android vold初始化及sd卡挂载流程(转载)
在Android 中，当SD卡插入系统之后，系统会自动挂载。Vold 就是负责挂载SD卡的，vold 的全称是volume daemon。实际上是负责完成系统的CDROM,USB 大容量存储，MMC 卡等扩展存储的挂载任务自动完成的守护进程。它提供的主要特点是支持这些存储外设的热插拔。
1.1总体流程图Ø 绿色箭头：表示插入SD卡后事件传递以及SD卡挂载
Ø 红色箭头：表示挂载成功后的消息传递流程
Ø 黄色箭头：表示MountService发出挂载/卸载SD卡的命令
1.2总体类图n main.cpp，vold的入口函数，系统起来会只执行vold的可执行文件，调到这个main函数中。
n NetlinkManager.cpp位于源码位置/system/vold/NetlinkManager.cpp。该类的主要通过引用NetlinkHandler类中的onEvent()方法来接收来自内核的事件消息，NetlinkHandler位于/system/vold/NetlinkHandler.cpp。
n VolumeManager:位于源码位置/system/vold/VolumeManager.cpp。该类的主要作用是接收经过NetlinkManager处理过后的事件消息。
n DirectVolume:位于/system/vold/DirectVolume.cpp。该类的是一个工具类，主要负责对传入的事件进行进一步的处理，block事件又可以分为：Add,Removed,Change,Noaction这四种。
n Volume:Volume.cpp位于/system/vold/Volume.cpp，该类是负责SD卡挂载的主要类。Volume.cpp主要负责检查SD卡格式，以及对复合要求的SD卡进行挂载，并通过Socket将消息SD卡挂载的消息传递给NativeDaemonConnector。
总的讲，vold程序需要分层三部分，第一部分为NetlinkManager，管理接受来自kernel的UEvent消息，第二部分为VolumeManager，主要负责处理来自NetlinkManager的消息和来自java层的消息，之后真正的挂载卸载动作就需要volume负责了。
2 初始化流程
2.1 时序图在Android 系统启动的时候，init进程会去解析init.rc文件，在该文件中，有如下代码：
service vold /system/bin/vold
class core
socket vold stream 0660 root mount
ioprio be 2
定义了一个vold的service，去执行vold程序，并创建了一个名字为vold的socket，init进程解析完后就去执行vold程序，创建与java层通信的Socket。
在Android 源码/system/vold路径下的main.cpp，这个就是vold程序的入口，我们看看起main函数，代码如下：
int main() { VolumeManager *vm; CommandListener *cl; NetlinkManager *nm; if (!(vm = VolumeManager::Instance())) { }; if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) { }; cl = new CommandListener(); vm->setBroadcaster((SocketListener *) cl); nm->setBroadcaster((SocketListener *) cl); if (vm->start()) { } if (process_config(vm)) { SLOGE("Error reading configuration (%s)... continuing anyways", strerror(errno)); } if (nm->start()) { } …… if (cl->startListener()) { SLOGE("Unable to start CommandListener (%s)", strerror(errno)); exit(1); } while(1) { sleep(1000); } exit(0); }首先，在main函数中，需要创建VolumeManager和NetlinkManager的实例，里面就做了一些初始化的动作，这里就不多说了。
接着，则是初始化vold与java层的socket通信接口。创建了的CommandListener实例。在上面的类图关系中，我们知道，CommandListener继承于FrameworkListener，而FrameworkListener有继承于SocketListener。先看看CommandListener的初始化代码：
CommandListener::CommandListener() : FrameworkListener("vold") { registerCmd(new DumpCmd()); registerCmd(new VolumeCmd()); registerCmd(new AsecCmd()); registerCmd(new ObbCmd()); registerCmd(new StorageCmd()); registerCmd(new XwarpCmd()); registerCmd(new CryptfsCmd()); }在上面代码中我们看到，先以“vold”为参数构造FrameworkListener类，完成之后，则调用FrameworkListener类中的registerCmd()方法，注册一些处理方法类，而对于sd卡挂载的事件，我们先关注VolumeCmd类，它是FrameworkListener的内部类，用于处理Volume事件。接下来，看FrameworkListener的构造函数：
