Android HIDL概述与绑定模式的实现

2024-01-25 16:20
文章标签 实现 android 模式 概述 绑定 hidl

本文主要是介绍Android HIDL概述与绑定模式的实现，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

 一、前言

Android O(8.0) 版本之后，底层实现有了比较大的变化，最显著的一个方面就是 HIDL 机制的全面实施。本文对于理解系统源码中 Gnss、Usb、Camera 等模块的工作原理有极大帮助。

二、HIDL 设计目的

在 Android O(8.0) 之前系统的升级牵扯多方协作，极为麻烦，HIDL机制的推出就是将 framework 与 hal 层分开，使得框架部分可以直接被覆盖、更新，而不需要重新对 HAL 进行编译，这样在系统升级时，OEM 厂商 跳过 SoC 厂商，先对 framework 进行升级。

2.1、8.0 之前

framework 与 hal 紧紧耦合存在于 system.img 中，因此在版本升级时需要: OEM 厂商适配 framework ，SoC厂商 适配 hal， 之后将修改打包到 system.img，生成 OTA 升级包，推送到手机进行 OTA 升级

2.2、8.0 之后

framework 与 hal 进行了解耦， framework 存在于 system.img，hal 存在于vendor.img，进行版本升级时，分为两次升级:

  • framework升级 ： OEM 厂商适配 framework，将修改打包到 system.img， 生成OTA 升级包，推送到手机进行 OTA 升级(framework 发生改变，hal 层未变)。
  • hal升级 ：SoC 厂商适配 hal， 将修改打包到 vendor.img, 生成OTA 升级包，推送到手机进行OTA升级(framework发生改变，hal 层发生改变)。

三、HIDL机制演进

3.1 老版本 Framework 与 HAL 的通信框架

正如上述所言，旧版的系统架构中， Android Framework 层与 Hal 层是打包成一个 system.img 的，且 Framework 与 hal 层之间是紧密耦合的，通过链接的方式使用相应的硬件 so 库。它们之间的架构一般有如下两种方式：

3.2 HIDL 类型介绍

为了解决两者之间这种紧耦合所带来的弊端，google 引入 HIDL 来定义 Framework 与 HAL 之间的接口，可以用下图来描述：

事实上虽然 google 推出了这种机制，但是很多厂商没有很快的跟上节奏，因此为了向前兼容， google 定义了三种类型：

  • ① 是 Treble Project 之前使用的实现架构，使用的是传统 HAL 和旧版 HAL
  • ② 直通模式，passthrough mode。如图所示，Framework 和 HAL 层工作在同一个进程当中，下面的 HAL 是使用 HIDL 封装后的库，是直通式 HAL。这些库文件也可用于 ③ 绑定模式
  • ③ 绑定模式，binderized mode。是直通式 HAL binder 化，变为绑定式 HAL。Framework 和 HAL 层工作在不同的进程，之间通过 Binder 进行 IPC
  • ④ 纯绑定式。相对于 ③ 来说，绑定式 HAL 中并不包含直通式 HAL，因此称为纯绑定式

上述可总结为：

上述介绍参考此处

四、HIDL实现

绑定模式 是 google 为了向前兼容而定义的一种类型，且 Android 8.0 及后续版本的设备都必须只支持这种模式。这种模式下 Framework 与 Hal 分别位于不同的进程中，其实从具体实现来讲这种模式也更应该被称为 Binder 化的直通式。下面将通过这种方式实现一个具有加减乘除功能的 HIDL 服务，该服务的名称为 MyTest

4.1 创建IMyTest.hal文件

在系统源码中的 hardware/interfaces 目录下有很多的 HIDL，我们仿照其他 HIDL 来创建自己的目录，在源码根目录执行以下命令：

mkdir -p hardware/interfaces/my_test/1.0/default

之后创建 IMyTest.hal 文件：

touch hardware/interfaces/my_test/1.0/IMyTest.hal

这里定义了四种基本的运算：加、减、乘、除，这是上层调用 HAL 的入口，该文件内容如下：

package android.hardware.my_test@1.0;interface IMyTest{//加法add(uint32_t a,uint32_t b) generates (uint32_t result);//减法sub(uint32_t a,uint32_t b) generates (uint32_t result);//乘法mul(uint32_t a,uint32_t b) generates (uint32_t result);//除法div(uint32_t a,uint32_t b) generates (uint32_t result);};

