ADB工作原理
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ADB工作原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
参考技术AAndroid 调试桥 (adb) 是一种功能多样的命令行工具。它可以让你与设备进行通信，adb 命令可用于执行各种设备操作（例如安装和调试应用），并提供对 Unix shell（可用来在设备上运行各种命令）的访问权限，它是一种C/S架构的程序，包括以下三个组件：
客户端： 主要用于发送命令，adb client在开发机器上运行，你可以通过发出 adb 命令从命令行终端调用客户端，它主要的工作是：解析像：push、shell、install等命令的参数，做必要预处理，然后转移为指令或数据，发送给adb server。
守护程序 (adbd)： 是运行在android设备（真机/模拟器）后台的一个进程，它是由init进程启动的，并且系统一开机就已经启动，它的主要作用是处理来自 adb server的命令行请求，然后获取对应Android设备的信息，再将结果返回给adb server。
服务器 (adb server)： 是运行在PC上的一个后台进程，它有两个作用：
当启动某个 adb 客户端时，该客户端会先检查是否有 adb 服务器进程正在运行，如果没有，它会先启动服务器进程，服务器在启动后会与绑定和监听PC上的 TCP 端口 5037 ，并处理 adb 客户端发出的命令（所有 adb 客户端通信均通过与PC上端口 5037 建立TCP连接通信）如下图：
然后，adb server会与所有正在运行的设备建立连接，TCP连接方式下，它通过扫描 5555 到 5585 之间（该范围供前 16 个模拟器使用）的奇数号端口查找模拟器，服务器一旦发现 adb 守护程序 (adbd)，便会与相应的端口建立连接，请注意，每个模拟器都使用一对按顺序排列的端口（用于控制台连接的偶数号端口和用于 adb 连接的奇数号端口）
通过查看端口，可以看到adb server已在 5037 端口监听 \'LISTENING\' 。
Client通过发送指令的方式，给到adb server端，adb server端进行判定，是否需要转发到adbd进行处理。
android adb 流程原理代码分析
由于要用到adb的知识，但是对adb啥也不了解，看了下android的代码，adb的源码在system/core/adb下面，然后网上搜下了资料，发现很多大神的源码分析，瞬间信心爆棚，把大神写的博客都浏览了一遍，然后手动运行了下adb命令，顺便跟踪了下过程，发现原来还是很好的理解，源码的各种线程创建，函数回调，对于我这种基础不咋好的，，还是看的晕晕呼呼，现在把我自己的理解给大家分享，有理解错误的还请多多指正。
一般直接上代码，可能看官都走了一大半，我们逆向的看，先看结果，再看过程，最后再看代码。从简单的入手。
理解：
（1）adb的本质，就是socket的通信，通过secket传送数据及文件
（2）adb传送是以每个固定格式的包发送的数据，包的格式如下：
#define A_SYNC 0x434e5953
#define A_CNXN 0x4e584e43
#define A_OPEN 0x4e45504f
#define A_OKAY 0x59414b4f
#define A_CLSE 0x45534c43
#define A_WRTE 0x45545257
#define A_AUTH 0x48545541
struct amessage {
unsigned command; /* command identifier constant */
unsigned arg0; /* first argument */
unsigned arg1; /* second argument */
unsigned data_length; /* length of payload (0 is allowed) */
unsigned data_check; /* checksum of data payload */
unsigned magic; /* command ^ 0xffffffff */
};
struct apacket
{
apacket *next;
unsigned len;
unsigned char *ptr;
amessage msg;
unsigned char data[MAX_PAYLOAD];
};发送的包格式为apacket格式，其中msg为消息部分，data为数据部分。msg的消息类型有很多种，包括A_SYNC, A_CNXN, A_OPEN, A_OKAY等等。
到此，我们对adb的理解就是，一种socket通信，每次发送apacket格式的数据包，好吧，我们在这样的认知下继续学习adb。
（3）adb给我们预留了调试的信息，我们只需要在adb.h中定义指定的宏，即可看到每次数据的传输过程：
#define DEBUG_PACKETS 1
（4）我们使用adb push命令，来跟踪分析下这个apacket数据是怎样传输的：
我们以adb push profile /命令为例，在串口我们可以看见如下详细的传输信息：
status command arg0 arg1 len data
recv: OPEN 00141028 00000000 0006 "sync:."
