Android 进阶——Framework 核心之dumpsys命令浅析

Posted 2021-09-04 CrazyMo_

文章大纲

• 引言
• 一、Dumpsys 命令概述
• 二、 Dumpsys命令语法详解
• • 1、Package信息查询
  • 2、Activity信息查询
  • 3、网络信息查询
  • 4、其他常用服务信息查询
• 三、Dumpsys命令实现原理
• • 1、安卓binder服务管理
  • 2、Dumpsys源码分析

引言

Dumpsys是安卓系统提供用来动态查看系统内部服务运行状态的命令。了解dumpsys命令的使用方法，可以方便我们查看系统中各个进程内存使用情况，各个进程CPU占用率情况，各个应用apk运行情况，系统唤醒源情况等。同时，了解dumpsys命令使用方法的过程也是我们深入了解安卓各个服务的过程。

一、Dumpsys 命令概述

在android系统中，各个系统服务进程之间主要是通过binder或者socket实现跨进程通信，大部分的服务程序使用binder通信的方式提供API接口，所有使用binder通信方式提供API接口的服务均由一个系统核心的服务管理进程——ServiceManager进程进行同一管理。其中Dumpsys命令就是Android系统提供用来查询ServiceManager中所有服务的状态以及服务内部详细信息的工具，其对应的Dumpsys源码文件——frameworks/native/cmds/dumpsys/dumpsys.cpp，在Android系统编译完成后，dumpsys命令会被打包在system.img中。Dumpsys命令可以理解成Android 独有的shell 程序，使用是 首先adb shell 进入到Android 系统环境，再根据以下发育执行相关命令：

dumpsys [-l][service]

命令	说明
dumpsys	输出设备中所有服务以及服务内部详细信息
dumpsys -l	输出设备中所有的服务名称
dumpsys service	输出名字为service的服务内部详细信息

二、 Dumpsys命令语法详解

1、Package信息查询

命令格式：

dumpsys package [-h][-f][--checkin][cmd]…

参数	说明
-h	输出package子命令帮助信息
-f	输出intent filter信息
–checkin	输出已经登记的安装包
cmd	子命令（可以在-h中查看有哪些子命令）

其中子命令：

cmd子命令	说明
prov[iders]	获取content providers信息
p[ackages]	获取安装包信息
s[hared-user]	获取共享用户ID的应用
m[essages]	打印运行时收集的信息
v[erifiers]	打印包校验信息
version	打印数据库版本信息
write	写当前位置
<package.name>	输出给定包的信息
installs	安装会话的详细信息
l[ibraries]	列出已知的共享库
f[ibraries]	列出手机的功能
k[eysets]	列出各个包的Signing KeySets
r[esolvers]	获取intent filter

2、Activity信息查询

命令格式：

dumpsys activity [-h][-a][-c][-p]…

参数	说明
-h	输出activity子命令帮助信息
-a	输出所有可用服务端状态
-c	输出客户端状态
-p	输出指定包的activity详细信息
cmd	子命令（可以在-h中查看有哪些子命令）

子命令：

cmd子命令	说明
a[ctivities]	activity堆栈状态
r[recents]	最近activity的状态
b[rodacasts] [package_name] [history [-s]]	广播状态
i[ntents] [package_name]	挂起的intent状态
p[rocesses] [package_name]	进程状态
o[om]	oom管理
perm[issions]	URI权限授权状态
prov[iders] [comp_spec…]	content provider状态
provider [comp_spec]	provider客户端状态
s[ervices] [comp_spec…]	服务状态
as[sociations]	跟踪应用程序的关联
service [comp_spec]	服务客户端状态
package [package_name]	指定包的所有状态
all	dump所有activities信息

3、网络信息查询

安卓系统网络连接和管理服务由四个系统服务ConnectivityService，NetworkPolicyManagerService，NetworkManagementService，NetworkStatsService共同配合完成网络连接和管理功能。因此，要查看设备网络相关信息，就需要使用dumpsys命令分别查看设备中这些服务的详细信息：

命令	说明
dumpsys connectivity	查看设备当前网络连接状态
dumpsys netpolicy	查看设备网络策略
dumpsys netstats	查看设备网络状态
dumpsys network_management	查看设备网络管理服务信息

4、其他常用服务信息查询

命令	说明
dumpsys meminfo	查看系统各个进程（某一个进程）内存使用情况
dumpsys cpuinfo	查看系统各个进程CPU占用情况
dumpsys power	查看系统应用申请wakelock情况
dumpsys batterstats	查看系统各个应用（进程）耗电情况
dumpsys alarm	查看系统RTC定时器使用情况
dumpsys wifi	查看wifi网络使用情况
dumpsys media.player	查看系统native播放器以及recorder创建以及使用情况

