Android 系统属性SystemProperty分析
Android System Property
一 System Property
代码中大量存在：SystemProperties.set()/SystemProperties.get()；通过这两个接口可以对系统的属性进行读取/设置，
顾名思义系统属性，肯定对整个系统全局共享。通常程序的执行以进程为单位各自相互独立，如何实现全局共享呢？
System Properties是怎么一回事，又是如何实现的呢？
属性系统是android的一个重要特性。它作为一个服务运行，管理系统配置和状态。所有这些配置和状态都是属性。
每个属性是一个键值对（key/value pair），其类型都是字符串。
这些属性可能是有些资源的使用状态，进程的执行状态，系统的特有属性……
可以通过命令adb shell ：
getprop查看手机上所有属性状态值。
或者 getprop init.svc.bootanim制定查看某个属性状态
使用setprop init.svc.bootanim start 设置某个属性的状态
特别属性 :
如果属性名称以“ro.”开头，那么这个属性被视为只读属性。一旦设置，属性值不能改变。
如果属性名称以“persist.”开头，当设置这个属性时，其值也将写入/data/property。
如果属性名称以“net.”开头，当设置这个属性时，“net.change”属性将会自动设置，以加入到最后修改的属性名。
（这是很巧妙的。 netresolve模块的使用这个属性来追踪在net.*属性上的任何变化。）
属性“ ctrl.start ”和“ ctrl.stop ”是用来启动和停止服务。每一项服务必须在/init.rc中定义.系统启动时，与init守护
进程将解析init.rc和启动属性服务。一旦收到设置“ ctrl.start ”属性的请求，属性服务将使用该属性值作为服务
名找到该服务，启动该服务。这项服务的启动结果将会放入“ init.svc.<服务名>“属性中。客户端应用程序可以轮询那个属性值，以确定结果。
二 framework访问系统服务流程
framework通过SystemProperties接口操作系统属性，SystemProperties通过JNI调用访问系统属性。
\frameworks\base\core\java\android\os\ SystemProperties.java：
public class SystemProperties
{
//JNI
private static native String native_get(String key, String def);
private static native void native_set(String key, String def);
public static String get(String key, String def) {
return native_get(key, def);
}
public static void set(String key, String val) {
native_set(key, val);
}
}
Jni代码位置：
\frameworks\base\core\jni\android_os_SystemProperties.cpp
获取系统属性 阻塞方式：
static jstring SystemProperties_getSS()
{
len = property_get(key, buf, "");
}
操作在\bionic\libc\bionic\system_properties.c中：
int __system_property_get(const char *name, char *value)
{
//数据已经存储在内存中__system_property_area__ 等待读取完返回
const prop_info *pi = __system_property_find(name);
return __system_property_read(pi, 0, value);
}
进程启动后数据已经将系统属性数据读取到相应的共享内存中，保存在全局变量__system_property_area__；
进程之间都是独立的，系统属性数据是如何读取到当前进程空间中的呢？后续介绍。
设置属性异步socket通信：
int __system_property_set(const char *key, const char *value)
{
msg.cmd = PROP_MSG_SETPROP;
strlcpy(msg.name, key, sizeof msg.name);
strlcpy(msg.value, value, sizeof msg.value);
err = send_prop_msg(&msg);
}
static int send_prop_msg(prop_msg *msg)
{
//sokcet 通信 /dev/socket/property_service
s = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
connect(s, (struct sockaddr *) &addr, alen)
send(s, msg, sizeof(prop_msg), 0)
close(s);
}
通过socket向property_service发送消息，property_service运行在哪里呢？
三 Property Service创建服务端socket
init进程启动监听过程中：\system\core\init\Init.c
int main(int argc, char **argv)
{
//加入到action queue队列
queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init");
for(;;)
//执行action queue队列
//接收通过socket向property service 发送的数据;
nr = poll(ufds, fd_count, timeout);
……
handle_property_set_fd();
}
static int property_service_init_action(int nargs, char **args)
{
start_property_service();
}
\system\core\init\property_service.c：
void start_property_service(void)
{
//加载属性配置文件
load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_BUILD);
load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT);
load_properties_from_file(PROP_PATH_LOCAL_OVERRIDE);
load_persistent_properties();
//创建socket资源 并绑定
fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, 0666, 0, 0);
//监听
listen(fd, 8);
}
Property Service 是运行在init守护进程中。
接收到消息之后干什么，还是要先弄清楚整个Property Service是如何实现的呢，后续介绍。
先看看Property Service接收到消息后的处理。
四 Property Service 监听socket处理
Property Service监听socket消息的处理过程：
void handle_property_set_fd()
{
//等待建立通信
s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size)
//获取套接字相关信息 uid gid
getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size);
//接收属性设置请求消息
recv(s, &msg, sizeof(msg), 0);
//处理消息
switch(msg.cmd) {
case PROP_MSG_SETPROP:
//通过设置系统属性 处理ctl.开头消息
if(memcmp(msg.name,"ctl.",4) == 0)
{
//权限检测
if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid))
{
handle_control_message((char*) msg.name + 4, (char*) msg.value);
}
} else
{
//更改系统属性值
if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid))
{
property_set((char*) msg.name, (char*) msg.value);
}
}
break;
}
close(s);
}
通过设置系统属性启动/关闭Service：
权限判断：
static int check_control_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid)
{
// system /root用户直接有权限
if (uid == AID_SYSTEM || uid == AID_ROOT)
return 1;
//查询用户名单，判断是否存在表中并具有对应权限
for (i = 0; control_perms[i].service; i++) {
if (strcmp(control_perms[i].service, name) == 0) {
if ((uid && control_perms[i].uid == uid) ||
(gid && control_perms[i].gid == gid)) {
return 1;
}
}
}
return 0;
}
所以如果想要应用有权限启动/关闭某Native Service：
需要具有system/root权限
找到对应应用uid gid，将应用名称加入到control_perms列表中
处理消息 可以通过设置系统属性 改变服务的执行状态 start/stop：
void handle_control_message(const char *msg, const char *arg)
{
if (!strcmp(msg,"start")) {
msg_start(arg);
} else if (!strcmp(msg,"stop")) {
msg_stop(arg);
} else if (!strcmp(msg,"restart")) {
msg_stop(arg);
msg_start(arg);
}
}
static void msg_start(const char *name)
{
service_start(svc, args);
}
void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args){
//创建进程启动服务
pid = fork();
execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV);
//修改服务的系统属性 执行状态
notify_service_state(svc->name, "running");
}
连着前面就是ctr.start和ctr.stop系统属性：用来启动和停止服务的。
例如：
// start boot animation
property_set("ctl.start", "bootanim");
在init.rc中表明服务是否在开机时启动：
service adbd /sbin/adbd
class core
disabled //不自动启动
启动服务的时候会判断：
static void service_start_if_not_disabled(struct service *svc)
{
//判断是否启动
if (!(svc->flags & SVC_DISABLED)) {
service_start(svc, NULL);
}
}
修改系统属性值：
static int check_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid)
{
//进行权限检测
for (i = 0; property_perms[i].prefix; i++) {
int tmp;
if (strncmp(property_perms[i].prefix, name,
strlen(property_perms[i].prefix)) == 0) {
if ((uid && property_perms[i].uid == uid) ||
(gid && property_perms[i].gid == gid)) {
return 1;
}
}
}
return 0;
}
看这个修改系统属性权限表：
property_perms[] = {
{ "net.dns", AID_RADIO, 0 },
{ "net.", AID_SYSTEM, 0 },
{ "dev.", AID_SYSTEM, 0 },
{ "runtime.", AID_SYSTEM, 0 },
{ "sys.", AID_SYSTEM, 0 },
{ "service.", AID_SYSTEM, 0 },
{ "persist.sys.", AID_SYSTEM, 0 },
{ "persist.service.", AID_SYSTEM, 0 },
……
{ NULL, 0, 0 }
};
指定了特定的用户有用修改 带有某些前缀的系统属性值。
到这里基本就是Property对外的基本工作流程，Property Service内部具体如何实现，操作运行，
跨进程空想内存等问题仍未清除是如何处理的。
五 属性系统设计
属性系统的上层架构如下图所示：
Property Service运行在init进程中，开机从属性文件中加载到共享内存中；设置系统属性通过socket与Property Service通信。
Property Consumer进程将存储系统属性值的共享内存，加载到当前进程虚拟空间中，实现对系统属性值的读取。
Property Setter进程修改系统属性，通过socket向Property Service发送消息，更改系统属性值。
六 属性系统实现
属性系统设计的关键就是：跨进程共享内存的实现。
下面将看看属性系统实现具体过程：
Init进程执行：
int main(int argc, char **argv){
//将属性系统初始化函数加入action queue
queue_builtin_action(property_init_action, "property_init");
for(;;)
}
static int property_init_action(int nargs, char **args)
{
property_init(load_defaults);
}
初始化Property Service：
\system\core\init\property_service.c
void property_init(bool load_defaults)
{
//初始化共享内存空间
init_property_area();
//加载属性文件
load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT);
}
初始化共享内存空间：
static int init_property_area(void)
{
//创建匿名内存空间PA_SIZE = 32768
init_workspace(&pa_workspace, PA_SIZE)
//将内存区域分成两部分：属性系统基本信息和属性键值对