FrameworkListener::FrameworkListener(const char *socketName) : SocketListener (socketName, true) { mCommands = new FrameworkCommandCollection(); }以之前传进来的“vold”参数构造SocketListener类，然后在FrameworkListener构造函数中，创建FrameworkCommandCollection的实例，其实它就是一个容器，用于存储之前调用的registerCmd()注册的处理方法类。下面就看SocketListener的构造函数：
SocketListener::SocketListener(const char *socketName, bool listen) { mListen = listen; mSocketName = socketName; /将vold字符串存储在mSocketName变量中 mSock = -1; pthread_mutex_init(&mClientsLock, NULL); mClients = new SocketClientCollection(); }其实很简单，就是做了一些变量的初始化工作，用mSocketName变量存储“vold”字符串，这个vold是很有讲究的，因为是init.rc定义的vold Service中，就创建了一个名字为vold的socket端口，后面将通过“vold”获取到该 socket端口。
到此，CommandListener的初始化就完成了的。
我们回到main函数中，创建了CommandListener实例之后，然后调用VolumeManger的setBroadcaster方法，将CommandListener的实例存储在mBroadcaster变量中，代码如下：
void setBroadcaster(SocketListener *sl) { mBroadcaster = sl; }
其实NetlinkManager也做了同样的设置，但我还没发现它有什么用，所以就不再关注了。
接下来就开始调用了main.cpp的process_config()方法了，在介绍之前，我必须先介绍下vold.fstab配置文件，这个配置文件就是在process_config()中被解析的，而vold.fstab配置文件，就是用于描述vold的挂载动作的，其配置例子如下：
dev_mount sdcard /mnt/sdcard auto /devices/platform/goldfish_mmc.0
挂载命令 标签 挂载点 子分区个数 挂载路径
我们就以上面例子来说明，意思就是将/devices/platform/goldfish_mmc.0挂载到/mnt/sdcard中，/devices/platform/goldfish_mmc.0可以认为是kernel上报上来的路径。子分区个数如果为auto则表示只有1个子分区，也可以为任何不为0的整数。如果vold.fstab解析无误，VolueManager将创建DirectVolume。
好了，下面可以看 process_config()方法了，代码如下：
static int process_config(VolumeManager *vm) { FILE *fp; int n = 0; char line[255]; if (!(fp = fopen("/etc/vold.fstab", "r"))) { return -1; } while(fgets(line, sizeof(line), fp)) { const char *delim = " t"; char *save_ptr; char *type, *label, *mount_point, *mount_flags, *sysfs_path; int flags; n++; line[strlen(line)-1] = ' '; if (line[0] == '#' || line[0] == ' ') continue; if (!(type = strtok_r(line, delim, &save_ptr))) { goto out_syntax; } if (!(label = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) { goto out_syntax; } if (!(mount_point = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) { goto out_syntax; } if (!strcmp(type, "dev_mount")) { DirectVolume *dv = NULL; char *part; if (!(part = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) { goto out_syntax; } if (strcmp(part, "auto") && atoi(part) == 0) { goto out_syntax; } if (!strcmp(part, "auto")) { dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, -1); } else { dv = new DirectVolume(vm, label, mount_point, atoi(part)); } while ((sysfs_path = strtok_r(NULL, delim, &save_ptr))) { if (*sysfs_path != '/') { break; } if (dv->addPath(sysfs_path)) { goto out_fail; } } if (sysfs_path) flags = parse_mount_flags(sysfs_path); else flags = 0; dv->setFlags(flags); vm->addVolume(dv); } else if (!strcmp(type, "map_mount")) { } else { } } fclose(fp); return 0; }该方法，通过一个wihle方法，逐行进行解析，如果认为合理，那么将拿到的信息用于创建DirectVolume实例，然后调用VolumeManager的addVolume方法，存储在mVolumes变量中。
