Android热插拔事件处理详解
一、Android热插拔事件处理流程图
Android热插拔事件处理流程如下图所示：
二、组成
1. NetlinkManager: 全称是NetlinkManager.cpp位于Android 4.x 源码位置/system/vold/NetlinkManager.cpp。该类的主要通过引用NetlinkHandler类中的onEvent()方法来接收来自内核的事件消息，NetlinkHandler位于/system/vold/NetlinkHandler.cpp。
2. VolumeManager: 全称是VolumeManager.cpp位于Android 4.x源码位置/system/vold/VolumeManager.cpp。该类的主要作用是接收经过NetlinkManager处理过后的事件消息。因为我们这里是SD的挂载，因此经过NetlinkManager处理过后的消息会分为五种，分别是：block,switch,usb_composite,battery,power_supply。这里SD卡挂载的事件是block。
3. DirectVolume: 位于/system/vold/DirectVolume.cpp。该类的是一个工具类，主要负责对传入的事件进行进一步的处理，block事件又可以分为：Add,Removed,Change,Noaction这四种。后文通过介绍Add事件展开。
4. Volume: 位于/system/vold/Volume.cpp，该类是负责SD卡挂载的主要类。Volume.cpp主要负责检查SD卡格式，以及对复合要求的SD卡进行挂载，并通过Socket将消息SD卡挂载的消息传递给NativeDaemonConnector。
5. CommandListener: 该类位于位于/system/vold/CommandListener.cpp。通过vold socket与NativeDaemonConnector通信。
6. NativeDaemonConnector: 该类位于frameworks/base/services/java/com.android.server/NativeDaemonConnector.java。该类用于接收来自Volume.cpp 发来的SD卡挂载消息并向上传递。
7. MountService: 位于frameworks/base/services/java/com.android.server/MountService.java。MountService是一个服务类，该服务是系统服务，提供对外部存储设备的管理、查询等。在外部存储设备状态发生变化的时候，该类会发出相应的通知给上层应用。在Android系统中这是一个非常重要的类。
8. StorageManaer: 位于frameworks/base/core/java/andriod/os/storage/StorageManager.java。在该类的说明中有提到，该类是系统存储服务的接口。在系统设置中，有Storage相关项，同时Setting也注册了该类的监听器。而StorageManager又将自己的监听器注册到了MountService中，因此该类主要用于上层应用获取SD卡状态。
三、典型流程描述 (SD卡挂载流程)
整个过程从Kernel检测到SD卡插入事件开始，之前的一些硬件中断的触发以及driver的加载这里并不叙述，一直到SD卡挂载消息更新到“Android——系统设置——存储”一项中。 1. Kernel发出SD卡插入uevent。 2. NetlinkHandler::onEvent()接收内核发出的uevent并进行解析。 3. VolumeManager::handlBlockEvent()处理经过第二步处理后的事件。 4. 接下来调用DirectVolume:: handleBlockEvent()。 在该方法中主要有两点需要注意： 第一，程序首先会遍历mPath容器，寻找与event对应的sysfs_path是否存在与mPath容器中。 第二，针对event中的action有4种处理方式：Add,Removed,Change,Noaction 。 例如：在Add action中会有如下操作(因为我们这里所讲的是SD卡的挂载流程，因此以Add来说明),首先创建设备节点，其次对disk和partition两种格式的设备分别进行处理。SD卡属于disk类型。 5. 经过上一步之后会调用DirectVolume::handleDiskAdded()方法，在该方法中会广播disk insert消息。 6. SocketListener::runListener会接收DirectVolume::handleDiskAdded()广播的消息。该方法主要完成对event中数据的获取，通过Socket。(PS:这里的SocketListener.cpp位于Android源码/system/core/libsysutils/src/中，后文的FramworkListener.cpp也是，之前自己找了很久 T_T) 7. 调用FrameworkListener::onDataAvailable()方法处理接收到的消息内容。 8. FrameworkListener::dispatchCommand()该方法用于分发指令。 9. 在FrameworkListener::dispatchCommand()方法中，通过runCommand()方法去调用相应的指令。 10. 在/system/vold/CommandListener.cpp中有runCommand()的具体实现。在该类中可以找到这个方法：CommandListener::VolumeCmd::runCommand()，从字面意思上来看这个方法就是对Volume分发指令的解析。该方法中会执行“mount”函数：vm->mountVolume(arg[2])。 11. mountVolume(arg[2])在VolumeManager::mountVolume()中实现，在该方法中调用v->mountVol()。 12. mountVol()方法在Volume::mountVol()中实现，该函数是真正的挂载函数。(在该方法中，后续的处理都在该方法中，在Mount过程中会广播相应的消息给上层，通过setState()函数。) 13. setState(Volume::Checking);广播给上层，正在检查SD卡，为挂载做准备。 14. Fat::check();SD卡检查方法，检查SD卡是否是FAT格式。 15. Fat::doMount()挂载SD卡。 至此，SD的挂载已算初步完成，接下来应该将SD卡挂载后的消息发送给上层，在13中也提到过，在挂载以及检查的过程中其实也有发送消息给上层的。 