Android Q打通應(yīng)用層到HAL層(HIDL服務(wù)實(shí)現(xiàn))

AndroidQ 打通應(yīng)用層到HAL層—(HAL模塊實(shí)現(xiàn))這篇文章中我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自己的HAL，本篇我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)HIDL服務(wù)，通過這個(gè)服務(wù)來調(diào)用HAL模塊的函數(shù)

什么是HIDL

HIDL 全稱為HAL interface definition language（發(fā)音為“hide-l”）是用于指定 HAL 和其用戶之間的接口的一種接口描述語言 (IDL)，Android O開始引入了HIDL這個(gè)概念。

HIDL和應(yīng)用層AIDL差不多，AIDL常用于連接App和Framework，HIDL則是用來連接Framework和HAL，AIDL使用Binder通信，HIDL則使用HwBinder通信，他們都是通過Binder驅(qū)動(dòng)完成通信，只不過兩個(gè)Binder域不一樣

為什么需要HIDL

目前Android系統(tǒng)生態(tài)是幾乎每年google都會(huì)出一個(gè)Android大版本，而普通手機(jī)用戶一部手機(jī)一般要用兩三年，所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)盡管Android系統(tǒng)已經(jīng)升級到了10，馬上11出來了，然后還是有很多用戶依然使用的是Android 5，6，7等版本。

對普通用戶來說如果不更換手機(jī)就很難跟上Android版本，這是因?yàn)镺EM廠商在同一設(shè)備上進(jìn)行系統(tǒng)升級需要花費(fèi)時(shí)間金錢成本很高，導(dǎo)致他們不愿意升級，成本高的原因是Android O之前Android Framework的升級需要OEM將HAL也進(jìn)行對應(yīng)升級，F(xiàn)ramework和HAL是一起被編譯成system.img，它們存在高耦合。

針對這種情況google在Android O中引入了Treble計(jì)劃，Treble的目的就是解耦Framework和HAL，就是通過HIDL來實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)ramework不再直接調(diào)用HAL，而是通過HIDL來間接使用HAL模塊，每個(gè)HAL模塊都可以對應(yīng)一個(gè)HIDL服務(wù)，F(xiàn)ramework層通過HwBinder創(chuàng)建HIDL服務(wù)。

通過HIDL服務(wù)來獲取HAL相關(guān)模塊繼而打開HAL下的設(shè)備，而最終HAL也從system.img中分離，被編進(jìn)一個(gè)單獨(dú)的分區(qū)vendor.img，從而簡化了Android系統(tǒng)升級的影響與難度。

HIDL的使用

HIDL可以分為：HIDL C++(C++實(shí)現(xiàn))、HIDL Java(Java 實(shí)現(xiàn))，并且還主要分為直通式和綁定式，本篇文章使用的C++和直通式的HIDL，HIDL用起來非常簡單，AOSP的hardware/interfaces/目錄下有很多的HIDL，我們仿照其他HIDL創(chuàng)建自己的HIDL目錄：hardware/interfaces/hello_hidl/1.0

并在此目錄下創(chuàng)建一個(gè)IHello.hal文件：

packageandroid.hardware.hello_hidl@1.0;

interfaceIHello{

addition_hidl(uint32_ta,uint32_tb)generates(uint32_ttotal);

};

這個(gè)文件定義了一個(gè)addition_hidl函數(shù)，這個(gè)函數(shù)用來調(diào)用HAL的加法函數(shù)

然后就可以使用Android提供的工具h(yuǎn)idl-gen來生成HIDL框架，執(zhí)行如下命令：

PACKAGE=android.hardware.hello_hidl@1.0
LOC=hardware/interfaces/hello_hidl/1.0/default/
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

執(zhí)行命令成功之后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)hardware/interfaces/hello_hidl/1.0下多了一個(gè)default目錄，進(jìn)入default目錄，里面有三個(gè)文件Android.bp，Hello.cpp，Hello.h

在這里插入圖片描述
之后再在執(zhí)行./hardware/interfaces/update-makefiles.sh這個(gè)命令，update-makefiles.sh這個(gè)腳本目的是為HIDL生成對應(yīng)Android.bp文件

最后目錄結(jié)構(gòu)為：

在這里插入圖片描述

接著我們還需要在default目錄下增加一個(gè)空文件service.cpp，用作注冊HIDL服務(wù)，我們采用直通式的HIDL，所以service.cpp的內(nèi)容為：

#include
#include
//GeneratedHIDLfiles
usingandroid::IHello;
usingandroid::defaultPassthroughServiceImplementation;

intmain(){
returndefaultPassthroughServiceImplementation();
}

defaultPassthroughServiceImplementation函數(shù)最終會(huì)向HwServiceManager注冊HIDL服務(wù)

接著我們來看看之前生成的文件，首先看Hello.h

//FIXME:yourfilelicenseifyouhaveone

#pragmaonce

#include
#include
#include

namespaceandroid{
namespacehardware{
namespacehello_hidl{
namespaceV1_0{
namespaceimplementation{
using::hidl_array;
using::hidl_memory;
using::hidl_string;
using::hidl_vec;
using::Return;
using::Void;
using::sp;

structHello:publicIHello{
//Methodsfrom::IHellofollow.
Returnaddition_hidl(uint32_ta,uint32_tb)override;

//Methodsfrom::IBasefollow.