send: OKAY 0000003e 00141028 0000 ""
recv: WRTE 00141028 0000003e 0009 "STAT..../"
send: OKAY 0000003e 00141028 0000 ""
send: WRTE 0000003e 00141028 0010 "STAT.A......[oHZ"
recv: OKAY 00141028 0000003e 0000 ""
recv: WRTE 00141028 0000003e 0027 "SEND..../profile,33206DATA....2D
send: OKAY 0000003e 00141028 0000 ""
send: WRTE 0000003e 00141028 0008 "OKAY...."
recv: OKAY 00141028 0000003e 0000 ""
recv: WRTE 00141028 0000003e 0008 "QUIT...."
send: OKAY 0000003e 00141028 0000 ""
send: CLSE 00000000 00141028 0000 ""
recv: CLSE 00141028 0000003e 0000 ""
以上recv表示接收的数据包，send表示回传的数据包。后面五个分别为数据包的数据字段值（command arg0 arg1 len data），这样数据我们还是不够直观，我们翻译成更加直接的数据辅以文字解释
这样是不是容易理解多了呢，经过这样的数据发送，我们就通过adb push命令把本地的profile文件推送到远程设备的根目录了。哇..... 原来这么简单，一个profile文件就传输了。流程理解了，我们再来看代码，现在结果你知道了，流程你也懂了，再来看源码，是不是容易理解了呢。
（5）同样，我们看代码也是逆向的看，这样利于我们理解，不会被源码看到晕乎乎，上面流程懂了，知道了每次是以apacket的格式发送的，我们先来研究这个apacket的接收与发送函数。
接收函数handle_packet
void handle_packet(apacket *p, atransport *t)
{
asocket *s;
D("handle_packet() %c%c%c%c
", ((char*) (&(p->msg.command)))[0],
((char*) (&(p->msg.command)))[1],
((char*) (&(p->msg.command)))[2],
((char*) (&(p->msg.command)))[3]);
print_packet("recv", p);
switch(p->msg.command){
case A_SYNC:
if(p->msg.arg0){
send_packet(p, t);
if(HOST) send_connect(t);
} else {
t->connection_state = CS_OFFLINE;
handle_offline(t);
send_packet(p, t);
}
return;
case A_CNXN: /* CONNECT(version, maxdata, "system-id-string") */
/* XXX verify version, etc */
if(t->connection_state != CS_OFFLINE) {
t->connection_state = CS_OFFLINE;
handle_offline(t);
}
parse_banner((char*) p->data, t);
if (HOST || !auth_enabled) {
handle_online(t);
if(!HOST) send_connect(t);
} else {
send_auth_request(t);
}
break;
case A_AUTH:
if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_TOKEN) {
t->key = adb_auth_nextkey(t->key);
if (t->key) {
send_auth_response(p->data, p->msg.data_length, t);
} else {
/* No more private keys to try, send the public key */
send_auth_publickey(t);
}
} else if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_SIGNATURE) {
if (adb_auth_verify(t->token, p->data, p->msg.data_length)) {
adb_auth_verified(t);
t->failed_auth_attempts = 0;
} else {
if (t->failed_auth_attempts++ > 10)
adb_sleep_ms(1000);
send_auth_request(t);
}
} else if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_RSAPUBLICKEY) {
adb_auth_confirm_key(p->data, p->msg.data_length, t);
}
break;
case A_OPEN: /* OPEN(local-id, 0, "destination") */
if (t->online) {
char *name = (char*) p->data;
name[p->msg.data_length > 0 ? p->msg.data_length - 1 : 0] = 0;
s = create_local_service_socket(name);
if(s == 0) {
send_close(0, p->msg.arg0, t);
} else {
s->peer = create_remote_socket(p->msg.arg0, t);
s->peer->peer = s;
send_ready(s->id, s->peer->id, t);
s->ready(s);
}
}
break;
case A_OKAY: /* READY(local-id, remote-id, "") */
if (t->online) {
if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
if(s->peer == 0) {
s->peer = create_remote_socket(p->msg.arg0, t);
s->peer->peer = s;
}
s->ready(s);
}
}
break;
case A_CLSE: /* CLOSE(local-id, remote-id, "") */
if (t->online) {
if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
s->close(s);
}
}
break;
case A_WRTE:
if (t->online) {
if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
unsigned rid = p->msg.arg0;
p->len = p->msg.data_length;
if(s->enqueue(s, p) == 0) {
D("Enqueue the socket
");
send_ready(s->id, rid, t);
}
return;
}
}
break;
default:
printf("handle_packet: what is %08x?!