4.2 使用hidl-gen生成HAL相关文件

Google帮我们提供了 hidl-gen 工具来生成 HAL 层相关的代码框架和代码实例，这样子我们只需要关心实现部分。在源码根目录执行以下命令：

source build/envsetup.sh
lunch xxx
PACKAGE=android.hardware.my_test@1.0
LOC=hardware/interfaces/my_test/1.0/default/
make hidl-gen
hidl-gen -o $LOC -Lc++-impl -randroid.hardware:hardware/interfaces -randroid.hidl:system/libhidl/transport $PACKAGE
hidl-gen -o $LOC -Landroidbp-impl -randroid.hardware:hardware/interfaces -randroid.hidl:system/libhidl/transport $PACKAGE

之后执行 update-makefiles.sh 脚本来为 HIDL 生成对应的 Android.bp 文件，源码根目录执行：

./hardware/interfaces/update-makefiles.sh

现在我们的工程目录结构如下：

接下来我们需要再创建两个文件：

touch hardware/interfaces/my_test/1.0/default/android.hardware.my_test@1.0-service.rc
touch hardware/interfaces/my_test/1.0/default/service.cpp

最终我们的工程目录结构如下：

4.3 调用流程分析

上述过程已经将 HIDL 服务所需要的文件创建完成，虽然其中很多文件还没有具体实现，我们先放在一边，先来对整体的调用流程及各个文件的作用略作说明：

Application上层应用
JNI指 framework 层，getService 获取 hal 层 service
android.hardware.my_test@1.0.so接口库，由hardware/interfaces/my_test/1.0/Android.bp 通过 IMyTest.hal 生成，这样只要这个接口库不变，那么 framework 的更新和 hal 层就隔绝开了
android.hardware.my_test@1.0-impl.so实现库，上层应用的最终调用
mytest-hal-serviceservice的名称
android.hardware.my_test@1.0-service.rc设备开机时通过解析 rc 文件启动此服务

 4.4 接口库生成

android.hardware.my_test@1.0.so 由hardware/interfaces/my_test/1.0/Android.bp 通过 IMyTest.hal 生成，该 Android.bp 文件是在上面一系列命令执行之后生成，而接口库是当我们最终执行编译模块时生成，可以说这个过程不需要我们手动参与。

4.5 实现库生成

由 hardware/interfaces/galaxy_one/1.0/default/Android.bp 在最后模块编译时通过 GalaxyOne.cpp 生成，

Android.bp 内容如下：

// FIXME: your file license if you have onecc_library_shared {// FIXME: this should only be -impl for a passthrough hal.// In most cases, to convert this to a binderized implementation, you should:// - change '-impl' to '-service' here and make it a cc_binary instead of a//   cc_library_shared.// - add a *.rc file for this module.// - delete HIDL_FETCH_I* functions.// - call configureRpcThreadpool and registerAsService on the instance.// You may also want to append '-impl/-service' with a specific identifier like// '-vendor' or '-<hardware identifier>' etc to distinguish it.name: "android.hardware.my_test@1.0-impl",relative_install_path: "hw",// FIXME: this should be 'vendor: true' for modules that will eventually be// on AOSP.proprietary: true,srcs: ["MyTest.cpp",],shared_libs: [    //可以添加需要的库"liblog","libhidlbase","libhidltransport","libhwbinder","libutils","android.hardware.my_test@1.0",],
}

4.6 MyTest.cpp的实现

实现库是通过 MyTest.cpp 编译生成的，现在完善 MyTest.h 和 MyTest.cpp

MyTest.h

Binder化直通式，同样需要将 HIDL_FETCH_XXX 打开

// FIXME: your file license if you have one#pragma once#include <android/hardware/my_test/1.0/IMyTest.h>
#include <hidl/MQDescriptor.h>
#include <hidl/Status.h>
#include <log/log.h>namespace android::hardware::my_test::V1_0::implementation {using ::android::hardware::hidl_array;
using ::android::hardware::hidl_memory;
using ::android::hardware::hidl_string;
using ::android::hardware::hidl_vec;
using ::android::hardware::Return;
using ::android::hardware::Void;
using ::android::sp;struct MyTest : public V1_0::IMyTest {// Methods from ::android::hardware::my_test::V1_0::IMyTest follow.Return<uint32_t> add(uint32_t a, uint32_t b) override;Return<uint32_t> sub(uint32_t a, uint32_t b) override;Return<uint32_t> mul(uint32_t a, uint32_t b) override;Return<uint32_t> div(uint32_t a, uint32_t b) override;// Methods from ::android::hidl::base::V1_0::IBase follow.};// FIXME: most likely delete, this is only for passthrough implementations
extern "C" IMyTest* HIDL_FETCH_IMyTest(const char* name);}  // namespace android::hardware::my_test::V1_0::implementation