16. MountService的构造函数中会开启监听线程，用于监听来自vold的socket信息。 Thread thread = new Thread(mConnector,VOLD_TAG); thread.start(); 17. mConnector是NativeDaemonConnector的对象，NativeDaemonConnector继承了Runnable并Override了run方法。在run方法中通过一个while(true)调用ListenToSocket()方法来实现实时监听。 18. 在ListenToSocket()中，首先建立与Vold通信的Socket Server端，然后调用MountService中的onDaemonConnected()方法。(PS:Java与Native通信可以通过JNI，那么Native与Java通信就需要通过Socket来实现了。Android中Native与Frameworks通信 这篇文章中有简介，感兴趣的朋友可以参考一下) 19. onDaemonConnected()方法是在接口INativeDaemonConnectorCallbacks中定义的，MountService实现了该接口并Override了onDaemonConnected()方法。该方法开启一个线程用于更新外置存储设备的状态，主要更新状态的方法也在其中实现。 20. 然后回到ListenToSocket中，通过inputStream来获取Vold传递来的event，并存放在队列中。 21. 然后这些event会在onDaemonConnected()通过队列的”队列.take()”方法取出。并根据不同的event调用updatePublicVolumeState()方法，在该方法中调用packageManagerService中的updateExteralState()方法来更新存储设备的状态。(注：这里不太理解packageManagerService中的unloadAllContainers(args)方法) 22. 更新是通过packageHelper.getMountService().finishMediaUpdate()方法来实现的。 23. 在updatePublicVolumeState()方法中，更新后会执行如下代码： bl.mListener.onStorageStateChanged(); 在Android源码/packages/apps/Settings/src/com.android.settings.deviceinfo/Memory.java代码中，实现了StorageEventListener 的匿名内部类，并Override了onStorageStateChanged();方法。因此在updatePublicVolumeState()中调用onStorageStateChanged();方法后，Memory.java中也会收到。在Memory.java中收到以后会在Setting界面进行更新,系统设置——存储中会更新SD卡的状态。从而SD卡的挂载从底层到达了上层。
四、Vold
1. Vold简介
Vold的全称是volume daemon。主要负责系统对大容量存储设备(USB/SD)的挂载/卸载任务，它是一个守护进程，该进程支持这些存储外设的热插拔。自Android 2.2开始，Vold升级为vold 2.0，配置文件路径在Android 4.0之后变为/etc/vold.fstab。
2.Vold工作流程
Vold的工作流程大致可以分为三个部分:创建监听、引导、事件处理。
(1)创建监听
创建监听指的是创建监听链接，一方面用于监听来自内核的uevent，另一方面用于监听来自上层的控制命令，这些命令包括控制SD卡的挂载与卸载，这里所说的链接也就是socket。在Android 系统启动的时候，init进程会去解析init.rc文件，在该文件中，有如下代码：
Service vold /system/bin/vold Socket vold stream 0660 root mount Iprio be 2
这样系统会在启动的时候创建与上层通信的socket，此socket name为"vold"。
在Android 4.0源码/system/vold路径下的main.cpp<NetlinkManager::start():socket(PF_NETLINK,SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT) >中创建了与内核通信的socket。在main.cpp中通过实例化VolumeManager和NetlinkManager时创建。
(2)引导
Vold进程启动时候会对现有的外部存储设备进行检查。首先加载并解析vold.fstab，并检查挂载点是否已被挂载。然后执行SD卡的挂载，最后处理USB大容量存储。因为系统是按行解析的，通过查看vold.fstab可以很清楚的知道这一点。 vold.fatab中最重要的语句：
dev_mount sdcard /mnt/sdcard auto /devices/platform/rk29_sdmmc.0/mmc_host/mmc0 dev_mount <lable> <mount_point> <part> <sysfs_path…> 挂载命令 标签 挂载点 第几个分区 设备的sysfs paths 注： 第几个分区：如果为auto则表示第1个分区。 参数之间不能有空格，只能以tab为间隔(注意：这里为了对齐因此采用空格隔开，如果自行修改vold.fstab之后加以空格的话系统会识别不到的)。 如果vold.fstab解析无误，VolueManager将创建DirectVolume，若vold.fstab解析不存在或者打开失败，Vold将会读取Linux内核中的参数，此时如果参数中存在SDCARD(也就是SD的默认路径)，VolumeManager则会创建AutoVolume，如果不存在这个默认路径那么就不会创建。
(3)事件处理
通过对两个socket的监听，完成对事件的处理以及对上层应用的响应。
a) Kernel发出uevent NetlinkManager检测到kernel发出的uevent，解析后调用NetlinkHandler::onEvent()方法。该方法会分别处理不同的事件，这里重要的事件有： “block”事件主要指Volume的mount、unmount、createAsec等。由VolumeManager的handleBlockEvent(evt)来处理，根据多态性最终将会调用AutoVolume或者DirectVolume的handleBlockEvent方法来处理。 “switch”事件主要指Volume的connet、disconnet等。根据相关操作，改变设备参数(设备类型、挂载点等)通过CommandListener告知FrameWork层。