pa_info_array = (void*) (((char*) pa_workspace.data) + PA_INFO_START);
//初始化属性系统信息
pa = pa_workspace.data;
memset(pa, 0, PA_SIZE);
pa->magic = PROP_AREA_MAGIC;
pa->version = PROP_AREA_VERSION;
/* plug into the lib property services */
__system_property_area__ = pa;
}
__system_property_area__：
每个进程都会使用此变量，指向系统属性共享内存区域，访问系统属性，很重要。
位于：\bionic\libc\bionic\system_properties.c中，属于bionic库。后面将介绍各进程如何加载共享内存。
将文件作为共享内存映射到进程空间内存使用：
static int init_workspace(workspace *w, size_t size)
{
//dev is a tmpfs是一种虚拟内存文件系统
int fd = open("/dev/__properties__", O_RDWR | O_CREAT, 0600);
//将文件映射为共享进程空间内存 使其可以与操作内存方式一致
void *data = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
MAP_SHARED, fd, 0);
close(fd);
//删除文件
fd = open("/dev/__properties__", O_RDONLY);
unlink("/dev/__properties__");
//保存fd size 将作为环境变量传递给每个进程
w->data = data; w->size = size; w->fd = fd;
}
加载系统属性默认数据文件：
#define PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT "/default.prop"
static void load_properties_from_file(const char *fn)
{
//读取系统属性键值对数据写入到共享内存中
data = read_file(fn, &sz);
load_properties(data);
}
加上上面所述：Property Service Socket资源的创建，来监听socket通信连接设置系统属性，
在Init进程中Property Service完成了初始化。
将得到该内存区域数据结构：
七 进程共享系统属性内存空间实现
Property Service运行于init进程中，将文件映射为创建一块共享内存空间，但在整个系统中，
其他进程也能够读取这块内存映射到当前进程空间中，是如何实现的呢？
Service进程启动：将共享内存空间fd size作为环境变量传递给新创建进程
void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args)
{
//创建进程
pid = fork();
if (pid == 0) {
if (properties_inited()) {
//获取系统属性空间文件描述
get_property_workspace(&fd, &sz);
//dup最小的可用文件描述符
sprintf(tmp, "%d,%d", dup(fd), sz);
//加入ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE环境变量到ENV
//包含共享内存fd
add_environment("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE", tmp);
}
//执行程序 传递环境变量ENV
execve(svc->args[0], (char**) svc->args, (char**) ENV)
//设置Service系统属性
notify_service_state(svc->name, "running");
}
}
void get_property_workspace(int *fd, int *sz)
{
*fd = pa_workspace.fd;
*sz = pa_workspace.size;
}
共享内存空间fd size作为环境变量传递给新创建进程后，将在何处使用呢？
将系统属性内存空间映射到当前进程虚拟空间：
进程在启动时，会加载动态库bionic libc库：
\bionic\libc\bionic\libc_init_dynamic.c中：
void __attribute__((constructor)) __libc_preinit(void);
根据GCC的constructor/destructor属性：
给一个函数赋予constructor或destructor，其中constructor在main开始运行之前被调用，
destructor在main函数结束后被调用。如果有多个constructor或destructor，可以给每个constructor
或destructor赋予优先级，对于constructor，优先级数值越小，运行越早。destructor则相反。
多个constructor需要加优先级：
__attribute__((constructor(1))) void func1()
{
printf("in constructor of foo\n");
}
__attribute__((constructor(2))) void func2()
{
printf("in constructor of foo1\n");
}
__attribute__((destructor)) void bar()
{
printf("in constructor of bar\n");
}
__libc_preinit在bionic libc库加载的时候会被调用：
void __libc_preinit(void)
{
__libc_init_common(elfdata);
}
void __libc_init_common(uintptr_t *elfdata)
{
__system_properties_init();
}
int __system_properties_init(void)
{
prop_area *pa; int s, fd; unsigned sz; char *env;
//获取环境变量ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE
//与上面init进程中设置对应
env = getenv("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE");
//共享内存文件描述符 内存大小
fd = atoi(env);
sz = atoi(env + 1);
//将文件描述符映射到当前进程虚拟空间内存，实现共享内存
pa = mmap(0, sz, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
//全局变量指向共享系统属性内存首地址
__system_property_area__ = pa;
}
这就是整个System Property的访问交互和实现过程，具体请参考源码。
参考文档：
http://blog.chinaunix.net/uid-20459533-id-3168973.html
http://www.cnblogs.com/simonshi/archive/2010/04/08/1707516.html
http://blog.csdn.net/zhangchiytu/article/details/7539101
Android属性之build.prop生成过程：
http://www.cnblogs.com/bastard/archive/2013/02/28/2937014.html