好了，下面就开始看注册监听kernel的sockect端口了。就是NetLinkManager的start方法，代码如下：
int NetlinkManager::start() {
struct sockaddr_nl nladdr;
int sz = 64 * 1024;
int on = 1;
memset(&nladdr, 0, sizeof(nladdr));
nladdr.nl_family = AF_NETLINK;
nladdr.nl_pid = getpid();
nladdr.nl_groups = 0xffffffff;
if ((mSock = socket(PF_NETLINK,//创建socket，返回文件描述符
SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {
SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz)) < 0) {
SLOGE("Unable to set uevent socket SO_RECBUFFORCE option: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, &on, sizeof(on)) < 0) {
SLOGE("Unable to set uevent socket SO_PASSCRED option: %s", strerror(errno));
return -1;
}
if (bind(mSock, (struct sockaddr *) &nladdr, sizeof(nladdr)) < 0) {
SLOGE("Unable to bind uevent socket: %s", strerror(errno));
return -1;
}
mHandler = new NetlinkHandler(mSock);
if (mHandler->start()) {
return -1;
}
return 0;
}
其实就是调用socket()创建socket端口，返回描述符，经过一些设置，然后就描述符作为参数，创建的NetlinkHandler实例，然后就直接调用起start方法。看NetLinkHandler构造函数：
NetlinkHandler::NetlinkHandler(int listenerSocket) :
NetlinkListener(listenerSocket) {
}
构造函数里什么都没做，NetlinkHandler继承于NetlinkListener，然后讲socket端口的描述符传进去。
NetlinkListener::NetlinkListener(int socket) :
SocketListener(socket, false) {
mFormat = NETLINK_FORMAT_ASCII;
}
又是这么几句代码，NetlinkListener也是继承于SocketListener，所以还将socket描述符传进去，再次创建了SocketListener的实例，所以，在vold系统中，有两个SocketListener的实例。看其构造函数，这里的构造函数与之前的是不一样的，代码如下：
SocketListener::SocketListener(int socketFd, bool listen) {
mListen = listen;
mSocketName = NULL;
mSock = socketFd;
pthread_mutex_init(&mClientsLock, NULL);
mClients = new SocketClientCollection();
}
其实，与上面的构造函数，还是差不多的，只是传进来的参数不一样而已，之前的是一个“vold”字符串，而这里是一个socket的描述符。
好了，构造函数创建好了，那么接着看NetlinkHandler->start()方法：
int NetlinkHandler::start() {
return this->startListener();//指到了socketListener中了
}
这里的startListener方法是SocketListener中的，代码如下：
int SocketListener::startListener() {
if (!mSocketName && mSock == -1) {
return -1;
} else if (mSocketName) {
if ((mSock = android_get_control_socket(mSocketName)) < 0) {
return -1;
}
}
if (mListen && listen(mSock, 4) < 0) {
return -1;
} else if (!mListen)
mClients->push_back(new SocketClient(mSock, false));//创建socket客户端，并添加到mClients容器中。
if (pipe(mCtrlPipe)) {
return -1;
}
if (pthread_create(&mThread, NULL, SocketListener::threadStart, this)) {//创建新线程
return -1;
}
return 0;
}
此时的条件下，mSocketName=null，mSock！=0，继续往下看，创建了SocketClient实例，并添加到mClients容器中，用于接收客户端发过来的消息。
接着创建新的一个线程，用于读取socket客户端发过来的消息，线程执行的方法如下：
void *SocketListener::threadStart(void *obj) {