", p->msg.command);
}
put_apacket(p);
}
哇，这个函数好像不复杂，一个函数，然后解析apacket *p数据，根据msg.command的命令值, 然后对应不同的case，有着不同的响应。事实上也就是这样，这个函数主要就是根据不同的消息类型，来处理这个apacket的数据。
上面不是有adb push命令吗，我们根据这个流程，看看handle_packet是否是跟我们预期的响应流程一样。
（5.1）OPEN响应
recv: OPEN 00141028 00000000 0006 "sync:."
send: OKAY 0000003e 00141028 0000 ""
接收到了OPEN的消息，然后附带了一个sync的数据，我们看看是如何响应的。
case A_OPEN: /* OPEN(local-id, 0, "destination") */
if (t->online) {
char *name = (char*) p->data;
name[p->msg.data_length > 0 ? p->msg.data_length - 1 : 0] = 0;
s = create_local_service_socket(name);
if(s == 0) {
send_close(0, p->msg.arg0, t);
} else {
s->peer = create_remote_socket(p->msg.arg0, t);
s->peer->peer = s;
send_ready(s->id, s->peer->id, t);
s->ready(s);
}
}
break;调用create_local_service_socket(“sync”);
fd = service_to_fd(name);
//创建本地socket，并为这个socket创建数据处理线程file_sync_service
ret = create_service_thread(file_sync_service, NULL);
//把这个本地socket关联到结构asocket *s
s = create_local_socket(fd);
调用create_remote_socket(p->msg.arg0, t); //把远程的socket也与这个结构体asocket 关联。
如上两个函数调用，主要是初始化本地的socket对，本地socket用来跟后台服务线程之间的通信，以及跟对应命令的后台服务线程通信。初始化adb通信的环境。其中asocket *s为本地socket与远程socket的一个关联结构体，其中s保存的是本地socket的信息，s->peer保存的是远程socket相关的信息。
send_ready(s->id, s->peer->id, t); 然后发送OKAY给PC端。
static void send_ready(unsigned local, unsigned remote, atransport *t)
{
D("Calling send_ready
");
apacket *p = get_apacket();
p->msg.command = A_OKAY;
p->msg.arg0 = local;
p->msg.arg1 = remote;
send_packet(p, t);
} 这个与我们看到的流程相符合。接收到OPEN的消息，初始化一些状态，然后返回一个OKAY的状态
（5.2）WRITE响应
recv: WRTE 00141028 0000003e 0009 "STAT..../"
send: OKAY 0000003e 00141028 0000 ""
send: WRTE 0000003e 00141028 0010 "STAT.A......[oHZ"
接收到了WRITE的消息，顺带了一个查询STAT的数据，我们看看是如何响应的：
case A_WRTE:
if (t->online) {
if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
unsigned rid = p->msg.arg0;
p->len = p->msg.data_length;
if(s->enqueue(s, p) == 0) {
D("Enqueue the socket
");
send_ready(s->id, rid, t);
}
return;
}
}
break;先通过参数p->msg.arg1找到我们在OPEN的时候建立的结构体信息asocket *s， 然后处理本地socket队列中的数据（s为本地，s->peer为远程）
s->enqueue(s, p)即为之前 关联的函数local_socket_enqueue，其在create_local_socket(fd); 的时候设置。
static int local_socket_enqueue(asocket *s, apacket *p)
{
D("LS(%d): enqueue %d
", s->id, p->len);
p->ptr = p->data;
/* if there is already data queue‘d, we will receive
** events when it‘s time to write. just add this to
** the tail
*/
if(s->pkt_first) {
goto enqueue;
}
/* write as much as we can, until we
** would block or there is an error/eof
*/
while(p->len > 0) {
int r = adb_write(s->fd, p->ptr, p->len);
if(r > 0) {
p->len -= r;
p->ptr += r;
continue;
}
if((r == 0) || (errno != EAGAIN)) {
D( "LS(%d): not ready, errno=%d: %s
", s->id, errno, strerror(errno) );
s->close(s);
return 1; /* not ready (error) */
} else {
break;
}
}
if(p->len == 0) {
put_apacket(p);
return 0; /* ready for more data */
}
enqueue:
p->next = 0;
if(s->pkt_first) {
