Android磁盘管理系列之vold源码分析(2)_vold : part 1 72-优快云博客

本文详细解读了Vold作为Android系统核心组件之一，如何处理磁盘和存储设备，包括其内部结构、类继承关系、关键功能模块及主要工作流程。重点分析了main.cpp文件中的代码实现，展示了Vold初始化、配置加载、设备监听等核心功能的实现过程。

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Vold是Android系统处理磁盘的核心部分，取代了原来Linux系统中的udev，主要用来处理Android系统的热插拔存储设备。在Android2.2以后的系统中，vold源码已经移到了system目录下，vold目录包含以下源码：
├── Android.mk
├── Asec.h
├── CleanSpec.mk
├── CommandListener.cpp
├── CommandListener.h
├── Devmapper.cpp
├── Devmapper.h
├── DirectVolume.cpp
├── DirectVolume.h
├── Fat.cpp
├── Fat.h
├── hash.h
├── logwrapper.c
├── Loop.cpp
├── Loop.h
├── main.cpp
├── NetlinkHandler.cpp
├── NetlinkHandler.h
├── NetlinkManager.cpp
├── NetlinkManager.h
├── Process.cpp
├── Process.h
├── ResponseCode.cpp
├── ResponseCode.h
├── vdc.c
├── VoldCommand.cpp
├── VoldCommand.h
├── Volume.cpp
├── Volume.h
├── VolumeManager.cpp
├── VolumeManager.h
├── Xwarp.cpp
└── Xwarp.h

先简要说明一下类的继承关系，vold中比较重要的有以下几个类：
三大管理类：VolumeManager,CommandListener,NetlinkManager
其他处理类：Volume,DirectVolume,NetlinkHandler,Fat,ResponseCode
其他相关的类：NetlinkListener,SocketListener

1.VolumeManager管理Volume类；
2.DirectVolume类继承于Volume类，保存着磁盘信息与操作函数；
3.NetlinkManager类负责与内核uevent事件通信，期间，使用到了NetlinkListener和SocketListener类的函数；
4.Fat是格式化sd卡的函数；
5.ResponseCode保存着vold向framework反馈的值。

本文讲解main.cpp文件的源代码：

int 
main() { 
    /**********************************************************************************
    **以下三个类声明三个指针对象：
    **VolumeManager     :管理所有存储设备(volume对象)；
    **CommandListener   :监听Framework下发的消息，并分析命令，调用响应的操作函数；
    **NetlinkManager  :监听Linux内核的热插拔事件，uevent事件
    **********************************************************************************/
    VolumeManager *vm;
    CommandListener *cl;
    NetlinkManager *nm;
  
    SLOGI("Vold 2.1 (the revenge) firing up");
    /**********************************************************************************
    **在Linux系统，如scsi硬盘，U盘的设备节点默认生成在/dev/目录下，Android把这些设备
    **节点改到了/dev/block/目录下。但随着热插拔事件的产生，设备节点(如sda,sdb)经常变换，
    **对于vold来说，可能有点麻烦，所以在/dev/block/下新建了一个名为vold的目录，存放sda,
    **sdb对应的设备节点，形如"8:0"。
    **eg:sda 的主次设备号分别为8,0,于是vold就会在vold目录下创建名为"8:0"的节点，基于主次设备号
    **命名，便于程序操作，增加了灵活性。
    **********************************************************************************/
    mkdir("/dev/block/vold", 0755);
  
    /**********************************************************************************
    **实例化vm对象，VolumeManager类调用自身的Instance函数，new了一个对象给vm。
    **源码：
    VolumeManager *VolumeManager::Instance() {
        if (!sInstance)
            sInstance = new VolumeManager();
        return sInstance;
    }
    **********************************************************************************/
    if
(!(vm = VolumeManager::Instance())) { 
        SLOGE("Unable to create VolumeManager");
        exit(1);
    };
      
    /**********************************************************************************
    **实例化nm对象，NetlinkManager类调用自身的Instance函数，new了一个对象给nm。
    **源码：
    NetlinkManager *NetlinkManager::Instance() {
        if (!sInstance)
            sInstance = new NetlinkManager();
        return sInstance;
    }
    **********************************************************************************/
    if
(!(nm = NetlinkManager::Instance())) { 
        SLOGE("Unable to create NetlinkManager");
        exit(1);
    };
  
    /**********************************************************************************
    **实例化cl对象；
    **vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
    **setBroadcaster函数将VolumeManager的成员变量mBroadcaster设置成cl，这两个变量都是
    **SocketListener的指针类型，命令执行状态广播函数就会调用这个SocketListener指针来调用
    **SocketListener类的广播函数；
    **为什么SocketListener类能强制转换CommandListener类呢？
    **原因：继承关系：CommandListener(子类) --> FrameworkListener(子类) --> SocketListener(父类)
    **将子类强制转换为父类是没错的。
    **********************************************************************************/
    cl =
new CommandListener();
    vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
    nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
      