注意，hidl-gen生成的 MyTest.h 的代码中，命名空间不对；将android::hardware::my_test::implementation 改成 android::hardware::my_test::V1_0::implementation

MyTest.cpp

// FIXME: your file license if you have one#include "MyTest.h"namespace android::hardware::my_test::V1_0::implementation {// Methods from ::android::hardware::my_test::V1_0::IMyTest follow.
Return<uint32_t> MyTest::add(uint32_t a, uint32_t b) {// TODO implementuint32_t result = a + b;ALOGE("MyTest::add  a = %d,b = %d,result = %d",a,b,result);return uint32_t {};
}Return<uint32_t> MyTest::sub(uint32_t a, uint32_t b) {// TODO implementuint32_t result = a - b;ALOGE("MyTest::sub  a = %d,b = %d,result = %d",a,b,result);return uint32_t {};
}Return<uint32_t> MyTest::mul(uint32_t a, uint32_t b) {// TODO implementuint32_t result = a * b;ALOGE("MyTest::mul  a = %d,b = %d,result = %d",a,b,result);return uint32_t {};
}Return<uint32_t> MyTest::div(uint32_t a, uint32_t b) {// TODO implementuint32_t result = a / b;ALOGE("MyTest::div  a = %d,b = %d,result = %d",a,b,result);return uint32_t {};
}// Methods from ::android::hidl::base::V1_0::IBase follow.IMyTest* HIDL_FETCH_IMyTest(const char* /* name */) {ALOGE("my_test service init success....");return new MyTest();
}
//
}  // namespace android::hardware::my_test::V1_0::implementation

同样需要更改命名空间

4.7 编译

现在除了需要的 rc 文件没有补充、mytest-hal-service 服务没有生成外其余均已配置好了，现在进行编译生成对应的库。进入根目录下执行如下命令：(注意是在刚刚执行过的 source build/envsetup.sh 和 lunch 的窗口下编译，若是新窗口则需要重新执行这两条命令)

mmm  hardware/interfaces/my_test/1.0

编译成功后会在 out\target\product\xxxxxxx\vendor\lib64\hw 下生成 android.hardware.my_test@1.0-impl.so；在 out\target\product\xxxxxxx\system\lib64 下生成 android.hardware.my_test@1.0.so；

4.8 生成Service

接下来我们需要生成对应的 service 可执行文件，这个过程一共分为三步：

1.在 /default 下的 Android.bp 文件中追加如下内容

cc_binary {name: "android.hardware.my_test@1.0-service",defaults: ["hidl_defaults"],relative_install_path: "hw",vendor: true,srcs: ["service.cpp"],init_rc: ["android.hardware.my_test@1.0-service.rc"],shared_libs: ["liblog","libhidlbase","libhidltransport","libhwbinder","libutils","android.hardware.my_test@1.0",],
}

2.补充 service.cpp 

defaultPassthroughServiceImplementation 会帮我们自动注册服务；

#define LOG_TAG "android.hardware.my_test@1.0-service"#include <android/hardware/my_test/1.0/IMyTest.h>
#include <hidl/LegacySupport.h>
#include "MyTest.h"// Generated HIDL files
using android::hardware::my_test::V1_0::IMyTest;
using android::hardware::my_test::V1_0::implementation::MyTest;using android::hardware::defaultPassthroughServiceImplementation;
using android::hardware::configureRpcThreadpool;
using android::hardware::joinRpcThreadpool;int main() {return defaultPassthroughServiceImplementation<IMyTest>();
}

3.补充 rc 文件

这里的 mytest-hal-service 相当于这个服务的别名

service mytest-hal-service /vendor/bin/hw/android.hardware.my_test@1.0-serviceclass haluser systemgroup system