s->pkt_last->next = p;
} else {
s->pkt_first = p;
}
s->pkt_last = p;
/* make sure we are notified when we can drain the queue */
fdevent_add(&s->fde, FDE_WRITE);
return 1; /* not ready (backlog) */
}
我们通过adb_write(s->fd, p->ptr, p->len)把要处理的数据，写入到本地socket对应的fd中，等待处理。
然后调用send_ready(s->id, rid, t);返回一个OKAY的状态
我们把待处理的数据adb_write之后，又是在哪里处理的呢，我们之前在创建本地socket的时候，就创建了一个线程，对应的处理socket数据的函数file_sync_service。
我们来看看file_sync_service函数是如何处理的
void file_sync_service(int fd, void *cookie)
{
syncmsg msg;
char name[1025];
unsigned namelen;
char *buffer = malloc(SYNC_DATA_MAX);
if(buffer == 0) goto fail;
for(;;) {
D("sync: waiting for command
");
if(readx(fd, &msg.req, sizeof(msg.req))) {
fail_message(fd, "command read failure");
break;
}
namelen = ltohl(msg.req.namelen);
if(namelen > 1024) {
fail_message(fd, "invalid namelen");
break;
}
if(readx(fd, name, namelen)) {
fail_message(fd, "filename read failure");
break;
}
name[namelen] = 0;
msg.req.namelen = 0;
D("sync: ‘%s‘ ‘%s‘
", (char*) &msg.req, name);
switch(msg.req.id) {
case ID_STAT:
if(do_stat(fd, name)) goto fail;
break;
case ID_LIST:
if(do_list(fd, name)) goto fail;
break;
case ID_SEND:
if(do_send(fd, name, buffer)) goto fail;
break;
case ID_RECV:
if(do_recv(fd, name, buffer)) goto fail;
break;
case ID_QUIT:
goto fail;
default:
fail_message(fd, "unknown command");
goto fail;
}
}
fail:
if(buffer != 0) free(buffer);
D("sync: done
");
adb_close(fd);
}
原来在这里处理的数据，终于找到你， 我们收到的消息是查看路径是否存在，这里对应的就是ID_STAT，还有其他的消息处理，比如ID_SEND，ID_RECV，ID_QUIT，望文生义，我们就不具体解释了。我们还是看看ID_STAT对应的处理吧do_stat(fd, name)。
static int do_stat(int s, const char *path)
{
syncmsg msg;
struct stat st;
msg.stat.id = ID_STAT;
if(lstat(path, &st)) {
msg.stat.mode = 0;
msg.stat.size = 0;
msg.stat.time = 0;
} else {
msg.stat.mode = htoll(st.st_mode);
msg.stat.size = htoll(st.st_size);
msg.stat.time = htoll(st.st_mtime);
}
return writex(s, &msg.stat, sizeof(msg.stat));
}这里就是判断路径是否存在的逻辑了，这个就是我们想要的，我们把判断的结果存储在msg.stat, 然后把对应的结果写回去writex。
我们把检测的状态writex之后，但是这个数据还没有发送回PC端啊，是在哪里发送回去的呢，我们继续跟踪 我们在create_local_socket创建本地socket的时候，顺便还注册了一个回调函数local_socket_event_func
static void local_socket_event_func(int fd, unsigned ev, void *_s)
{
asocket *s = _s;
D("LS(%d): event_func(fd=%d(==%d), ev=%04x)
", s->id, s->fd, fd, ev);
/* put the FDE_WRITE processing before the FDE_READ
** in order to simplify the code.
*/
if(ev & FDE_WRITE){
apacket *p;
while((p = s->pkt_first) != 0) {
while(p->len > 0) {
int r = adb_write(fd, p->ptr, p->len);
if(r > 0) {
p->ptr += r;
p->len -= r;
continue;
}
if(r < 0) {
/* returning here is ok because FDE_READ will
** be processed in the next iteration loop
*/
if(errno == EAGAIN) return;
if(errno == EINTR) continue;
}
D(" closing after write because r=%d and errno is %d
", r, errno);
s->close(s);
return;
}
if(p->len == 0) {
s->pkt_first = p->next;
if(s->pkt_first == 0) s->pkt_last = 0;
put_apacket(p);