    /**********************************************************************************
    **调用start函数启动存储设备的管理类，看了源码，这函数没干什么事，估计去哪打酱油了。
    **源码：
    int VolumeManager::start() {
        return 0;
    }
    **********************************************************************************/
    if
(vm->start()) { 
        SLOGE("Unable to start VolumeManager (%s)",
strerror(errno));
        exit(1);
    }
  
    /**********************************************************************************
    **process_config函数用来解析/etc/vold.fstab的配置文件，从代码可以看出，配置文件的参数
    **以空格和制表格(Tab键)分隔；系统启动起来，分析该配置文件，挂载相应的分区，相当于
    **Linux系统的/etc/fstab文件。
    **********************************************************************************/
    if
(process_config(vm)) { 
        SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways",
strerror(errno));
    }
      
    /**********************************************************************************
    **nm对象调用start函数开启了一个线程，用来监听底层的uevent事件；这start函数干的事就
    **多了，主要是打开一个udp套接字，循环监听底层事件。线程里面使用了Select函数来处理
    **套接字，这设计到fd_set结构体等等的使用；
    **当捕获到uevent事件，vold会将该事件通知给Framework层，Framework进行判断，然后再
    **下发操作命令。
    **********************************************************************************/
    if
(nm->start()) { 
        SLOGE("Unable to start NetlinkManager (%s)",
strerror(errno));
        exit(1);
    }
      
    coldboot("/sys/block");
  
    /**********************************************************************************
    **下面是判断Android系统是否处于ums状态，ums是大容量存储的意思，这是Android系统
    **的OTG功能。OTG是on-the-go的简称，主要提供与pc机的连接；
    **notifyUmsConnected函数将ums的状态通知给Framework层，于是Framework与UI配合，弹出
    **一个与pc机连接的交互界面。
    **********************************************************************************/
    {
        FILE
*fp; 
        char
state[255]; 
          
        if
((fp = fopen("/sys/devices/virtual/switch/usb_mass_storage/state","r")))
 { 
            if
(fgets(state,
sizeof(state), fp)) {
                if
(!strncmp(state,
"online", 6)) { 
                    vm->notifyUmsConnected(true);
                }
else { 
                    vm->notifyUmsConnected(false);
                }
                }
else { 
                    SLOGE("Failed to read switch state (%s)",
strerror(errno));
                }
          
            fclose(fp);
        }
else { 
            SLOGW("No UMS switch available");
        }
    }
  
    /**********************************************************************************
    **上面的准备工作已做完，现在是vold比较重要的一个处理线程；
    **startListener是CommandListener类的父类的函数，该函数用于开启监听线程，监听
    **Framework层下发给vold的命令，然后调用相应的命令操作存储设备。
    **********************************************************************************/
    if
(cl->startListener()) { 
        SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)",
strerror(errno));
        exit(1);
    }
  
    /**********************************************************************************
    **进入一个循环，让vold保持守护进程的状态；
    **vold的主要工作是由：nm->start()和cl->startListener()两个线程共同完成；这两个处理线程
    **中间需要Framework来充当桥梁与boss的身份，Framework是管理这些磁盘的boss。
    **********************************************************************************/
    while(1) {
        sleep(1000);
    }
      
    SLOGI("Vold exiting");
    exit(0);
    }
  
/**********************************************************************************
**以下这两个函数不重要，也就是打开/sys/block目录处理一些事情；这俩函数用来给vold打杂，
**社会阶级比较低，o(∩_∩)o 哈哈。
**里面有几个函数是bionic库提供的，用得比较少。
**********************************************************************************/
static
void do_coldboot(DIR *d,
int lvl) 
{ 
    struct
dirent *de; 
    int
dfd, fd; 
  
    dfd = dirfd(d);
  
    fd = openat(dfd,
"uevent", O_WRONLY);
    if(fd >= 0) {
            write(fd,
"add\n", 4); 
            close(fd);
    }
  
    while((de = readdir(d))) {
        DIR *d2;
  
        if
(de->d_name[0] == '.')
                continue;
  
        if
(de->d_type != DT_DIR && lvl > 0) 
                continue;
  
        fd = openat(dfd, de->d_name, O_RDONLY | O_DIRECTORY);
        if(fd < 0)
                continue;
  
        d2 = fdopendir(fd);
        if(d2 == 0)
                close(fd);
        else
{ 
                do_coldboot(d2, lvl + 1);
                closedir(d2);
        }
    }
} 
  
static
void coldboot(const
char *path) 
{ 
        DIR *d = opendir(path);
        if(d) {
                do_coldboot(d, 0);
                closedir(d);
        }
} 
  