SocketListener *me = reinterpret_cast<SocketListener *>(obj);
me->runListener();
pthread_exit(NULL);
return NULL;
}
看runListener()方法：
void SocketListener::runListener() {
SocketClientCollection *pendingList = new SocketClientCollection();
while(1) {
……
for (it = mClients->begin(); it != mClients->end(); ++it) {
int fd = (*it)->getSocket();
if (FD_ISSET(fd, &read_fds)) {
pendingList->push_back(*it);
}
}
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
while (!pendingList->empty()) {//客户端有消息
it = pendingList->begin();
SocketClient* c = *it;
pendingList->erase(it);
if (!onDataAvailable(c) && mListen) {// 处理消息
}
}
}
delete pendingList;
}
在该方法中，一个while循环，不断读取socket消息，如果发现有socket消息，那么就调用方法onDataAvailable处理，该方法是在NetlinkListener方法实现的，其代码如下：
bool NetlinkListener::onDataAvailable(SocketClient *cli)
{
int socket = cli->getSocket();
ssize_t count;
count = TEMP_FAILURE_RETRY(uevent_kernel_multicast_recv(socket, mBuffer, sizeof(mBuffer)));
if (count < 0) {
SLOGE("recvmsg failed (%s)", strerror(errno));
return false;
}
NetlinkEvent *evt = new NetlinkEvent();
if (!evt->decode(mBuffer, count, mFormat)) {
SLOGE("Error decoding NetlinkEvent");
} else {
onEvent(evt);//在NetlinkHandler被实现
}
return true;
就是经过了处理，跳转到了NetlinkHandler的onEvent()方法处理。好了，注册kernel监听就到此先搞一段落了。
回到了main函数中，最后，看到调用了CommandListener->startListener(),其实就是调用了SocketListener中的startListener方法。代码就不再次贴出来了，同样也是创建了一个新的线程读取socket消息，只是，发现有消息后，调用的是FrameworkListener中的onDataAvailable方法处理。
好了，到此，vold的初始化已经完成了。下面看看sd的mount流程吧。
3 SD卡mount流程
3.1时序图经过前面的介绍，我们知道了，在NetlinkHandler的onEvent方法中，收到了kernel的消息。其代码如下：
void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {
VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();
const char *subsys = evt->getSubsystem();
if (!subsys) {
return;
}
if (!strcmp(subsys, "block")) {
vm->handleBlockEvent(evt);//进一步处理
}
}
这里就只处理block消息了，看看VolumeManager的handleBlockEvent方法吧：
void VolumeManager::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt) {
const char *devpath = evt->findParam("DEVPATH");
VolumeCollection::iterator it;
bool hit = false;
for (it = mVolumes->begin(); it != mVolumes->end(); ++it) {
if (!(*it)->handleBlockEvent(evt)) {//到DirectVolume处理
hit = true;
break;
}
}
}
这里的for循环遍历mVolumes，它其实是DirectVolume实例列表，在解析vold.fstab中，创建的DirectVolume实例并添加到mVolumes列表中。然后再调用DirectVolume的handleBlockEvent方法尝试处理该消息，看是否能匹配，起代码如下：
int DirectVolume::handleBlockEvent(NetlinkEvent *evt) {
const char *dp = evt->findParam("DEVPATH");
PathCollection::iterator it;
for (it = mPaths->begin(); it != mPaths->end(); ++it) {//遍历vold.fstab定义的路径
if (!strncmp(dp, *it, strlen(*it))) {//kernel上报上来的路径与vold.fstab中定义的匹配
int action = evt->getAction();
const char *devtype = evt->findParam("DEVTYPE");