再次在根目录执行如下命令：

mmm  hardware/interfaces/my_test/1.0

完成之后就会得到如下二进制可执行文件：

out\target\product\xxxxxxx\vendor\bin\hw\android.hardware.my_test@1.0-service

4.9 编写测试Client 

经过一系列过程之后，我们得到了三个产物：

1、android.hardware.my_test@1.0.so
2、android.hardware.my_test@1.0-impl.so
3、android.hardware.my_test@1.0-service

接下来模拟一个客户端来测试调用；在 default 目录下创建 test 目录，并新建 client.cpp、Android.bp 文件；创建好后工程目录如下：

client.cpp内容：

#include <android/hardware/my_test/1.0/IMyTest.h>
#include <hidl/Status.h>
#include <log/log.h>using android::sp;
using android::hardware::my_test::V1_0::IMyTest;
using android::hardware::Return;int main(){android::sp<IMyTest> service = IMyTest::getService();if (service == nullptr) {ALOGD("faile to get my_test service......");return -1;}ALOGE("success to get my_test service.....");uint32_t addResult = service->add(3,4);ALOGE("my_test service add: result = %d",(int)addResult);uint32_t subResult = service->sub(8,3);ALOGE("my_test service sub: result = %d",(int)subResult);uint32_t mulResult = service->mul(3,8);ALOGE("my_test service mul: result = %d",(int)mulResult);uint32_t divResult = service->div(8,2);ALOGE("my_test service div: result = %d",(int)divResult);return 0;
}

Android.bp内容：

cc_binary {name: "my_hidl_test",    //表示生成的 client 名称srcs: ["client.cpp"],shared_libs: ["liblog","android.hardware.my_test@1.0","libhidlbase","libhidltransport","libhwbinder","libutils",],
}

根目录执行 mmm  hardware/interfaces/my_test/1.0 编译工程，成功后可在 out\target\product\xxxxxxx\system\bin 目录下找到 my_hidl_test

五、验证

5.1 将产物推入机器

现在我们一共得到 4 个产物，使用 adb 命令将其 push 到车机对应目录下：

android.hardware.my_test@1.0.so             ====》     /vendor/lib64
android.hardware.my_test@1.0-impl.so     ====》     /vendor/lib64/hw
android.hardware.my_test@1.0-service     ====》     /vendor/bin/hw
my_hidl_test                                                ====》     /system/bin

5.2 修改manifest.xml

HIDL 想要被 framework 获取使用还需要在 manifest.xml 中注册，该文件在车机 /vendor/etc/vintf/ 目录下（不同厂商可能不同，以实际情况为准），添加下面的内容：

<hal format="hidl"><name>android.hardware.my_test</name><transport>hwbinder</transport><version>1.0</version><interface><name>IMyTest</name><instance>default</instance></interface><fqname>@1.0::IMyTest/default</fqname></hal>
<hal format="hidl">

5.3 运行Service

手动后台运行

adb root
adb remount
./vendor/bin/hw/android.hardware.my_test@1.0-service &

5.4 运行client

./system/bin/my_hidl_test &

运行后查看系统日志，有如下内容则成功：

01-01 00:01:58.127 13377 13377 E my_hidl_test: success to get my_test service.....
01-01 00:01:58.127 11110 11110 E android.hardware.my_test@1.0-service: MyTest::add  a = 3,b = 4,result = 7
01-01 00:01:58.128 13377 13377 E my_hidl_test: my_test service add: result = 0
01-01 00:01:58.128 11110 11110 E android.hardware.my_test@1.0-service: MyTest::sub  a = 8,b = 3,result = 5
01-01 00:01:58.128 13377 13377 E my_hidl_test: my_test service sub: result = 0
01-01 00:01:58.128 11110 11110 E android.hardware.my_test@1.0-service: MyTest::mul  a = 3,b = 8,result = 24
01-01 00:01:58.128 13377 13377 E my_hidl_test: my_test service mul: result = 0
01-01 00:01:58.129 11110 11110 E android.hardware.my_test@1.0-service: MyTest::div  a = 8,b = 2,result = 4
01-01 00:01:58.129 13377 13377 E my_hidl_test: my_test service div: result = 0

这篇关于Android HIDL概述与绑定模式的实现的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/643841。