b) FrameWork发出控制命令 与a)相反，CommandListener检测到FrameWork层的命令(MountService发出的命令)调用VolumeManager的函数，VolumeManager找出对应的Volume，调用Volume函数去挂载/卸载操作。而Volume类中的相关操作最终通过调用Linux函数完成。
五、Vold用户态
1. NetlinkManager
NetlinkManager负责与Kernel交互，通过PF_NETLINK来现。
Vlod启动代码如下(/system/vold/main.cpp)：
int main() {
VolumeManager *vm;
CommandListener *cl;
NetlinkManager *nm;
SLOGI("Vold 2.1 (the revenge) firing up");
mkdir("/dev/block/vold", 0755);
/* Create our singleton managers */
if (!(vm = VolumeManager::Instance())) {
SLOGE("Unable to create VolumeManager");
exit(1);
};
if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {
SLOGE("Unable to create NetlinkManager");
exit(1);
};
cl = new CommandListener();
vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
if (vm->start()) {
SLOGE("Unable to start VolumeManager (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
/* 解析/etc/vold.fstab文件，
读取type， label, mount_point, part
1) 构建DirectVolume对象 ：如果part为auto， 则调用dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, -1);
2) 添加vold.fstab中定义的某一挂载项对应的sysfs_path到 DirectVolume对象的mPaths容器 dv->addPath(sysfs_path);
3) 将这个DirectVolume 对象添加到 VolumeManager对象的容器mVolumes中 vm->addVolume(dv)；
*/
if (process_config(vm)) {
SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways", strerror(errno));
}
/*会调用NetlinkManager类的start()方法，它创建PF_NETLINK socket,
并开启线程从此socket中读取数据*/
if (nm->start()) {
SLOGE("Unable to start NetlinkManager (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
#ifdef USE_USB_MODE_SWITCH
SLOGE("Start Misc devices Manager...");
MiscManager *mm;
if (!(mm = MiscManager::Instance())) {
SLOGE("Unable to create MiscManager");
exit(1);
};
mm->setBroadcaster((SocketListener *) cl);
if (mm->start()) {
SLOGE("Unable to start MiscManager (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
G3Dev* g3 = new G3Dev(mm);
g3->handleUsb();
mm->addMisc(g3);
#endif
coldboot("/sys/block"); // 冷启动，vold错过了一些uevent,重新触发。向sysfs的uevent文件写入”add\n” 字符也可以触发sysfs事件，相当执行了一次热插拔。
// coldboot("/sys/class/switch");
/*
* Now that we're up, we can respond to commands
*/
if (cl->startListener()) {
SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)", strerror(errno));
exit(1);
}
// Eventually we'll become the monitoring thread
while(1) {
sleep(1000);
}
SLOGI("Vold exiting");
exit(0);
} NetlinkManager的家族关系如下所示：
上图中的虚线为启动是的调用流程。 (1) class NetlinkManager(在其start函数中创建了NetlinkHandler对象，并把创建的socket作为参数)
(2)class NetlinkHandler: public NetlinkListener(实现了onEvent) (3) class NetlinkListener : public SocketListener (实现了onDataAvailable) (4) class SocketListener(实现了runListener，在一个线程中通过select查看哪些socket有数据，通过调用onDataAvailable来读取数据)
2. NetlinkManager::start()
int NetlinkManager::start() {
struct sockaddr_nl nladdr;
int sz = 64 * 1024;
int on = 1;
memset(&nladdr, 0, sizeof(nladdr));
nladdr.nl_family = AF_NETLINK;
nladdr.nl_pid = getpid();
