OpenHarmony HDF HDI的IPC模式具體實(shí)現(xiàn)方法和驅(qū)動(dòng)框架能力

HDI接口概述

回顧之前的文章，HDF 驅(qū)動(dòng)框架的一個(gè)重要功能是為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的統(tǒng)一的硬件接口，這樣才能保證系統(tǒng)服務(wù)可以運(yùn)行在不同硬件上而不需要額外的適配工作，HDI（Hardware Device Interfaces）正是為了實(shí)現(xiàn)該目的而設(shè)計(jì)。

HDI 是對(duì)硬件功能的較高層次抽象接口，各類外設(shè)完成 HDI 接口定義后便只會(huì)在 HDI 的兼容性規(guī)則下進(jìn)行變更，從而保證接口的穩(wěn)定性。具體的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)不需要再重復(fù)定義 HDI 接口，只需要按需實(shí)現(xiàn)即可接入系統(tǒng)功能。

在不同量級(jí)的 OpenHarmony 系統(tǒng)上，HDI 存在兩種部署形態(tài)，IPC 模式和直通模式。

在輕量級(jí) OpenHarmony 系統(tǒng)上，出于減小系統(tǒng)性能負(fù)載考慮，HDI 實(shí)現(xiàn)為用戶態(tài)共享庫，由系統(tǒng)服務(wù)直接加載 HDI 實(shí)現(xiàn)到自己進(jìn)程中函數(shù)調(diào)用使用。HDI 實(shí)現(xiàn)封裝具體的用戶態(tài)-內(nèi)核態(tài)交互過程，當(dāng)需要訪問驅(qū)動(dòng)程序時(shí)使用 IO Service 請(qǐng)求將消息通過 system call 方式調(diào)用到內(nèi)核驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

在標(biāo)準(zhǔn) OpenHarmony 系統(tǒng)上，HDI 以獨(dú)立服務(wù)進(jìn)程方式部署，系統(tǒng)服務(wù)只加載 HDI 客戶端實(shí)現(xiàn)到自己進(jìn)程中，實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)行在獨(dú)立進(jìn)程中，客戶端通過 IPC 與服務(wù)端交互，便于架構(gòu)解耦、權(quán)限管理。

HDI接口實(shí)現(xiàn)

直通模式為函數(shù)實(shí)現(xiàn)方式，無論調(diào)用還是實(shí)現(xiàn)都不需要其他組件支持即可實(shí)現(xiàn)，這里將重點(diǎn)分析 IPC 模式的實(shí)現(xiàn)。

HDI發(fā)布

HDI IPC 模式基于 OpenHarmony 系統(tǒng)通信框架的通用模型，但是因?yàn)轵?qū)動(dòng)很多時(shí)候涉及到底層操作和多系統(tǒng)遷移的場(chǎng)景而使用C語言編寫，所以驅(qū)動(dòng)框架還提供了 HDI 服務(wù)的 C 語言實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)組件，C++實(shí)現(xiàn)則主要使用系統(tǒng)通信框架組件。

HDI 服務(wù)發(fā)布基于 UHDF（用戶態(tài) HDF 驅(qū)動(dòng)框架）實(shí)現(xiàn)，通用的服務(wù)發(fā)布實(shí)現(xiàn)如下。

1. 實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)入口

int SampleDriverBind(struct HdfDeviceObject *deviceObject){    HDF_LOGE("SampleDriverBind enter!");    static struct IDeviceIoService testService = {        .Dispatch = SampleServiceDispatch, // 服務(wù)回調(diào)接口    };    deviceObject->service = &testService;    return HDF_SUCCESS;} int SampleDriverInit(struct HdfDeviceObject *deviceObject){    HDF_LOGE("SampleDriverInit enter");     return HDF_SUCCESS;} void SampleDriverRelease(struct HdfDeviceObject *deviceObject){    HDF_LOGE("SampleDriverRelease enter");    return;} struct HdfDriverEntry g_sampleDriverEntry = {    .moduleVersion = 1,    .moduleName = "sample_driver",    .Bind = SampleDriverBind,    .Init = SampleDriverInit,    .Release = SampleDriverRelease,};
HDF_INIT(g_sampleDriverEntry);