/**********************************************************************************
**该函数用来解析/etc/vold.fstab配置文件，文本的处理；
**可能不同的源码版本，有点差异；
**strsep是字符串的分割函数，可以看出该函数是以" \t"来分割(\t前面有一空格)，分割空格
**或制表格，所以配置文件里面空格与tab键来分割都行；
**strsep不是ANSI C的函数，但它用来取代strtok函数，strtok是线程不安全的函数。
**********************************************************************************/
static
int process_config(VolumeManager *vm) {
    FILE
*fp; 
    int
n = 0; 
    char
line[255]; 
  
    if
(!(fp = fopen("/etc/vold.fstab",
"r"))) { 
            return
-1; 
    }
  
    while(fgets(line,
sizeof(line), fp)) {
        char
*next = line; 
        char
*type, *label, *mount_point; 
  
        n++;
        line[strlen(line)-1] =
'\0'; 
  
        if
(line[0] == '#' 
|| line[0] == '\0')
                continue;
  
        if
(!(type = strsep(&next, " \t"))) {
                SLOGE("Error parsing type");
                goto
out_syntax; 
        }
        if
(!(label = strsep(&next, " \t"))) {
                SLOGE("Error parsing label");
                goto
out_syntax; 
        }
        if
(!(mount_point = strsep(&next, " \t"))) {
                SLOGE("Error parsing mount point");
                goto
out_syntax; 
        }
  
        if
(!strcmp(type,
"dev_mount")) { 
            DirectVolume *dv = NULL;
            char
*part, *sysfs_path; 
  
            if
(!(part = strsep(&next, " \t"))) {
                    SLOGE("Error parsing partition");
                    goto
out_syntax; 
            }
            if
(strcmp(part,
"auto") && 
atoi(part) == 0) {
                    SLOGE("Partition must either be 'auto' or 1 based index instead of '%s'", part);
                    goto
out_syntax; 
            }
            /**********************************************************************************
            **如果配置文件指定为auto，则为自动挂载存储设备，在实例化DirectVolume的对象，传递-1
            **进去，否则将分区序数part传进去；
            **********************************************************************************/
            if
(!strcmp(part,
"auto")) { 
                    dv =
new DirectVolume(vm, label, mount_point, -1);
            }
else { 
                    dv =
new DirectVolume(vm, label, mount_point,
atoi(part));
            }
  
            while((sysfs_path = strsep(&next,
" \t"))) { 
                /**********************************************************************************
                **将存储设备在/sys/对应的路径添加进PathCollection容器，该容器为“char *”类型；
                **在/sys/里面可以获取到存储设备的热插拔事件，所以DirectVolume类的主要工作就是针对
                **这里去获取uevent事件的；
                **DirectVolume::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt)函数去得到这些事件，主要还是
                **NetlinkListener类从内核捕获到的。
                **********************************************************************************/
                if
(dv->addPath(sysfs_path)) { 
                        SLOGE("Failed to add devpath %s to volume %s", sysfs_path,
                                 label);
                        goto
out_fail; 
                }
            }
            /**********************************************************************************
            **如果在配置文件有找到正确的挂载参数，那么就会将DirectVolume的对象添加到VolumeCollection
            **容器中，该容器存放着Volume*类型的数据，VolumeManager的对象vm是用来管理这些存储设备的；
            **一块存储设备就会实例化一个Volume对象，但对于手机来说，一般只能识别到一张SD卡。
            **********************************************************************************/
            vm->addVolume(dv);
        }
else 
if (!strcmp(type,
"map_mount")) { 
        }
else { 
                SLOGE("Unknown type '%s'", type);
                goto
out_syntax; 
        }
    }
  
    fclose(fp);
    return
0; 
  
/**********************************************************************************
**从这个main函数的出错处理可以看出，系统源码经常使用到这种高效性的goto技巧，goto在
**系统中的出错处理用得很频繁，可以说几乎每个文件都使用到了goto跳转函数；
**很多文章或者教材，经常反面性的批判goto的不规则，但从这些外国的开源代码可以看出，
**那些牛人都很喜欢用goto，利用了goto来处理出错情况的技巧，显得很漂亮；
**我觉得，要从实用性的角度来评论这些语言的优缺点，并不能用否认的说法来解释，这样才能
**不断地进步； 
**所以，如果在出错处理非常多的情况下，使用goto是使代码更可读，减少重复的出错判断的
**代码量。 
**********************************************************************************/
out_syntax: 
        SLOGE("Syntax error on config line %d", n);
        errno
= -EINVAL; 
out_fail: 
        fclose(fp);
        return
-1;    
}

原文：http://blog.youkuaiyun.com/gzshun/article/details/7096802