nladdr.nl_groups = 0xffffffff;
// 创建一个socket用于内核空间和用户空间的异步通信，监控系统的hotplug事件
if ((mSock = socket(PF_NETLINK,
SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {
SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz)) < 0) {
SLOGE("Unable to set uevent socket SO_RECBUFFORCE option: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, &on, sizeof(on)) < 0) {
SLOGE("Unable to set uevent socket SO_PASSCRED option: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (bind(mSock, (struct sockaddr *) &nladdr, sizeof(nladdr)) < 0) {
SLOGE("Unable to bind uevent socket: %s", strerror(errno));
return -1;
}
// 利用新创建的socket实例化一个NetlinkHandler类对象，NetlinkHandler继承了类NetlinkListener，
// NetlinkListener又继承了类SocketListener
mHandler = new NetlinkHandler(mSock);
if (mHandler->start()) { //启动NetlinkHandler
SLOGE("Unable to start NetlinkHandler: %s", strerror(errno));
return -1;
}
return 0;
} 把socket作为参数创建了NetlinkHandler对象，然后启动NetlinkHandler。
int NetlinkHandler::start() {
return this->startListener();
}
int SocketListener::startListener() {
if (!mSocketName && mSock == -1) {
SLOGE("Failed to start unbound listener");
errno = EINVAL;
return -1;
} else if (mSocketName) {
if ((mSock = android_get_control_socket(mSocketName)) < 0) {
SLOGE("Obtaining file descriptor socket '%s' failed: %s",
mSocketName, strerror(errno));
return -1;
}
}
if (mListen && listen(mSock, 4) < 0) {
SLOGE("Unable to listen on socket (%s)", strerror(errno));
return -1;
} else if (!mListen)
mClients->push_back(new SocketClient(mSock, false));
if (pipe(mCtrlPipe)) {
SLOGE("pipe failed (%s)", strerror(errno));
return -1;
}
if (pthread_create(&mThread, NULL, SocketListener::threadStart, this)) {
SLOGE("pthread_create (%s)", strerror(errno));
return -1;
}
return 0;
}
void *SocketListener::threadStart(void *obj) {
SocketListener *me = reinterpret_cast<SocketListener *>(obj);
me->runListener();
pthread_exit(NULL);
return NULL;
}
void SocketListener::runListener() {
SocketClientCollection *pendingList = new SocketClientCollection();
while(1) { // 死循环，一直监听
SocketClientCollection::iterator it;
fd_set read_fds;
int rc = 0;
int max = -1;
FD_ZERO(&read_fds); //清空文件描述符集read_fds
if (mListen) {
max = mSock;
FD_SET(mSock, &read_fds); //添加文件描述符到文件描述符集read_fds
}
FD_SET(mCtrlPipe[0], &read_fds); //添加管道的读取端文件描述符到read_fds
if (mCtrlPipe[0] > max)
max = mCtrlPipe[0];
pthread_mutex_lock(&mClientsLock); //对容器mClients的操作需要加锁
for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
int fd = (*it)->getSocket();
FD_SET(fd, &read_fds); ////遍历容器mClients的所有成员，调用内联函数getSocket()获取文件描述符，并添加到文件描述符集read_fds
if (fd > max)
max = fd;
}
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
// 等待文件描述符中某一文件描述符或者说socket有数据到来
if ((rc = select(max + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL)) < 0) {
if (errno == EINTR)
continue;
SLOGE("select failed (%s)", strerror(errno));
sleep(1);
continue;
} else if (!rc)
continue;