if (action == NetlinkEvent::NlActionAdd) {
int major = atoi(evt->findParam("MAJOR"));
int minor = atoi(evt->findParam("MINOR"));
char nodepath[255];
snprintf(nodepath,
sizeof(nodepath), "/dev/block/vold/%d:%d",
major, minor);
if (createDeviceNode(nodepath, major, minor)) {
}
if (!strcmp(devtype, "disk")) {//插入设备消息
handleDiskAdded(dp, evt);//上报一个物理分区
} else {
handlePartitionAdded(dp, evt);//上报一个逻辑分区
}
} else if (action == NetlinkEvent::NlActionRemove) {//拔出设备消息
if (!strcmp(devtype, "disk")) {
handleDiskRemoved(dp, evt);
} else {
handlePartitionRemoved(dp, evt);
}
} else if (action == NetlinkEvent::NlActionChange) {//设备状态改变消息
if (!strcmp(devtype, "disk")) {
handleDiskChanged(dp, evt);
} else {
handlePartitionChanged(dp, evt);
}
} else {
SLOGW("Ignoring non add/remove/change event");
}
return 0;
}
}
errno = ENODEV;
return -1;
}
Kernel上报上来的消息中，有一个路径的消息，将与vold.fstab中定义的路径进行匹配，如果匹配，那么说明这个消息是有效的，那么就继续处理。
那么，kernel上报的消息也分为三类，分别是设备插入、拔出、状态改变。我们这里就先关注插入的消息吧。
那么，插入的消息，又分是物理分区还是一个逻辑分区。假如插入一个sd卡，它只有一个分区，那么上报的就是Disk消息。假如插入一个sd卡，该卡有内部又被分成多个分区，那么就先上报的是一个Dist消息，用于描述这个sd卡，后面还会上报多个消息，每个消息对应sd卡中的一个分区，也就是partition消息。
在这里，我们关注Dist消息吧，看看handleDiskAdded()方法，代码如下;
void DirectVolume::handleDiskAdded(const char *devpath, NetlinkEvent *evt) {
mDiskMajor = atoi(evt->findParam("MAJOR"));
mDiskMinor = atoi(evt->findParam("MINOR"));
const char *tmp = evt->findParam("NPARTS");
if (tmp) {
mDiskNumParts = atoi(tmp);//如果上报的是只有一个分区的sd，该变量为0
} else {
mDiskNumParts = 1;
}
mPartsEventCnt = 0;
char msg[255];
int partmask = 0;
int i;
for (i = 1; i <= mDiskNumParts; i++) {
partmask |= (1 << i);
}
mPendingPartMap = partmask;
if (mDiskNumParts == 0) {
setState(Volume::State_Idle);//设置初始状态
} else {
setState(Volume::State_Pending);
}
snprintf(msg, sizeof(msg), "Volume %s %s disk inserted (%d:%d)",
getLabel(), getMountpoint(), mDiskMajor, mDiskMinor);//构造消息
mVm->getBroadcaster()->sendBroadcast(ResponseCode::VolumeDiskInserted,
msg, false);//发socket消息到java层
}
如果是Disk消息，那么上报的sd卡只有一个分区，所以上面的mDiskNumParts=0。看下面，调用snprintf()构造msg消息，然后调用mVm->getBroadcaster()->sendBroadcast发送到java层。其实mVm->getBroadcaster()就是放回CommandListener的实例变量，sendBroadcast就是在SocketListener中，代码如下：
void SocketListener::sendBroadcast(const char *msg) {
pthread_mutex_lock(&mClientsLock);
SocketClientCollection::iterator i;
for (i = mClients->begin(); i != mClients->end(); ++i) {
if ((*i)->sendMsg(msg)) {//发送socket消息
}
}
pthread_mutex_unlock(&mClientsLock);
}
Ok，看到了吧，这里就发送了一个VolumeDiskInserted的消息到java层。但如果是系统改启动的话，kernel早早就发来了消息，但是java层还没起来呢。所以，等到mountService起来之后，就收到了socket消息了。
我们直接看mountService的onEvent()方法吧代码如下：
public boolean onEvent(int code, String raw, String[] cooked) {
…….