首先要添加一個(gè) UHDF 驅(qū)動(dòng)用于發(fā)布 IoService 服務(wù)，IoService 設(shè)備服務(wù)即為 HDI 服務(wù)實(shí)體。實(shí)現(xiàn)方式與 KHDF 驅(qū)動(dòng)一致。

2. 實(shí)現(xiàn)服務(wù)響應(yīng)接口

int32_t SampleServiceOnRemoteRequest(struct HdfDeviceIoClient *client, int cmdId,    struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply){    switch (cmdId) {        case SAMPLE_SERVICE_PING:            return SampleServiceStubPing(client, data, reply);        … …        default:            HDF_LOGE("SampleServiceDispatch: not support cmd %d", cmdId);            return HDF_ERR_INVALID_PARAM;    }}static int32_t SampleServiceDispatch(struct HdfDeviceIoClient *client, int cmdId,    struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply){    return SampleServiceOnRemoteRequest(client, cmdId, data, reply);}

當(dāng)收到 HDI 調(diào)用時(shí)，服務(wù)響應(yīng)接口"SampleServiceDispatch"將會(huì)被調(diào)用。

• client 調(diào)用者對(duì)象，在用戶態(tài)驅(qū)動(dòng)中暫時(shí)未支持
• cmdId 調(diào)用命令字，用于區(qū)分調(diào)用的 API
• data 調(diào)用入?yún)⑿蛄谢瘜?duì)象，在 IPC 調(diào)用場(chǎng)景為 parcel 對(duì)象的 C 語言封裝，入?yún)⑿枰褂眯蛄谢涌趶?data 對(duì)象中獲取后再使用
• reply 調(diào)用出參對(duì)象，需要返回給調(diào)用的信息寫入該序列化對(duì)象

如果 C++實(shí)現(xiàn)客戶端可以使用下面接口將 sbuf 對(duì)象轉(zhuǎn)換為 parcel 對(duì)象后操作：

int32_t SbufToParcel(struct HdfSBuf *sbuf, OHOS::MessageParcel **parcel);

platform :: host {    hostName = "sample_host";    priority = 50;    sample_device :: device {        device0 :: deviceNode {            policy = 2;            priority = 100;            moduleName = "libsample_driver.z.so";            serviceName = "sample_driver_service";        }    }}

參數(shù)說明：

• host 一個(gè) host 節(jié)點(diǎn)即為一個(gè)獨(dú)立進(jìn)程，如果需要獨(dú)立進(jìn)程，新增屬于自己的 host 節(jié)點(diǎn)
• policy 服務(wù)發(fā)布策略，HDI 服務(wù)設(shè)置為 2
• moduleName 驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)庫名
• serviceName 服務(wù)名稱，請(qǐng)保持全局唯一性

因?yàn)?HDI 服務(wù) C 和 C++實(shí)現(xiàn)使用的 IPC 組件不一樣，面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)也不一致，所以在具體實(shí)現(xiàn)上存在一些差異。

• SBuf

SBuf 是同時(shí)支持 KHDF 和 UHDF 驅(qū)動(dòng) IoService 消息序列化的工具對(duì)象。在 UHDF IPC 通信場(chǎng)景中，SBuf 可以與系統(tǒng) IPC 框架序列化對(duì)象 MessageParcel 對(duì)象（僅支持 C++）相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn) C 和 C++實(shí)現(xiàn)的 IPC 互通。

常用 API 如下：

struct HdfSBuf;struct HdfSbufImpl;struct HdfRemoteService;
/** * @brief HdfSBuf類型定義。 * * @since 1.0 */enum HdfSbufType {    SBUF_RAW = 0,   /* 用于用戶態(tài)內(nèi)核態(tài)通信的sbuf類型 */    SBUF_IPC,       /* 用于跨進(jìn)程通信的sbuf類型 */    SBUF_IPC_HW,    /* 用于擴(kuò)展的預(yù)留類型 */    SBUF_TYPE_MAX,  /* sbuf類型最大值 */};