if (FD_ISSET(mCtrlPipe[0], &read_fds))
break;
if (mListen && FD_ISSET(mSock, &read_fds)) { //监听套接字处理
struct sockaddr addr;
socklen_t alen;
int c;
do {
alen = sizeof(addr);
c = accept(mSock, &addr, &alen); //接收链接请求，建立连接，如果成功c即为建立链接后的数据交换套接字,将其添加到mClient容器
} while (c < 0 && errno == EINTR);
if (c < 0) {
SLOGE("accept failed (%s)", strerror(errno));
sleep(1);
continue;
}
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
mClients->push_back(new SocketClient(c, true));
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
}
/* Add all active clients to the pending list first */
pendingList->clear();
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
int fd = (*it)->getSocket();
if (FD_ISSET(fd, &read_fds)) {
pendingList->push_back(*it);
}
}
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
/* Process the pending list, since it is owned by the thread,
* there is no need to lock it */
while (!pendingList->empty()) { //非监听套接字处理
/* Pop the first item from the list */
it = pendingList->begin();
SocketClient* c = *it;
pendingList->erase(it);
/* Process it, if false is returned and our sockets are
* connection-based, remove and destroy it */
// ****** onDataAvailable在NetlinkListener中实现*********
if (!onDataAvailable(c) && mListen) {
/* Remove the client from our array */
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
if (*it == c) {
mClients->erase(it);
break;
}
}
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
/* Remove our reference to the client */
c->decRef();
}
}
}
delete pendingList;
} SocketListener::runListener是线程真正执行的函数：mListen成员用来判定是否监听套接字，Netlink套接字属于udp套接字，非监听套接字，该函数的主要功能体现在，如果该套接字有数据到来，就调用函数onDataAvailable读取数据。
3. NetlinkListener::onDataAvailable
bool NetlinkListener::onDataAvailable(SocketClient *cli)
{
int socket = cli->getSocket();
ssize_t count;
// 从socket中读取kernel发送来的uevent消息
count = TEMP_FAILURE_RETRY(uevent_kernel_multicast_recv(socket, mBuffer, sizeof(mBuffer)));
if (count < 0) {
SLOGE("recvmsg failed (%s)", strerror(errno));
return false;
}
NetlinkEvent *evt = new NetlinkEvent();
if (!evt->decode(mBuffer, count, mFormat)) {
SLOGE("Error decoding NetlinkEvent");
} else {
onEvent(evt); //在NetlinkHandler中实现
}
delete evt;
return true;
} 4. NetlinkHandler::onEvent
void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {
VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();
const char *subsys = evt->getSubsystem();
if (!subsys) {
SLOGW("No subsystem found in netlink event");
return;
}
if (!strcmp(subsys, "block")) {
if(uEventOnOffFlag)
{
SLOGW("####netlink event block ####");
evt->dump();
}
vm->handleBlockEvent(evt);
#ifdef USE_USB_MODE_SWITCH
} else if (!strcmp(subsys, "usb")
|| !strcmp(subsys, "scsi_device")) {
SLOGW("subsystem found in netlink event");
MiscManager *mm = MiscManager::Instance();
mm->handleEvent(evt);
#endif
}
} 5. uevent_kernel_multicast_recv
/**
* Like recv(), but checks that messages actually originate from the kernel.
