Android VNDK

1.VNDK是什么

VNDK 的全称是 Vendor Native Development Kit，中文翻译过来叫“供应商原生开发套件”。本身实际上指的是 Google 提供给 Vendor 用来开发自己 HAL 的一套库。但实际上这个概念的引入有一个很大的背景，就是 Treble 项目。自 Android O（8.0）以来，Google 引入了 Treble 架构，希望对 vendor 和 system 分区进行解耦处理。期望实现的目标：

“In an ideal Android 8.0 and higher world, framework processes do not load vendor shared libraries, all vendor processes load only vendor shared libraries (and a portion of framework shared libraries), and communications between framework processes and vendor processes are governed by HIDL and hardware binder.”

注解：Google（AOSP）负责维护 system 分区里的内容和升级；vendor 负责维护 vendor 分区中的内容。为了解耦（所谓解耦，在官方文档上常用 dependency 指代，实际可以理解为动态库链接意义上的依赖），位于 system 分区的 framwork 进程不可以加载 vendor 分区中的共享库等资源，vendor 分区中的 vendor 进程（我理解这指的应该主要是提供 HAL 服务的后台进程）仅加载 vendor 分区中的共享库（vendor 编写的 HAL so）以及也可能会加载部分 system 分区中的共享库（具体是什么后面会总结），而 framework 进程和 vendor 进程之间按照 HIDL/AIDL 方式定义的接口，通过 IPC/hwbinder 的方式来实现通信。

这张图的红色虚线上面就是 system 分区，下面就是 vendor 分区。其中几个概念 LLNDK、VNDK、SP-HAL 的概念下面再聊。这里关键是要注意的红色禁止符号强调的内容，就是上面我们说的引入解耦后不允许出现的链接和加载情况。

注意该图中的 libcamera_metadata.so 被标注为 VNDK，这个就是我们关注的 VNDK。

那么 VNDK 到底是什么？官方的定义：

Eligible VNDK Libraries (VNDK) are Framework Shared Libraries that are safe to be copied twice. Framework Modules and Vendor Modules can link with their own copies. A framework shared library can become an eligible VNDK library only if it satisfies the following criteria:

It does not send/receive IPCs to/from the framework.
It is not related to ART virtual machine.
It does not read/write files/partitions with unstable file formats.
It does not have special software license which requires legal reviews.
Its code owner does not have objections to vendor usages.

我的理解是，之所以 framework 和 vendor 的 modules（注，这里的 modules 包括了 so 和 exe 等资源）存在耦合，关键是因为它们都依赖于同一份公共的库，系统升级时一旦这些库的 ABI/API 发生变化，那么负责 framework modules 的 Google 和负责 vendor modules 的各个 Vendor 都要同步升级，这是一件很麻烦的事情。

所以改造的核心对象就是 framework modules 和 vendor modules 都依赖的那份公共的库。也就是下图中的那个 Dependencies。这些 Dependencies 其实就是在引入 Treble 设计之前原先 framework 维护的那组 framework modules。

经过深入的分析，Google 把这些 Dependencies 基于解耦的需要又再次分为两大类：

Dependencies 中的第一类库的 API/ABI 相对稳定的，不会因为 AOSP 的升级而轻易改变，我们把它们叫做 LL-NDK，即 Low Level NDK。这都是一些非常底层的基础库，具体包括：

libEGL.so, libGLESv1_CM.so, libGLESv2.so, libGLESv3.so, libandroid_net.so, libc.so, libdl.so, liblog.so, libm.so, libnativewindow.so, libneuralnetworks.so, libsync.so, libvndksupport.so, and libvulkan.so,

对于 LL-NDK，仍然保持一份就好，framework modules 和 vendor modules 共享同一套 LL-NDK 库。

除了 LL-NDK，Dependencies 中还有一些 framework modules 会被 vendor modules 访问。注意如果出现这种依赖情况我们对这些 framework modules 还是和原来一样只维护一份就不合适了。如下【图 3】所示，假设 libcamera_metadata.so 这个库既会被 Framework 中的 modules 访问，又会被 vendor modules（图上是 camera.provider@2.4-impl.so）访问。那么这里的 libcamera_metadata.so 就是一个耦合点。Google 采用的解耦方法也很简单，就是对于 libcamera_metadata，我们在编译时会将其做成两份，一份给 Framework 的 modules 用，即图中的 libcamera_metadata.so (FWK-ONLY)，一份给 vendor modules 用，即图中的 libcamera_metadata.so (VNDK)。而给 vendor modules 用的这份 so 就叫 VNDK。在【参考 4】中基于 build system 的上下文环境，libcamera_metadata.so (FWK-ONLY) 也叫做 "core variant"，libcamera_metadata.so (VNDK) 也叫做 "vendor variant"。