相关文章

使用Python和OpenCV库实现实时颜色识别系统

使用Python和OpenCV库实现实时颜色识别系统

《使用Python和OpenCV库实现实时颜色识别系统》：本文主要介绍使用Python和OpenCV库实现的实时颜色识别系统,这个系统能够通过摄像头捕捉视频流,并在视频中指定区域内识别主要颜色（红... 目录一、引言二、系统概述三、代码解析1. 导入库2. 颜色识别函数3. 主程序循环四、HSV色彩空间详解
阅读更多...
PostgreSQL中MVCC 机制的实现

PostgreSQL中MVCC 机制的实现

《PostgreSQL中MVCC机制的实现》本文主要介绍了PostgreSQL中MVCC机制的实现,通过多版本数据存储、快照隔离和事务ID管理实现高并发读写,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录一 MVCC 基本原理python1.1 MVCC 核心概念1.2 与传统锁机制对比二 Postg
阅读更多...
SpringBoot整合Flowable实现工作流的详细流程

SpringBoot整合Flowable实现工作流的详细流程

《SpringBoot整合Flowable实现工作流的详细流程》Flowable是一个使用Java编写的轻量级业务流程引擎,Flowable流程引擎可用于部署BPMN2.0流程定义,创建这些流程定义的... 目录1、流程引擎介绍2、创建项目3、画流程图4、开发接口4.1 Java 类梳理4.2 查看流程图4
阅读更多...
C++中零拷贝的多种实现方式

C++中零拷贝的多种实现方式

《C++中零拷贝的多种实现方式》本文主要介绍了C++中零拷贝的实现示例,旨在在减少数据在内存中的不必要复制,从而提高程序性能、降低内存使用并减少CPU消耗,零拷贝技术通过多种方式实现,下面就来了解一下... 目录一、C++中零拷贝技术的核心概念二、std::string_view 简介三、std::stri
阅读更多...
C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案

C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案

《C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案》C++动态内存分配存在系统调用开销、碎片化和锁竞争等性能问题,内存池通过预分配、分块管理和缓存复用解决这些问题,下面就来了解一下... 目录一、C++内存分配的性能挑战二、内存池技术的核心原理三、主流内存池实现：TCMalloc与Jemalloc1. TCM
阅读更多...
OpenCV实现实时颜色检测的示例

OpenCV实现实时颜色检测的示例

《OpenCV实现实时颜色检测的示例》本文主要介绍了OpenCV实现实时颜色检测的示例,通过HSV色彩空间转换和色调范围判断实现红黄绿蓝颜色检测,包含视频捕捉、区域标记、颜色分析等功能,具有一定的参考... 目录一、引言二、系统概述三、代码解析1. 导入库2. 颜色识别函数3. 主程序循环四、HSV色彩空间
阅读更多...
Redis Cluster模式配置

Redis Cluster模式配置

《RedisCluster模式配置》：本文主要介绍RedisCluster模式配置,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录分片 一、分片的本质与核心价值二、分片实现方案对比 ‌三、分片算法详解1. ‌范围分片（顺序分片）‌2. ‌哈希分片3. ‌虚
阅读更多...
Python实现精准提取 PDF中的文本,表格与图片

Python实现精准提取 PDF中的文本,表格与图片

《Python实现精准提取PDF中的文本,表格与图片》在实际的系统开发中,处理PDF文件不仅限于读取整页文本,还有提取文档中的表格数据,图片或特定区域的内容,下面我们来看看如何使用Python实... 目录安装 python 库提取 PDF 文本内容：获取整页文本与指定区域内容获取页面上的所有文本内容获取
阅读更多...
基于Python实现一个Windows Tree命令工具

基于Python实现一个Windows Tree命令工具

《基于Python实现一个WindowsTree命令工具》今天想要在Windows平台的CMD命令终端窗口中使用像Linux下的tree命令,打印一下目录结构层级树,然而还真有tree命令,但是发现... 目录引言实现代码使用说明可用选项示例用法功能特点添加到环境变量方法一：创建批处理文件并添加到PATH1
阅读更多...
Java使用HttpClient实现图片下载与本地保存功能

Java使用HttpClient实现图片下载与本地保存功能

《Java使用HttpClient实现图片下载与本地保存功能》在当今数字化时代,网络资源的获取与处理已成为软件开发中的常见需求,其中,图片作为网络上最常见的资源之一,其下载与保存功能在许多应用场景中都... 目录引言一、Apache HttpClient简介二、技术栈与环境准备三、实现图片下载与保存功能1.
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2