三、Dumpsys命令实现原理

1、安卓binder服务管理

Dumpsys基于安卓的binder通信机制实现，因此了解安卓binder通信机制是基础。安卓binder通信框架如图1所示（Binder通信机制详细内容请参考[1]&[2]）。它由客户端程序，服务端程序，ServiceManager进程，binder驱动四大部分组成。Binder即可作为进程间通信也可以作为进程内通信，它的优势在于客户端与服务端通信只需要一次数据拷贝。

如上图所示Binder通信是一个C/S架构，它们通过kernel的binder driver建立通信桥梁。ServiceManager在此框架中的作用相当于一个“路由器”，所有的服务通过addService接口把服务的“句柄”和名字注册到ServiceManager中，应用程序（客户端）调用服务接口时，首先使用ServiceManager的checkService/getService接口通过服务名字获取该服务的“句柄”，然后通过服务“句柄”调用相应的服务接口（BpBinder是client端创建的用于消息发送的代理,而BBinder是server端用于接收消息的通道）。其交互过程如图2所示服务“句柄”管理机制：

2、Dumpsys源码分析

Dumpsys命令在源码位于：frameworks/native/cmds/dumpsys/dumpsys.cpp。

int main(int argc, char* const argv[])
{
	//捕捉信号
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
	//获取 ServiceManager服务的binder代理对象
    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    fflush(stdout);
    if (sm == NULL) {
        aerr << "dumpsys: Unable to get default service manager!" << endl;
        return 20;
    }
    Vector<String16> services;
    Vector<String16> args;
    Vector<String16> skippedServices;
    bool showListOnly = false;
    bool skipServices = false;
    int timeoutArg = 10;
    static struct option longOptions[] = {
        {"skip", no_argument, 0,  0 },
        {"help", no_argument, 0,  0 },
        {     0,           0, 0,  0 }
    };

    while (1) {
        int c;
        int optionIndex = 0;
        //传入的参数转为case 的值
        c = getopt_long(argc, argv, "+t:l", longOptions, &optionIndex);

        if (c == -1) {
            break;
        }

        switch (c) {
        case 0:
            if (!strcmp(longOptions[optionIndex].name, "skip")) {
                skipServices = true;
            } else if (!strcmp(longOptions[optionIndex].name, "help")) {
                usage();
                return 0;
            }
            break;

        case 't':
            {
                char *endptr;
                timeoutArg = strtol(optarg, &endptr, 10);
                if (*endptr != '\\0' || timeoutArg <= 0) {
                    fprintf(stderr, "Error: invalid timeout number: '%s'\\n", optarg);
                    return -1;
                }
            }
            break;

        case 'l':
            showListOnly = true;
            break;

        default:
            fprintf(stderr, "\\n");
            usage();
            return -1;
        }
    }

    for (int i = optind; i < argc; i++) {
        if (skipServices) {
            skippedServices.add(String16(argv[i]));
        } else {
            if (i == optind) {
                services.add(String16(argv[i]));
            } else {
                args.add(String16(argv[i]));
            }
        }
    }

    if ((skipServices && skippedServices.empty()) ||
            (showListOnly && (!services.empty() || !skippedServices.empty()))) {
        usage();
        return -1;
    }

    if (services.empty() || showListOnly) {
        // gets all services 通过ServiceManager获取所有的服务
        services = sm->listServices();
        services.sort(sort_func);
        args.add(String16("-a"));
    }

    const size_t N = services.size();

    if (N > 1) {
        // first print a list of the current services
        aout << "Currently running services:" << endl;

        for (size_t i=0; i<N; i++) {
            sp<IBinder> service = sm->checkService(services[i]);
            if (service != NULL) {
                bool skipped = IsSkipped(skippedServices, services[i]);
                aout << "  " << services[i] << (skipped ? " (skipped)" : "") << endl;
            }
        }
    }

    if (showListOnly) {
        return 0;
    }

    for (size_t i = 0; i < N; i++) {
        String16 service_name = std::move(services[i]);
        if (IsSkipped(skippedServices, service_name)) continue;

        sp<IBinder> service = sm->checkService(service_name);
        if (service != NULL) {
            int sfd[2];

            if (pipe(sfd) != 0) {
                aerr << "Failed to create pipe to dump service info for " << service_name
                     << ": " << strerror(errno) << endl;
                continue;
            }

            unique_fd local_end(sfd[0]);
            unique_fd remote_end(sfd[1]);
            sfd[0] = sfd[1] = -1;

            if (N > 1) {
                aout << "-------------" << endl;
                aout << "DUMP OF SERVICE " << service_name << ":" << endl;
            }