上述接口均有對(duì)應(yīng)的寫入接口，不再一一列舉，可查閱官網(wǎng)API參考文檔。

• RemoteService

// 消息分發(fā)器，用于服務(wù)端響應(yīng)調(diào)用或者在客戶端發(fā)起調(diào)用struct HdfRemoteDispatcher {    int (*Dispatch)(struct HdfRemoteService *, int, struct HdfSBuf *, struct HdfSBuf *);};
// RemoteService 死亡回調(diào)對(duì)象struct HdfDeathRecipient {    void (*OnRemoteDied)(struct HdfDeathRecipient *, struct HdfRemoteService *);};
struct HdfRemoteService {    struct HdfObject object_;    struct HdfObject *target;    struct HdfRemoteDispatcher *dispatcher;    bool isHw;};// 以自定義的消息分發(fā)器實(shí)例化一個(gè)RemoteServicestruct HdfRemoteService *HdfRemoteServiceObtain(    struct HdfObject *object, struct HdfRemoteDispatcher *dispatcher);
// 回收RemoteService對(duì)象void HdfRemoteServiceRecycle(struct HdfRemoteService *service);
// 添加RemoteService的死亡通知，如果對(duì)應(yīng)RemoteService的進(jìn)程異常退出，HdfDeathRecipient的回調(diào)接口將被調(diào)用voidHdfRemoteServiceAddDeathRecipient(structHdfRemoteService*service,structHdfDeathRecipient*recipient);

int SampleServiceStubDispatch(    struct HdfRemoteService* service, int code, struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply){    // IPC 調(diào)用響應(yīng)接口    int ret = HDF_FAILURE;    switch (code) {        case SAMPLE_IF_0: {            // do something            break;        }        default: {            ret = HDF_ERR_INVALID_PARAM;        }    }    return ret;}bool SampleStubConstruct(){    // 構(gòu)造消息分發(fā)器，實(shí)現(xiàn)消息處理回調(diào)    static struct HdfRemoteDispatcher dispatcher = {        .Dispatch = SampleServiceStubDispatch};// 實(shí)例化RemoteService    inst->remote = HdfRemoteServiceObtain((struct HdfObject *)inst, &dispatcher);    if (inst->remote == NULL) {        HDF_LOGE("Device service manager failed to obtain remote service");        return false;}……

直接基于 RemoteService 實(shí)現(xiàn)服務(wù)端只適用于需要實(shí)現(xiàn)匿名 IPC 服務(wù)的情況，基于 UHDF 發(fā)布 HDI 服務(wù)只需要實(shí)現(xiàn) Driver 綁定的 IoService 即可。

RemoteService 客戶端對(duì)象只能從 SBuf HdfSBufReadRemoteService 接口獲取。

HDI實(shí)現(xiàn)

• Driver 為 HDI 服務(wù)的驅(qū)動(dòng)入口實(shí)現(xiàn)
• IoService 為 HDI 服務(wù)的服務(wù)入口實(shí)現(xiàn)，IoService 的 Dispatch 方法中調(diào)用 ServiceStub 中的真正服務(wù)響應(yīng)接口(OnRemoteRequest)
• ServiceStub 為服務(wù)端實(shí)現(xiàn)對(duì)象，主要處理與 IPC 相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，在這里完成參數(shù)反序列化后調(diào)用真正的 Service 實(shí)現(xiàn)接口，即 ServiceImpl 接口
• ServiceImpl 為 HDI 接口的真正實(shí)現(xiàn)，這里不關(guān)注 IPC 過程，只實(shí)現(xiàn)函數(shù)接口。
• 驅(qū)動(dòng)框架提供了實(shí)現(xiàn)的樣例代碼，可參考 gitee driver 代碼倉。