*/
ssize_t uevent_kernel_multicast_recv(int socket, void *buffer, size_t length) {
struct iovec iov = { buffer, length };
struct sockaddr_nl addr;
char control[CMSG_SPACE(sizeof(struct ucred))];
struct msghdr hdr = {
&addr,
sizeof(addr),
&iov,
1,
control,
sizeof(control),
0,
};
ssize_t n = recvmsg(socket, &hdr, 0);
if (n <= 0) {
return n;
}
if (addr.nl_groups == 0 || addr.nl_pid != 0) {
/* ignoring non-kernel or unicast netlink message */
goto out;
}
struct cmsghdr *cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&hdr);
if (cmsg == NULL || cmsg->cmsg_type != SCM_CREDENTIALS) {
/* ignoring netlink message with no sender credentials */
goto out;
}
struct ucred *cred = (struct ucred *)CMSG_DATA(cmsg);
if (cred->uid != 0) {
/* ignoring netlink message from non-root user */
goto out;
}
return n;
out:
/* clear residual potentially malicious data */
bzero(buffer, length);
errno = EIO;
return -1;
} 六、与Vold相关的Kernel态
- 用户态创建的netlink sock被kernel保存在：nl_table[sk->sk_protocol].mc_list
- Kernel态创建的netlink sock被kernel保存在：uevent_sock_list，上面的sk->sk_protocol为uevent_sock_list的协议, 二者只有协议一致才可以发送。
1. 创建kernel态sock
- 在用户态的socket创建方式（/system/vold/NetlinkManager.cpp）：
if ((mSock = socket(PF_NETLINK,
SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {
SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
return -1;
} - 在Kernel的socket创建方式(/kernel/lib/kobject_uevent.c)：
static int uevent_net_init(struct net *net)
{
struct uevent_sock *ue_sk;
ue_sk = kzalloc(sizeof(*ue_sk), GFP_KERNEL);
if (!ue_sk)
return -ENOMEM;
ue_sk->sk = netlink_kernel_create(net, NETLINK_KOBJECT_UEVENT,
1, NULL, NULL, THIS_MODULE);
if (!ue_sk->sk) {
printk(KERN_ERR
"kobject_uevent: unable to create netlink socket!\n");
kfree(ue_sk);
return -ENODEV;
}
mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
list_add_tail(&ue_sk->list, &uevent_sock_list);
mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
return 0;
} 从上面的代码可知，此sock被创建之后，被增加到全局变量uevent_sock_list列表中，下面的分析围绕此列表进行。
- netlink_kernel_create函数原型：
struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net, int unit, unsigned int groups,
void (*input)(struct sk_buff *skb),
struct mutex *cb_mutex, struct module *module) 1) struct net *net:是一个网络名字空间namespace，在不同的名字空间里面可以有自己的转发信息库，有自己的一套net_device等等。默认情况下都是使用init_net这个全局变量
2) int unit: 表示netlink协议类型，如 NETLINK_KOBJECT_UEVENT
3) unsigned int groups: 组类型
4) void (*input)(struct sk_buff *skb):参数input则为内核模块定义的netlink消息处理函数，当有消息到达这个netlink socket时，该input函数指针就会被调用。函数指针input的参数skb实际上就是函数netlink_kernel_create返回的 struct sock指针，sock实际是socket的一个内核表示数据结构，用户态应用创建的socket在内核中也会有一个struct sock结构来表示。
5) struct mutex *cb_mutex: 互斥销
6) struct module *module: 一般为THIS_MODULE
- struct sock
用户态socket在kernel中的表示。
2. 相关数据结构
相关数据结构如下图所示：
3. 发送消息给用户空间
3.1 发送消息流程图
3.2 kobject_uevent_env
/**
* kobject_uevent_env - send an uevent with environmental data
*
* @action: action that is happening
* @kobj: struct kobject that the action is happening to
* @envp_ext: pointer to environmental data
*
* Returns 0 if kobject_uevent_env() is completed with success or the
* corresponding error when it fails.