            // dump blocks until completion, so spawn a thread..
            std::thread dump_thread([=, remote_end { std::move(remote_end) }]() mutable {
				//调用各自服务里的dump函数
                int err = service->dump(remote_end.get(), args);

                // It'd be nice to be able to close the remote end of the socketpair before the dump
                // call returns, to terminate our reads if the other end closes their copy of the
                // file descriptor, but then hangs for some reason. There doesn't seem to be a good
                // way to do this, though.
                remote_end.clear();

                if (err != 0) {
                    aerr << "Error dumping service info: (" << strerror(err) << ") " << service_name
                         << endl;
                }
            });

            auto timeout = std::chrono::seconds(timeoutArg);
            auto start = std::chrono::steady_clock::now();
            auto end = start + timeout;

            struct pollfd pfd = {
                .fd = local_end.get(),
                .events = POLLIN
            };

            bool timed_out = false;
            bool error = false;
            while (true) {
                // Wrap this in a lambda so that TEMP_FAILURE_RETRY recalculates the timeout.
                auto time_left_ms = [end]() {
                    auto now = std::chrono::steady_clock::now();
                    auto diff = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - now);
                    return std::max(diff.count(), 0ll);
                };

                int rc = TEMP_FAILURE_RETRY(poll(&pfd, 1, time_left_ms()));
                if (rc < 0) {
                    aerr << "Error in poll while dumping service " << service_name << " : "
                         << strerror(errno) << endl;
                    error = true;
                    break;
                } else if (rc == 0) {
                    timed_out = true;
                    break;
                }

                char buf[4096];
                rc = TEMP_FAILURE_RETRY(read(local_end.get(), buf, sizeof(buf)));
                if (rc < 0) {
                    aerr << "Failed to read while dumping service " << service_name << ": "
                         << strerror(errno) << endl;
                    error = true;
                    break;
                } else if (rc == 0) {
                    // EOF.
                    break;
                }

                if (!WriteFully(STDOUT_FILENO, buf, rc)) {
                    aerr << "Failed to write while dumping service " << service_name << ": "
                         << strerror(errno) << endl;
                    error = true;
                    break;
                }
            }

            if (timed_out) {
                aout << endl << "*** SERVICE DUMP TIMEOUT EXPIRED ***" << endl << endl;
            }
            if (timed_out || error) {
                dump_thread.detach();
            } else {
                dump_thread.join();
            }
            if (N > 1) {
              std::chrono::duration<double> elapsed_seconds =
                  std::chrono::steady_clock::now() - start;
              aout << StringPrintf("--------- %.3fs ", elapsed_seconds.count()).c_str()
                   << "was the duration of dumpsys " << service_name << endl;
            }
        } else {
            aerr << "Can't find service: " << service_name << endl;
        }
    }
    return 0;
}

从上面源码中可知

• sp< IServiceManager > sm = defaultServiceManager(); 获取ServiceManager Binder代理对象
• services = sm->listServices(); 通过ServiceManager获取所有的服务名称
• sp< IBinder > service = sm->checkService(service_name); 通过服务名称获取对应服务的Binder代理对象
• 通过服务的Binder代理对象调用各自的dump 函数

dumpsys调用ServiceManager服务的listServices来查询系统中的所有服务的名称，并且通过checkService方法获取对应服务的binder代理对象，然后通过每个服务binder代理对象调用dump函数来输出该服务的详细信息，因此dumpsys命令输出各个服务的详细信息是没有统一格式的，另外，dump方法提供一个用户输入参数的通道，利用此特性，可以动态修改服务中的某些参数。例如，安卓系统中native层的camera服务，其服务内部的调试打印信息由一个全局变量gLogLevel控制（源码：frameworks/av/services/camera/libcameraservice/CameraService.cpp）。在dump方法中提供了设置gLogLevel的接口：

status_t CameraService::dump(int fd, const Vector<String16>& args) {
  //输出CameraService内部详细状态信息
  int n = args.size();
  for (int i = 0; i + 1 < n; i++) {
   //-v 参数用于修改gLogLevel变量
    String16 verboseOption("-v");
    if (args[i] == verboseOption) {
      String8 levelStr(args[i+1]);
      int level = atoi(levelStr.string());
      result = String8::format("\\nSetting log level to %d.\\n", level);
      setLogLevel(level);
      write(fd, result.string(), result.size());
    }
}
	return NO_ERROR;
}