}
}
/* if we sent the last packet of a closing socket,
** we can now destroy it.
*/
if (s->closing) {
D(" closing because ‘closing‘ is set after write
");
s->close(s);
return;
}
/* no more packets queued, so we can ignore
** writable events again and tell our peer
** to resume writing
*/
fdevent_del(&s->fde, FDE_WRITE);
s->peer->ready(s->peer);
}
if(ev & FDE_READ){
apacket *p = get_apacket();
unsigned char *x = p->data;
size_t avail = MAX_PAYLOAD;
int r;
int is_eof = 0;
while(avail > 0) {
r = adb_read(fd, x, avail);
D("LS(%d): post adb_read(fd=%d,...) r=%d (errno=%d) avail=%d
", s->id, s->fd, r, r<0?errno:0, avail);
if(r > 0) {
avail -= r;
x += r;
continue;
}
if(r < 0) {
if(errno == EAGAIN) break;
if(errno == EINTR) continue;
}
/* r = 0 or unhandled error */
is_eof = 1;
break;
}
D("LS(%d): fd=%d post avail loop. r=%d is_eof=%d forced_eof=%d
",
s->id, s->fd, r, is_eof, s->fde.force_eof);
if((avail == MAX_PAYLOAD) || (s->peer == 0)) {
put_apacket(p);
} else {
p->len = MAX_PAYLOAD - avail;
r = s->peer->enqueue(s->peer, p);
D("LS(%d): fd=%d post peer->enqueue(). r=%d
", s->id, s->fd, r);
if(r < 0) {
/* error return means they closed us as a side-effect
** and we must return immediately.
**
** note that if we still have buffered packets, the
** socket will be placed on the closing socket list.
** this handler function will be called again
** to process FDE_WRITE events.
*/
return;
}
if(r > 0) {
/* if the remote cannot accept further events,
** we disable notification of READs. They‘ll
** be enabled again when we get a call to ready()
*/
fdevent_del(&s->fde, FDE_READ);
}
}
/* Don‘t allow a forced eof if data is still there */
if((s->fde.force_eof && !r) || is_eof) {
D(" closing because is_eof=%d r=%d s->fde.force_eof=%d
", is_eof, r, s->fde.force_eof);
s->close(s);
}
}
if(ev & FDE_ERROR){
/* this should be caught be the next read or write
** catching it here means we may skip the last few
** bytes of readable data.
*/
// s->close(s);
D("LS(%d): FDE_ERROR (fd=%d)
", s->id, s->fd);
return;
}
}
这个函数内容就比较多了，我们看后面if(ev & FDE_READ)部分:
adb_read(fd, x, avail);把数据读出来，然后调用r = s->peer->enqueue(s->peer, p);，即把数据发送给远程socket的队列处理。（s->speer即远程端，之前已经说明）
s->peer->enqueue函数即remote_socket_enqueue：
static int remote_socket_enqueue(asocket *s, apacket *p)
{
D("entered remote_socket_enqueue RS(%d) WRITE fd=%d peer.fd=%d
",
s->id, s->fd, s->peer->fd);
p->msg.command = A_WRTE;
p->msg.arg0 = s->peer->id;
p->msg.arg1 = s->id;
p->msg.data_length = p->len;
send_packet(p, s->transport);
return 1;
}这样我们就把STAT的结果，通过WRITE返回给了PC端
这个与我们看到的流程也是相符的，接收到WRITE（STAT）的消息，先返回一个OKAY的状态，在返回WRITE（STAT）的结果。
我们可以观察之前的数据接收及发送流程，可以发现每次一个WRITE消息，后面都是返回一个OKAY WRITE消息。
贴了这么多的代码，是不是有点晕了，再贴就真的看不下去了，我们下面重新来理一理思路。
1. adb其实就是个socket通信，数据发过来发过去。
2. adb每次都是发送的一个数据包，数据结构是struct apacket，其中包含msg消息部分，及data数据部分。
3. 从PC跟device通信的过程，有一条协议流程，通过不断的数据交互发送，实现数据文件传递。
4. 我们可以定义 #define DEBUG_PACKETS 1 这样可以看到socket通信的数据发送过程。
5. socket数据建立传输过程，会创建socket，创建事件监听线程，注册回调响应函数，乱七八糟的......
6. 然后就是一系列的代码流程了，头晕了，我们下节再来详细理一理这个，为啥要按照你说的这个流程走，为啥你说走到这里，调用这个函数，凭啥相信你，下节见......
以上是关于ADB工作原理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
100天精通Andriod逆向——第1天：ADB原理及其常用命令