*/
int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,
char *envp_ext[])
{
struct kobj_uevent_env *env;
const char *action_string = kobject_actions[action];
const char *devpath = NULL;
const char *subsystem;
struct kobject *top_kobj;
struct kset *kset;
const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
u64 seq;
int i = 0;
int retval = 0;
#ifdef CONFIG_NET
struct uevent_sock *ue_sk;
#endif
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
/* search the kset we belong to */
top_kobj = kobj;
while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)
top_kobj = top_kobj->parent;
if (!top_kobj->kset) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: attempted to send uevent "
"without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__);
return -EINVAL;
}
kset = top_kobj->kset;
uevent_ops = kset->uevent_ops;
/* skip the event, if uevent_suppress is set*/
if (kobj->uevent_suppress) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent_suppress "
"caused the event to drop!\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
return 0;
}
/* skip the event, if the filter returns zero. */
if (uevent_ops && uevent_ops->filter)
if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: filter function "
"caused the event to drop!\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
return 0;
}
/* originating subsystem */
if (uevent_ops && uevent_ops->name)
subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj);
else
subsystem = kobject_name(&kset->kobj);
if (!subsystem) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: unset subsystem caused the "
"event to drop!\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__);
return 0;
}
/* environment buffer */
env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);
if (!env)
return -ENOMEM;
/* complete object path */
devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL);
if (!devpath) {
retval = -ENOENT;
goto exit;
}
/* default keys */
retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);
if (retval)
goto exit;
/* keys passed in from the caller */
if (envp_ext) {
for (i = 0; envp_ext[i]; i++) {
retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]);
if (retval)
goto exit;
}
}
/* let the kset specific function add its stuff */
if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) {
retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);
if (retval) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent() returned "
"%d\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__, retval);
goto exit;
}
}
/*
* Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper
* events to userspace during automatic cleanup. If the object did
* send an "add" event, "remove" will automatically generated by
* the core, if not already done by the caller.
*/
if (action == KOBJ_ADD)
kobj->state_add_uevent_sent = 1;
else if (action == KOBJ_REMOVE)
kobj->state_remove_uevent_sent = 1;
/* we will send an event, so request a new sequence number */
spin_lock(&sequence_lock);
seq = ++uevent_seqnum;
spin_unlock(&sequence_lock);
retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)seq);
if (retval)
goto exit;
#if defined(CONFIG_NET)
/* send netlink message */
mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) {
struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk;
struct sk_buff *skb;
size_t len;
/* allocate message with the maximum possible size */
len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2;
skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL);
if (skb) {
char *scratch;
/* add header */
scratch = skb_put(skb, len);
sprintf(scratch, "%s@%s", action_string, devpath); //action_string+devpath
/* copy keys to our continuous event payload buffer */
for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) {
len = strlen(env->envp[i]) + 1;
scratch = skb_put(skb, len);
strcpy(scratch, env->envp[i]);
}
NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;
retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb,
0, 1, GFP_KERNEL,
kobj_bcast_filter,
kobj);
/* ENOBUFS should be handled in userspace */
if (retval == -ENOBUFS)
retval = 0;
} else
retval = -ENOMEM;
}
mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
#endif
/* call uevent_helper, usually only enabled during early boot */
if (uevent_helper[0] && !kobj_usermode_filter(kobj)) {
char *argv [3];
argv [0] = uevent_helper;
argv [1] = (char *)subsystem;
argv [2] = NULL;
retval = add_uevent_var(env, "HOME=/");
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env,
"PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");
if (retval)
goto exit;
retval = call_usermodehelper(argv[0], argv,
env->envp, UMH_WAIT_EXEC);
}
exit:
kfree(devpath);
kfree(env);
return retval;
} /**
* kobject_uevent - notify userspace by sending an uevent
*
* @action: action that is happening
* @kobj: struct kobject that the action is happening to
*
* Returns 0 if kobject_uevent() is completed with success or the
* corresponding error when it fails.
