时性。
    // 一个死循环，每隔 5 秒运行一次
    //
/*    while(1){
        SLOGD("native_service runnig");
        sleep(5);
        SLOGD("native_service wake");
    }
*/
    SLOGD("native_service die");
    return 0;
}

推进编译系统

编写好 Android.mk 和 native_main.cpp 后，可以通过单边命令 “mmm system/core/nativeservice” 编译我们的守护进程了。但是此时用 make 编译整个 AOSP 时，却不会编译我们的 nativeservice。因此，需要告诉编译系统，编译工程时，同时编译 nativeservice。修改如下

这里写图片描述

在 /build/make/target/product/core.mk 文件添加 nativeservice，当然不限制添加在这个文件，很多厂商的工程，也会增加自己的 PRODUCT_PACKAGES 配置 mk 文件。

配置开机启动

至此，编译整个工程，守护进程也可以被编译了，这个时候，刷到手机是否就可以运行了呢？不会的，我们还需要让守护进程在手机开机的时候运行起来，且运行中进程死掉的话，也需要重新启动守护进程。方法如下

在 system/core/rootdir/init.rc 文件中添加如下代码

service healthd /system/bin/healthd
    class core
    critical
    group root system wakelock
#我们的代码开始
service nativeservice /system/bin/nativeservice
    class main #main类，属于main的服务会开机被运行，且死掉会重启
    group system #属于 system 组
    #user system #以system用户启动，不设置以root用户启动
    seclabel u:r:nativeservice:s0 #SeAndroid SContext，domain是nativeservice
    restorecon nativeservice
#我们的代码结束
service console /system/bin/sh

读者可以查看 AOSP 中 system/core/init/README.md 文件了解 init.rc 的语法和配置方法。对于 class core 等不同类别的区别，读者可以阅读《Android加密之全盘加密》相关的阐述。

配置SeAndroid

至此，编译整个工程，守护进程也可以被编译了，也配置了开机自启动。这个时候，刷到手机是否就可以运行守护进程了呢？不可以，我们知道 Android 继用了 SeLinux 安全机制，同时发展出 SeAndroid 机制，所有文件和进程都需要配置 SeAndroid 才能有权限。因此，如果没有给守护进程以及守护进程需要操作的目录和文件赋予权限，都会被 SeAndroid 过滤或禁止。

由于 QCOM 和 Mediatek 的不同，在相关文件的放置路径会不同，但是方法都是一样的，不同的平台，找到对应的路径下的文件就可以了。本文以 MTK 平台的为例。

1、在 device/mediatek/sepolicy/basic/non_plat/file_contexts 中添加如下代码

/system/bin/nativeservice                  u:object_r:nativeservice_exec:s0

2、在 device/mediatek/sepolicy/basic/non_plat/ 中添加 nativeservice.te 文件，文件内容如下

#守护进程 domain 为 nativeservice
type nativeservice, domain;
typeattribute nativeservice coredomain;

type nativeservice_exec, exec_type, file_type;

init_daemon_domain(nativeservice)

#allow nativeservice self:netlink_kobject_uevent_socket create_socket_perms_no_ioctl;
#allow nativeservice tmpfs:file { getattr open read write ioctl create };
#允许 nativeservice 在mnt目录读写管道文件
allow nativeservice tmpfs:fifo_file rw_file_perms;
#允许 nativeservice 在mnt目录创建管道文件
allow nativeservice tmpfs:fifo_file create_file_perms;
#允许 nativeservice 在mnt目录读写
allow nativeservice tmpfs:dir rw_dir_perms;
#允许 nativeservice 在mnt目录创建目录
allow nativeservice tmpfs:dir create_dir_perms;

刷机验证

至此，需要编译整个 AOSP 工程，当然，如果有编译过，只需要增量编译即可，很快就可以编译完成。

1、刷机后在手机的 /system/bin/nativeservie 目录下能看到守护进程；

这里写图片描述

2、看一下 SeAndroid 的 SContext

这里写图片描述

3、看一下 FIFO 管道文件

这里写图片描述

4、prwx 前面的 p 代表是一个管道文件

这里写图片描述

5、管道文件 SeAndroid 的 tcontext

这里写图片描述

6、守护进程启动，启动后打开管道，等待管道数据写入。由于守护进程比抓 log 的工具启动还早，因此，开机时前面的 log 无法抓取，如下 log 是手动 kill 掉守护进程打印的 log

这里写图片描述

7、通过终端给管道写入数据

这里写图片描述

8、守护进程激活，读取数据

这里写图片描述

总结

Android 守护进程可以做很多上层无法完成的功能，但是，为了安全，要运用好 SeAndroid，以最小能力的原则去配置安全权限。创建守护进程，要编写对应代码，配置 rc 文件，配置 SeAndroid。