分成两份后，即引入多出来的那份 VNDK 后对升级的影响见下图。假设我们在构建某个 AOSP 版本，譬如 Android 8 时，采用的 Framework 和 VNDK 版本都是 26，结合上图，libcamera_metadata.so (FWK-ONLY) 属于 Framework-26 部分，libcamera_metadata.so (VNDK) 属于 VNDK-26，camera.provider@2.4-impl.so 属于 Vendor-26 部分。那么 vendor module 构建时都是基于 VNDK-26 的，工作正常。升级系统时，我们制作 system image 时，里面可以带上新的 Framework-27，其中 libcamera_metadata.so (FWK-ONLY) 升级到新的 27，而 VNDK 部分依然采用 VNDK-26。这样新系统启动后，Vendor-26 部分的 camera.provider@2.4-impl.so 依然会链接 VNDK-26 版本中的停留在 26 版本的 libcamera_metadata.so (VNDK)，framework 会链接 27 版本的 libcamera_metadata.so (FWK-ONLY)。也就是说，一式两份后，FWK-ONLY 和 VNDK 两部分可以单独升级，互不干扰，也就是解耦了。而且注意 FWK-ONLY 和 VNDK 这两部分还都在 Google 所掌控的 system image 中，Google 的控制权依然稳固。

值得注意的一点是，Dependencies 中的这第二类 framework modules 并不是都需要一式两份，这个实际 build 时也要看情况而定，具体的描述如下：

If some framework modules depend on this module, the core variant is built. If some vendor modules depend on this module, the vendor variant is built.

2.VNDK 在系统中存放的位置

VNDK APEX 章节有以下描述：

In Android 10 and lower, modules with vndk.enabled were installed in /system/lib[64]/vndk[-sp]-${VER}. In Android 11 and higher, VNDK libraries are packaged in an APEX format and the name of VNDK APEX is com.android.vndk.v${VER}. Depending on the device configuration, VNDK APEX is flattened or unflattened and is available from the canonical path /apex/com.android.vndk.v${VER}.

实验的系统是 aosp 12，所以我们可以去看一下 out/target/product/emulator_riscv64/system/apex, 下面的确存在一个 com.android.vndk.current.apex 文件。这个文件在系统启动阶段会被解压开后挂载在 /apex/com.android.vndk.v${VER} 下。

开模拟器登录会看到 /apex 下有个 com.android.vndk.v31 和 com.android.vndk.v31@1，具体解压开的是哪个我还没去仔细看，但这两个目录的文件都是一样的。以 /apex/com.android.vndk.v31@1/lib64/android.hardware.audio.common@2.0.so 为例，我们会发现 /system/lib64/ 下也有一个同名的 android.hardware.audio.common@2.0.so。/system/lib64/android.hardware.audio.common@2.0.so 就是 "core variant"，而 /apex/com.android.vndk.v31@1/lib64/android.hardware.audio.common@2.0.so 就是 "vendor variant"。

3.VNDK-SP

VNDK-SP 其本质也是一种 VNDK，唯一的例外是这些 so 专用于 SP-HAL。所以上面涉及 VNDK 的内容对 VNDK-SP 也是适用的。这里我们重点关心一下 VNDK-SP 和普通 VNDK 的区别。

SP-HAL 的定义有详细定义，摘录如下，更多的 SP-HAL 的介绍：

Same-Process HAL (SP-HAL) is a set of predetermined HALs implemented as Vendor Shared Libraries and loaded into Framework Processes.

SP-HALs must depend only on LL-NDK and VNDK-SP.

VNDK-SP is a predefined subset of eligible VNDK libraries.