*/
int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)
{
return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);
} 3.3 netlink_broadcast_filtered
int netlink_broadcast_filtered(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid,
u32 group, gfp_t allocation,
int (*filter)(struct sock *dsk, struct sk_buff *skb, void *data),
void *filter_data)
{
struct net *net = sock_net(ssk);
struct netlink_broadcast_data info;
struct hlist_node *node;
struct sock *sk;
skb = netlink_trim(skb, allocation);
info.exclude_sk = ssk;
info.net = net;
info.pid = pid;
info.group = group;
info.failure = 0;
info.delivery_failure = 0;
info.congested = 0;
info.delivered = 0;
info.allocation = allocation;
info.skb = skb;
info.skb2 = NULL;
info.tx_filter = filter;
info.tx_data = filter_data;
/* While we sleep in clone, do not allow to change socket list */
netlink_lock_table();
// 向nl_table[ssk->sk_protocol].mc_list中的每个sock发送此netlink消息
sk_for_each_bound(sk, node, &nl_table[ssk->sk_protocol].mc_list)
do_one_broadcast(sk, &info);
consume_skb(skb);
netlink_unlock_table();
if (info.delivery_failure) {
kfree_skb(info.skb2);
return -ENOBUFS;
} else
consume_skb(info.skb2);
if (info.delivered) {
if (info.congested && (allocation & __GFP_WAIT))
yield();
return 0;
}
return -ESRCH;
} static struct netlink_table *nl_table；是全局变量，它维护了用户态创建的所有netlink sock，按协议分类，每种协议一个链表mc_list。它在函数netlink_proto_init中被初始化，向nl_table[sk->sk_protocol].mc_list中增加sock的调用流程如下(kernel/net/netlink/af_netlink.c)：
3.4 do_one_broadcast
static inline int do_one_broadcast(struct sock *sk,
struct netlink_broadcast_data *p)
{
struct netlink_sock *nlk = nlk_sk(sk);
int val;
if (p->exclude_sk == sk)
goto out;
if (nlk->pid == p->pid || p->group - 1 >= nlk->ngroups ||
!test_bit(p->group - 1, nlk->groups))
goto out;
if (!net_eq(sock_net(sk), p->net))
goto out;
if (p->failure) {
netlink_overrun(sk);
goto out;
}
sock_hold(sk);
if (p->skb2 == NULL) {
if (skb_shared(p->skb)) {
p->skb2 = skb_clone(p->skb, p->allocation);
} else {
p->skb2 = skb_get(p->skb);
/*
* skb ownership may have been set when
* delivered to a previous socket.
*/
skb_orphan(p->skb2);
}
}
if (p->skb2 == NULL) {
netlink_overrun(sk);
/* Clone failed. Notify ALL listeners. */
p->failure = 1;
if (nlk->flags & NETLINK_BROADCAST_SEND_ERROR)
p->delivery_failure = 1;
} else if (p->tx_filter && p->tx_filter(sk, p->skb2, p->tx_data)) {
kfree_skb(p->skb2);
p->skb2 = NULL;
} else if (sk_filter(sk, p->skb2)) {
kfree_skb(p->skb2);
p->skb2 = NULL;
} else if ((val = netlink_broadcast_deliver(sk, p->skb2)) < 0) {
netlink_overrun(sk);
if (nlk->flags & NETLINK_BROADCAST_SEND_ERROR)
p->delivery_failure = 1;
} else {
p->congested |= val;
p->delivered = 1;
p->skb2 = NULL;
}
sock_put(sk);
out:
return 0;
} 3.5 netlink_broadcast_deliver
static inline int netlink_broadcast_deliver(struct sock *sk,
struct sk_buff *skb)
{
struct netlink_sock *nlk = nlk_sk(sk);
if (atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) <= sk->sk_rcvbuf &&
!test_bit(0, &nlk->state)) {
skb_set_owner_r(skb, sk);
skb_queue_tail(&sk->sk_receive_queue, skb);
sk->sk_data_ready(sk, skb->len);
return atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) > sk->sk_rcvbuf;
}
return -1;
}