};

//FIXME:mostlikelydelete,thisisonlyforpassthroughimplementations
//去掉注釋
extern"C"IHello*HIDL_FETCH_IHello(constchar*name);

}//namespaceimplementation
}//namespaceV1_0
}//namespacehello_hidl
}//namespacehardware
}//namespaceandroid

系統(tǒng)自動(dòng)生成了Hello結(jié)構(gòu)體（當(dāng)然也可以自己改為class），繼承IHello接口，addition_hidl函數(shù)就需要在Hello.cpp中去實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)槲覀儾捎弥蓖ㄊ紿IDL，所以需要將// extern “C” IHello* HIDL_FETCH_IHello(const char* name);的注釋去掉

接著來看看Hello.cpp：

//FIXME:yourfilelicenseifyouhaveone

#include"Hello.h"
#include
namespaceandroid{
namespacehardware{
namespacehello_hidl{
namespaceV1_0{
namespaceimplementation{

//Methodsfrom::IHellofollow.
ReturnHello::addition_hidl(uint32_ta,uint32_tb){
//TODOimplement
ALOGE("hello_hidlserviceisinitsuccess....a:%d,b:%d",a,b);
returnuint32_t{};
}
//Methodsfrom::IBasefollow.

IHello*HIDL_FETCH_IHello(constchar*/*name*/){
returnnewHello();
}
}//namespaceimplementation
}//namespaceV1_0
}//namespacehello_hidl
}//namespacehardware
}//namespaceandroid

同樣需要去掉HIDL_FETCH_IHello函數(shù)的注釋，采用直通式HIDL時(shí)，通過前面service.cpp中的defaultPassthroughServiceImplementation函數(shù)注冊HIDL服務(wù)時(shí)，內(nèi)部原理就是通過“HIDL_FETCH_”字串拼接defaultPassthroughServiceImplementation傳遞的IHello，找到HIDL_FETCH_IHello函數(shù)并獲取IHello對象，我們可以看到HIDL_FETCH_IHello初始代碼就是創(chuàng)建了一個(gè)Hello對象

在接著看default目錄下的Android.bp：

cc_library_shared{
name:"android.hardware.hello_hidl@1.0-impl",
relative_install_path:"hw",
proprietary:true,
srcs:[
"Hello.cpp",
],
shared_libs:[
"libhidlbase",
"libhidltransport",
"libutils",
"android.hardware.hello_hidl@1.0",
"liblog",
"libutils",
],
}

這個(gè)Android.bp會(huì)將Hello這個(gè)HIDL服務(wù)編譯成一個(gè)android.hardware.hello_hidl@1.0-impl.so，它還依賴一個(gè)android.hardware.hello_hidl@1.0.so，這個(gè)so哪來的呢？

再接著看1.0目錄下的Android.bp：

//Thisfileisautogeneratedbyhidl-gen-Landroidbp.
hidl_interface{
name:"android.hardware.hello_hidl@1.0",
root:"android.hardware",
vndk:{
enabled:true,
},
srcs:[
"IHello.hal",
],
interfaces:[
"android.hidl.base@1.0",
],
gen_java:true,
}

這個(gè)Android.bp會(huì)將hardware/interfaces/hello_hidl/1.0這個(gè)HIDL編譯成一個(gè)android.hardware.hello_hidl@1.0.so，到這里我們發(fā)現(xiàn)service.cpp沒有用到，所以我們還需要修改default目錄下的Android.bp：

//FIXME:yourfilelicenseifyouhaveone

cc_library_shared{
name:"android.hardware.hello_hidl@1.0-impl",
relative_install_path:"hw",
proprietary:true,
srcs:[
"Hello.cpp",
],
shared_libs:[
"libhidlbase",
"libhidltransport",
"libutils",
"liblog",
"libhardware",
"android.hardware.hello_hidl@1.0",
"liblog",
"libutils",
],
}
cc_binary{
name:"android.hardware.hello_hidl@1.0-service",
defaults:["hidl_defaults"],
relative_install_path:"hw",
vendor:true,
srcs:["service.cpp"],
shared_libs:[
"android.hardware.hello_hidl@1.0",
"libhardware",
"libhidlbase",
"libhidltransport",
"libutils",
"liblog",
],

}

新增加對service.cpp的編譯，我們將service.cpp編譯成一個(gè)二進(jìn)制可執(zhí)行文件android.hardware.hello_hidl@1.0-service.so，用來啟動(dòng)HIDL服務(wù)，好了，最終我們這個(gè)HIDL會(huì)編譯出來如下三個(gè)so:
android.hardware.hello_hidl@1.0-impl.so
android.hardware.hello_hidl@1.0.so
android.hardware.hello_hidl@1.0-service.so

