抽丝剥茧：理解Android权限机制

　　前一段时间面试官问我Android在Linux的基础上，权限做了哪些改变。霹雳呱啦说了一堆，但是说着说着，始终感觉自己说的缺了点东西，自己理解还是不够到位
，而且网上的很多文章在原理上基本都是大同小异，很多地方都是语焉不详，所以，自己半看源码半看文章的总结了一下。

一：Android权限是什么

　　这个是老生长谈的东西了，说到底，权限就是告诉系统我需要干什么，从访问物理数据，到访问第三方组件均是。

二：权限赋予

　　权限的赋予可分为两类，一类是高层的组件，例如应用和系统服务，这一部分一般采用包管理器依赖进行管理，查询。而另一部分则是低层的组件，这一部分则是利用了传统了Linux DAC机制进行管理，一般不直接访问包管理器。

　　1：低层权限管理

　　这里包括但不限于设备文件，UNIX套接字，网络套接字。Android进程主要通过UID，GID以及一组补充的GID实现的。众所周知，Android沙箱是以UID为基础实现的，每个进程拥有自己独特的UID(先不考虑共享UID)。进程的UID和GID会由包管理器映射到应用程序的UID。而补充gid则为额外的权限。值得一提的是，内置权限到组的映射是静态的。部分源码如下

<permission name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" >
        <group gid="net_bt_admin" />
    </permission>
    <permission name="android.permission.BLUETOOTH" >
        <group gid="net_bt" />
    </permission>
    <permission name="android.permission.BLUETOOTH_STACK" >
        <group gid="bluetooth" />
        <group gid="wakelock" />
    </permission>

　　如上，android.permission.BLUETOOTH_ADMIN，android.permission.BLUETOOTH 和GID net_bt_admin组是关联的.而在 android_filesystem_config.h中，组和GID是想映射的，如下

static struct android_id_info android_ids[] = {
　　....
　　{ "shell", AID_SHELL, },
　　{ "cache", AID_CACHE, },
　　{ "net_bt_admin", AID_NET_BT_ADMIN, },
　　....
}

#define AID_NET_BT_ADMIN 3001 /* bluetooth: create any socket */
#define AID_NET_BT 3002       /* bluetooth: create sco, rfcomm or l2cap sockets */
#define AID_INET 3003         /* can create AF_INET and AF_INET6 sockets */
#define AID_NET_RAW 3004      /* can create raw INET sockets */
#define AID_NET_ADMIN 3005    /* can configure interfaces and routing tables. */
#define AID_NET_BW_STATS 3006 /* read bandwidth statistics */

　　可得android.permission.BLUETOOTH_ADMIN映射的GID的3001。总而言之，包管理器在读取platfrom.xml时，并维护一个权限到GID的列表。在对一个安装中的包进行授权时，包管理器会检查每个权限是否有对应的GID。如果有，则加入在补充GID列表。当然，到这里只是确定了进程需要赋予哪些额外的gid。

　　并没有说怎么赋权的，这里要谈到一个叫zygote的进程，顾名思义，当Android启动新进程的时候，为了减少程序所需内存以及加快启动时间，Android会直接fork()zygote进程，并执行Android特有的函数进行分化而不执行固有的exec函数。简化代码如下(android / platform / dalvik / 7033bed / . / vm / native / dalvik_system_Zygote.cpp forkAndSpecializeCommon())：

pid = fork();

if(pid ==0 ){
    err = setgroupsIntarray(gids);　　　　　　　　　　//设置补充gid
    err = setrlimitsFromArray(rlimits);　　　　　　　//设置资源限制
    err = setresgid(gid, gid, gid);　　　　　　　　　　//设置实际用户/组id
    err = setresuid(uid, uid, uid);　　　　　　　　　　//设置有效用户/组id
    err = setCapabilities(permittedCapabilities, effectiveCapabilities);　　　　　　//设置进程权能
    err = set_sched_policy(0, SP_DEFAULT);　　　　　　//设置调度策略
    err = setSELinuxContext(uid, isSystemServer, seInfo, niceName);　　　　　　//SElinux
}

　　2.高层权限管理

　　在仔细讲解之前，先来看看包管理器所维护的安装程序包核心数据库，这个数据库以xml文件的形式放进了/data/system/packages.xml里，先来看看里面究竟有些什么。

<package name="com.android.protips" codePath="/system/app/Protips" nativeLibraryPath="/system/app/Protips/lib" flags="572997" ft="1560a280490" it="1560a280490" ut="1560a280490" version="1" userId="10040">
        <sigs count="1">
            <cert index="0" />
        </sigs>
        <proper-signing-keyset identifier="2" />
        <signing-keyset identifier="2" />
    </package>
    <package name="com.android.launcher" codePath="/system/priv-app/Launcher2" nativeLibraryPath="/system/priv-app/Launcher2/lib" flags="1078509125" ft="1560a29ae58" it="1560a29ae58" ut="1560a29ae58" version="22" userId="10007">
        <sigs count="1">
            <cert index="3" key="308204a1406035504071302fc58d017971bd0f6b52c262d70819d191967e158dfd3a2c7f1b30fa1eaafc2a556f84" />
        </sigs>
        <proper-signing-keyset identifier="3" />
        <signing-keyset identifier="3" />
    </package>
　　

　<package name="com.android.widgetpreview" codePath="/data/app/WidgetPreview" nativeLibraryPath="/data/app/WidgetPreview/lib" flags="572996" ft="15bbc858e28" it="1560a27f8d8" ut="1560a27f8d8" 　　　　　　version="22" userId="10052">
　　　　<sigs count="1">
　　　　<cert index="0" />
　　</sigs>
　　<perms>
　　<item name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />
　　<item name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
　　</perms>
　　<proper-signing-keyset identifier="2" />
　　<signing-keyset identifier="2" />
</package>

 

　　从上面可以发现，这里包括了安装路径，版本号，签名证书，每个包的权限。上层的管理都是通过和包管理器和这个数据库进行交互的。由于组件不能在运行时改变权限，所以权限执行检查都是静态的。但它的执行一般分为两类，一类是静态，另一类是动态的。静态执行和动态执行流程大致相同：Binder.getCallingUid()和Binder.getCallingPid()获取调用者的UID和PID，然后利用UID映射包名，再获得相关权限。如果权限集合中含有所需权限即启动，否则抛出SecurityException异常。

 

三：共享UID(补充)

　　使用相同的密匙签发的Android应用可以使用共同的UID运行 ，并且可以运行在同一进程中。这个属性可以简单通过在AndroidManifest.xml的根元素中添加shareUserId属性即可开启，但是不能在已安装的应用里添加该属性，这只会导致它修改自身uid，以至于失去对自身文件的访问权限。

　　shareid内置了以下几种：

　　　　android.uid.system(SYSTEM_UID,1000)

　　　　android.uid.phone(PHONE_UID,1001)

　　　　android.uid.bluetooth(BLUETOOH_UID,1002)

　　　　android.uid.log(LOG_UID,1007)

　　　　android.uid.nfc(NFC_UID,1027)

　　它们在系统引导时自动添加。具有相同userid的进程，可以访问相同的系统资源，还可以对统一资源的组件进行特殊访问控制。