HDI接口調(diào)用

HDI 服務(wù)管理功能由驅(qū)動(dòng)框架 DeviceManager 實(shí)現(xiàn)，所以驅(qū)動(dòng)框架提供了 HDI 服務(wù)管理相關(guān) HDI 接口。

C++實(shí)現(xiàn)：

namespace OHOS {namespace HDI {namespace ServiceManager {namespace V1_0 {
struct IServiceManager : public IRemoteBroker {public:    DECLARE_INTERFACE_DESCRIPTOR(u"HDI.IServiceManager.V1_0");    // get()靜態(tài)方法用于獲取IServiceManager對(duì)象實(shí)例    static ::sptr Get();    // GetService()接口是真正提供的HDI接口，用于查詢并獲取其他HDI服務(wù)的客戶端對(duì)象    virtual ::sptr GetService(const char* serviceName) = 0;};} // namespace V1_0} // namespace ServiceManager} // namespace HDI}//namespaceOHOS

C 實(shí)現(xiàn)：

#ifdef __cplusplusextern "C" {#endif /* __cplusplus */
struct HDIServiceManager {    struct HdfRemoteService *remote;
    struct HdfRemoteService *(*GetService)(struct HDIServiceManager *self, const char* serviceName);};
struct HDIServiceManager *HDIServiceManagerGet(void);void HDIServiceManagerRelease(struct HDIServiceManager *servmgr);
#ifdef __cplusplus}#endif/*__cplusplus*/

C 語言因?yàn)槿鄙僭拿嫦驅(qū)ο笾С?，這里我們采用 OOC 的實(shí)現(xiàn)，函數(shù)方法 HDIServiceManagerGet/Release 用于 HDIServiceManager 對(duì)象的實(shí)例化和釋放，HDI 接口關(guān)聯(lián)在接口對(duì)象內(nèi)部成員中，與 C++實(shí)現(xiàn)類似。

HDI客戶端實(shí)現(xiàn)

HDI 客戶端同時(shí)支持 C 和 C++實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方法較為簡單，只需 realize HDI 接口類即可。提供 C++實(shí)現(xiàn)基于系統(tǒng) IPC 子系統(tǒng)的統(tǒng)一模型，C 語言基于 RemoteService 和 SBuf 組件實(shí)現(xiàn)，但是有一些公共的約定：

1. 客戶端提供接口對(duì)象，接口與對(duì)象綁定且必須與 HDI 一致

2. 提供服務(wù)接口對(duì)象的實(shí)例化和釋放接口。

3. 客戶端實(shí)現(xiàn) IPC 過程，只為調(diào)用者暴露函數(shù)化接口。

HDI接口調(diào)用

HDI 客戶端接口已經(jīng)提供了服務(wù)獲取接口，調(diào)用者調(diào)用服務(wù)獲取接口后再調(diào)用服務(wù)對(duì)象方法即可完成 HDI 調(diào)用。

這里以服務(wù)管理 HDI 接口為例：

C++接口調(diào)用：

#include 
void GetTestService(){        auto servmgr = IServiceManager::Get();    if (servmgr == nullptr) {    HDF_LOGE("failed to get IServiceManager");    return;  }
    auto sampleService = servmgr->GetService(TEST_SERVICE_NAME);  if (sampleService == nullptr) {    HDF_LOGE("failed to get TEST_SERVICE");    return;  }    // do something}

C 接口調(diào)用：

#include 
void GetTestService(){        struct HDIServiceManager *servmgr = HDIServiceManagerGet();    if (servmgr == nullptr) {    HDF_LOGE("failed to get IServiceManager");    return;  }
    struct HdfRemoteService *sampleService = servmgr->GetService(servmgr, TEST_SERVICE_NAME);  if (sampleService == nullptr) {    HDF_LOGE("failed to get TEST_SERVICE");    return;  }    // do something}

總結(jié)

本文介紹了 HDI 的總體方案，重點(diǎn)介紹了 HDI 的 IPC 模式具體實(shí)現(xiàn)方法和驅(qū)動(dòng)框架能力，相信對(duì)讀者理解和使用 HDI 有所幫助。