還有一點(diǎn)需要注意的是，這個(gè)HIDL想要被Framework獲取使用還需要在manifest.xml中注冊，
manifest.xml在手機(jī)vendor/etc/vintf/manifest.xml下，我們將這個(gè)文件pull出來然后添加如下代碼：

android.hardware.hello_hidl
hwbinder
1.0

IHello
default

@1.0::IHello/default

然后在Hello.cpp中添加一行l(wèi)og，之后進(jìn)行編譯

IHello*HIDL_FETCH_IHello(constchar*/*name*/){

ALOGE("hello_hidlserviceisinitsuccess....");

returnnewHello();
}

執(zhí)行mmm hardware/interfaces/hello_hidl/1.0/

在這里插入圖片描述
編譯成功后我們將生成的三個(gè)so分別push到手機(jī)vendor/lib64/hw/，vendor/lib64/，vendor/bin/hw/目錄下

adb push vendor/lib64/hw/android.hardware.hello_hidl@1.0-impl.so vendor/lib64/hw/

adb push system/lib64/android.hardware.hello_hidl@1.0.so vendor/lib64/

adb push vendor/bin/hw/android.hardware.hello_hidl@1.0-service vendor/bin/hw/

接著我們到手機(jī)vendor/bin/hw/目錄下去執(zhí)行android.hardware.hello_hidl@1.0-service這個(gè)二進(jìn)制可執(zhí)行文件，這個(gè)文件就會(huì)執(zhí)行service.cpp的代碼，調(diào)用defaultPassthroughServiceImplementation注冊我們的HIDL服務(wù)

在這里插入圖片描述

再看看log輸出：

在這里插入圖片描述
在執(zhí)行android.hardware.hello_hidl@1.0-service時(shí)就會(huì)輸入這句log，代表我們這個(gè)HIDL服務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，其實(shí)通常的HIDL服務(wù)都是通過rc文件來開機(jī)啟動(dòng)的，我這里為了方便演示就沒有寫

再執(zhí)行adb shell ps -A|grep -i --color "hello_hidl"命令看下這個(gè)服務(wù)狀態(tài)
我們發(fā)現(xiàn)HIDL服務(wù)啟動(dòng)之后就會(huì)一直在后臺，這個(gè)其實(shí)和AMS，WMS這種服務(wù)是類似的，啟動(dòng)之后在后臺會(huì)等待client端訪問

在這里插入圖片描述

HIDL這個(gè)服務(wù)已經(jīng)能夠正常啟動(dòng)了，接著寫一個(gè)測試程序看能否獲取這個(gè)服務(wù)，并且調(diào)用該服務(wù)的函數(shù)，我在Hello.cpp的addition_hidl函數(shù)中添加了一句log：

ReturnHello::addition_hidl(uint32_ta,uint32_tb){
//TODOimplement
ALOGD("dongjiao...Hello::addition_hidla=%d,b=%d",a,b);
returnuint32_t{};
}

測試程序?qū)懺趆ardware/interfaces/hello_hidl/1.0/default目錄下：

在這里插入圖片描述
Hello_hidl_test.cpp：

#include
#include
#include

usingandroid::sp;
usingandroid::IHello;
usingandroid::Return;
intmain(){
android::sphw_device=IHello::getService();
if(hw_device==nullptr){
ALOGD("dongjiao...failedtogethello-hidl");
return-1;
}
ALOGD("dongjiao...successtogethello-hidl....");
Returntotal=hw_device->addition_hidl(3,4);
return0;
}

測試程序代碼也比較簡單，獲取IHello的服務(wù)，然后調(diào)用addition_hidl函數(shù)

看一下Android.bp：

cc_binary{
name:"Hello_hidl_test",
srcs:["Hello_hidl_test.cpp"],
shared_libs:[
"liblog",
"android.hardware.hello_hidl@1.0",
"libhidlbase",
"libhidltransport",
"libhwbinder",
"libutils",
],
}

我們再編譯這個(gè)測試程序，它會(huì)被編譯成一個(gè)可執(zhí)行二進(jìn)制文件Hello_hidl_test
編譯命令：
mmm hardware/interfaces/hello_hidl/1.0/default/test/

在這里插入圖片描述
編譯成功了，將這個(gè)可執(zhí)行文件push到手機(jī)/system/bin/目錄下

在執(zhí)行Hello_hidl_test之前別忘了把HIDL服務(wù)啟動(dòng)起來

在這里插入圖片描述
接著執(zhí)行Hello_hidl_test
在這里插入圖片描述
然后看log輸出
在這里插入圖片描述
可以看到成功了，成功獲取到了HIDL服務(wù)并且調(diào)用了該服務(wù)的addition_hidl函數(shù)，將我們的參數(shù)傳遞了過去，實(shí)際開發(fā)中就可以在獲取HIDL服務(wù)時(shí)打開HAL模塊，然后可以直接調(diào)用HAL的函數(shù)。 上一篇文章其實(shí)也寫了測試程序測自定義的HAL模塊，我們只需要將上一篇文章中的測試程序中的代碼copy到HIDL初始化代碼中就能夠調(diào)用HAL的那個(gè)加法函數(shù)了，具體就不測試了。

到這里HIDL服務(wù)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)并且能夠正常使用，HIDL這個(gè)框架用起來還是比較簡單的，大部分代碼都是通過工具生成的。

審核編輯：湯梓紅