下面这幅图很好地给出了 SP-HAL 和 VNDK-SP 的例子

图中 libGLES_${chipset}.so 就是一个 SP-HAL。譬如 surfaceflinger 这个 framework 维护的system 进程要进行 GPU 合成的时候，需要访问位于 vendor 分区的 GPU 驱动（libvendor_gpu.so），此时需要通过 libGLES_${chipset}.so 这个 HAL 代理，和普通 HAL 通过 IPC 方式不同，SP-HAL 是将该 so 直接 dlopen 加载到 surfaceflinger 进程。由于属于 framework module 的 surfaceflinger 和来自 vendor module 的 libGLES_${chipset}.so 都要依赖 libcutils.so，所以为了升级解耦的需要，我们同样要遵循 VNDK 的要求，将 libcutils.so 一式两份，其中我们称给 libGLES_${chipset}.so 链接的那份 so 为 VNDK-SP。

注意这里和普通 VNDK 有所不同的是，第三张图中 HAL service 和 client 之间采用 IPC，所以 libcamera_metadata.so (FWK-ONLY) 和 libcamera_metadata.so (FWK-VNDK) 实际加载在两个不同的进程中，不存在名字冲突的问题。但是在上图中 libcutils.so (FWK-ONLY) 和 libcutils.so (VNDK-SP) 两个 so 都会被加载到 surfaceflinger 这个进程中，为了解决加载冲突的问题，Google 又引入了 linker namespace 解决方案。这个专题也比较大，这里暂不展开。

4.VNDK的典型Issue

问题描述与分析

vndksupport:Could not load demo.so from default namespace:dlopen failed: library “libstdc++.so” not found.

demo.so位于vendor下面，找不到libstdc++.so，而libstdc++.so的库位于system/lib和system/lib64中。
这说明vendor下面的库引用libstdc++.so时，无法找到system/lib中的libstdc++.so。

Android O之后的变化，从 LL-NDK 库中移除 libstdc++.so，不再支持 libstdc++.so，改用 libc++.so。
这导致一些老的平台上依旧使用了 libstdc++.so，而产生了not found问题。

相关目录文件：
\system\core\rootdir\etc\

Solution 1

system/core/rootdir/etc/ld.config.txt文件中，[vendor]下，增加：

# Access to system libraries are allowed
namespace.default.search.paths += /system/${LIB}/vndk%VNDK_VER%
namespace.default.search.paths += /system/${LIB}/vndk-sp%VNDK_VER%
namespace.default.search.paths += /system/${LIB}
namespace.default.search.paths += /product/${LIB}

Solution 2

当google/wahoo/BoardConfig.mk中，打开如下编译选项时：
BOARD_VNDK_VERSION := current

根据build/make/core/Makefile中的判断：

# -----------------------------------------------------------------
# FINAL_VENDOR_DEFAULT_PROPERTIES will be installed in vendor/default.prop if
# property_overrides_split_enabled is true. Otherwise it will be installed in
# ROOT/default.prop.
ifdef BOARD_VNDK_VERSION
  ifeq ($(BOARD_VNDK_VERSION),current)
    FINAL_VENDOR_DEFAULT_PROPERTIES := ro.vndk.version=$(PLATFORM_VNDK_VERSION)
  else
    FINAL_VENDOR_DEFAULT_PROPERTIES := ro.vndk.version=$(BOARD_VNDK_VERSION)
  endif
  ifdef BOARD_VNDK_RUNTIME_DISABLE
    FINAL_VENDOR_DEFAULT_PROPERTIES += ro.vndk.lite=true
  endif
else
  FINAL_VENDOR_DEFAULT_PROPERTIES := ro.vndk.version=$(PLATFORM_VNDK_VERSION)
  FINAL_VENDOR_DEFAULT_PROPERTIES += ro.vndk.lite=true
endif

最终default.prop中会有ro.vndk.lite=true。当ro.vndk.lite=true时，动态链接器将加载 /system/etc/ld.config.vndk_lite.txt 中的链接器命名空间配置，这仅会隔离 SP-HAL 和 VNDK-SP。
即system/core/rootdir/etc/ld.config.vndk_lite.txt

而system/core/rootdir/etc/ld.config.vndk_lite.txt
中，已经包含了namespace.default.search.paths += /system/${LIB}。
因此，我们可以采取的操作为：

注释掉**/**/BoardConfig.mk中的编译选项：
#BOARD_VNDK_VERSION := current

Solution 3（不推荐）

找到libstdc++.so，将libstdc++.so文件拷贝到vendor/lib或者vendor/lib64中去。

参考链接

学习笔记: VNDK 基本概念 https://gitee.com/aosp-riscv/working-group/blob/master/articles/20220923-vndk.md
Vendor Native Development Kit (VNDK) overview https://source.android.google.cn/docs/core/architecture/vndk
关于Android 供应商原生开发套件(VNDK)引发的问题 https://blog.csdn.net/Sunxiaolin2016/article/details/103542190

posted @ 2023-10-24 17:24 青山牧云人阅读(1943) 评论(0) 编辑收藏举报

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