if (code == VoldResponseCode.VolumeDiskInserted) {
new Thread() {
public void run() {
try {
int rc;
if ((rc = doMountVolume(path)) != StorageResultCode.OperationSucceeded) {
Slog.w(TAG, String.format("Insertion mount failed (%d)", rc));
}
} catch (Exception ex) {
}
}
}.start();
} else if (code == VoldResponseCode.VolumeDiskRemoved) {
}
}
这里我们只看onEvent的处理VoldResponseCode.VolumeDiskInserted消息，我们看到，对于VolumeDiskInserted消息，mountService立刻调用了方法doMountVolume(path)，其实就是通过socket对vold发送了一个条mount的命令。
所以对与java层来讲，可以发mount、unmount消息到vold中。那么现在，就看vold处理吧。
前面也介绍过，java层发送的socket消息，vold层在SocketListener中读取到，然后会在FrameworkListener的onDataAvailable()方法中处理，代码如下：
bool FrameworkListener::onDataAvailable(SocketClient *c) {
char buffer[255];
int len;
len = TEMP_FAILURE_RETRY(read(c->getSocket(), buffer, sizeof(buffer)));
if (len < 0) {
return false;
} else if (!len)
return false;
int offset = 0;
int i;
for (i = 0; i < len; i++) {
if (buffer[i] == ' ') {
dispatchCommand(c, buffer + offset);//开始派发消息
offset = i + 1;
}
}
return true;
}
调用dispatchCommand()派发消息了，代码如下：
void FrameworkListener::dispatchCommand(SocketClient *cli, char *data) {
……
for (i = mCommands->begin(); i != mCommands->end(); ++i) {
FrameworkCommand *c = *i;
if (!strcmp(argv[0], c->getCommand())) {
if (c->runCommand(cli, argc, argv)) {
SLOGW("Handler '%s' error (%s)", c->getCommand(), strerror(errno));
}
}
}
一堆的处理，代码也就不贴出来了，直接看关键的部分吧。记得在CommandListener的构造函数中吗，里面调用了FrameworkListener的registerCmd()方法，注册了一些处理方法类，其实就是添加到了mCommands容器中了，这里当然需要遍历咯，找到其合适的处理方法类，然后调用其runComand()方法，看看其代码吧：
int CommandListener::VolumeCmd::runCommand(SocketClient *cli,
int argc, char **argv) {
dumpArgs(argc, argv, -1);
…….
VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();
int rc = 0;
if (!strcmp(argv[1], "list")) {
return vm->listVolumes(cli);
} else if (!strcmp(argv[1], "debug")) {
} else if (!strcmp(argv[1], "mount")) {//处理mount消息
rc = vm->mountVolume(argv[2]);
} else if (!strcmp(argv[1], "unmount")) {
rc = vm->unmountVolume(argv[2], force, revert);
} else if (!strcmp(argv[1], "format")) { //处理格式化消息
rc = vm->formatVolume(argv[2]);
} else if (!strcmp(argv[1], "share")) { //处理挂载到pc消息
rc = vm->shareVolume(argv[2], argv[3]);
} else if (!strcmp(argv[1], "unshare")) {
rc = vm->unshareVolume(argv[2], argv[3]);
} else if (!strcmp(argv[1], "shared")) {
bool enabled = false;
if (vm->shareEnabled(argv[2], argv[3], &enabled)) {
}
return 0;
}
在这里处理Volume消息，我们就只看mount消息吧，就调用了VolumeManager的mountVolume方法，代码如下：
int VolumeManager::mountVolume(const char *label) {
Volume *v = lookupVolume(label);//找到该挂载点的Volume的实例
if (!v) {
return -1;
}
return v->mountVol();//去挂载啦
}
到Volume的mountVol()中挂载，代码如下：
int Volume::mountVol() {
…..
}
这个方法代码量比较大，就不贴出来了，但是完成mount的动作就是在该方法中，然后呢，Volume中还包含了其他的功能方法，比如unmount、share、unshare。
好了，花了一个下午的时间整理出来，vold的初始化即sd卡的挂载流程就讲解到这吧，我这里讲流程的比较多，很多细节问题也没有讲，其实我写的文档，还是比较注册流程，消息是怎么传递的，至于细节，用到的时候，再详细看！
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