Android系統屬性System Property

代碼中大量存在：SystemProperties.set()/SystemProperties.get()；通過這兩個接口可以對系統的屬性進行讀取/設定，什麼是系統屬性呢？顧名思義，系統屬性，肯定對整個系統全局共享。屬性系統是android的一個重要特性。它作為一個服務運作，管理系統配置和狀态。所有這些配置和狀态都是屬性。每個屬性是一個鍵值對（key/value pair），其類型都是字元串。這些屬性可能是有些資源的使用狀态，程序的執行狀态，系統的特有屬性等等。

可以通過指令adb shell ，getprop檢視手機上所有屬性狀态值。或者 getprop init.svc.bootanim制定檢視某個屬性狀态，使用setprop init.svc.bootanim start 設定某個屬性的狀态

特别屬性 :

　　如果屬性名稱以“ro.”開頭，那麼這個屬性被視為隻讀屬性。一旦設定，屬性值不能改變。

　　如果屬性名稱以“persist.”開頭，當設定這個屬性時，其值也将寫入/data/property。

　　如果屬性名稱以“net.”開頭，當設定這個屬時，“net.change”屬性将會自動設定，以加入到最後修改的屬性名。

　　屬性“ ctrl.start ”和“ ctrl.stop ”是用來啟動和停止服務。每一項服務必須在/init.rc中定義。系統啟動時，init守護程序将解析init.rc并啟動屬性服務。一旦收到設定“ ctrl.start ”屬性的請求，屬性服務将使用該屬性值作為服務名找到該服務，啟動該服務。這項服務的啟動結果将會放入“ init.svc.<服務名>“屬性中。用戶端應用程式可以輪詢那個屬性值，以确定結果。

framework通路系統服務流程

framework通過SystemProperties接口作業系統屬性，SystemProperties通過JNI調用通路系統屬性。

\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代碼位置：

\frameworks\base\core\jni\android_os_SystemProperties.cpp

擷取系統屬性阻塞方式：

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)
{
    //資料已經存儲在記憶體中__system_property_area__ 等待讀取完傳回
    const prop_info *pi = __system_property_find(name);
    return __system_property_read(pi, , value);
}

程序啟動後資料已經将系統屬性資料讀取到相應的共享記憶體中，儲存在全局變量system_property_area；

程序之間都是獨立的，系統屬性資料是如何讀取到目前程序空間中的呢？後續介紹。

設定屬性異步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, );
    connect(s, (struct sockaddr *) &addr, alen)
    send(s, msg, sizeof(prop_msg), )
    close(s);
}

　　通過socket向property_service發送消息，property_service運作在哪裡呢？

Property Service建立服務端socket

init程序啟動監聽過程中：\system\core\init\Init.c

int main(int argc, char **argv)
{    
    //加入到action queue隊列
    queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init");
    for(;;)
        //執行action queue隊列
        //接收通過socket向property service 發送的資料;
        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)
{
    //加載屬性配置檔案
    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();

    //建立socket資源 并綁定
    fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, , , );
    //監聽
    listen(fd, );
}

　　Property Service 是運作在init守護程序中。

　　接收到消息之後幹什麼，還是要先弄清楚整個Property Service是如何實作的呢，後續介紹。

先看看Property Service接收到消息後的處理。

Property Service 監聽socket處理

Property Service監聽socket消息的處理過程：

void handle_property_set_fd()
{
    //等待建立通信
    s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size)

    //擷取套接字相關資訊 uid gid
    getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size);
    //接收屬性設定請求消息
    recv(s, &msg, sizeof(msg), );
    //處理消息    
    switch(msg.cmd) {
    case PROP_MSG_SETPROP:
        //通過設定系統屬性  處理ctl.開頭消息
        if(memcmp(msg.name,"ctl.",) == ) 
        {
            //權限檢測
            if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid)) 
            {
                handle_control_message((char*) msg.name + , (char*) msg.value);
            }
        } else 
        {
            //更改系統屬性值
            if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid)) 
            {
                property_set((char*) msg.name, (char*) msg.value);
            }
        }
    break;
    }
    close(s);
}

通過設定系統屬性啟動/關閉Service：

權限判斷：

static int check_control_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid) 
{
    // system /root使用者直接有權限
    if (uid == AID_SYSTEM || uid == AID_ROOT)
        return ;

    //查詢使用者名單，判斷是否存在表中并具有對應權限
    for (i = ; control_perms[i].service; i++) {
        if (strcmp(control_perms[i].service, name) == ) {
            if ((uid && control_perms[i].uid == uid) ||
                (gid && control_perms[i].gid == gid)) {
                return ;
            }
        }
    }
    return ;
}

是以如果想要應用有權限啟動/關閉某Native Service：

　　需要具有system/root權限

　　找到對應應用uid gid，将應用名稱加入到control_perms清單中

處理消息可以通過設定系統屬性改變服務的執行狀态 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){
    //建立程序啟動服務
    pid = fork();
    execve(svc->args[], (char**) svc->args, (char**) ENV);

    //修改服務的系統屬性 執行狀态
    notify_service_state(svc->name, "running");
}

連着前面就是ctr.start和ctr.stop系統屬性：用來啟動和停止服務的。

例如：

// start boot animation

property_set(“ctl.start”, “bootanim”);

在init.rc中表明服務是否在開機時啟動：

service adbd /sbin/adbd

　　　　class core

　　　　disabled //不自動啟動

啟動服務的時候會判斷：

static void service_start_if_not_disabled(struct service *svc)
{
        //判斷是否啟動
        if (!(svc->flags & SVC_DISABLED)) {
            service_start(svc, NULL);
        }
}

修改系統屬性值：

static int check_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid)
{
    //進行權限檢測
    for (i = ; property_perms[i].prefix; i++) {
        int tmp;
        if (strncmp(property_perms[i].prefix, name,
                    strlen(property_perms[i].prefix)) == ) {
            if ((uid && property_perms[i].uid == uid) ||
                (gid && property_perms[i].gid == gid)) {
                return ;
            }
        }
    }

    return ;
}

看這個修改系統屬性權限表：

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 }
};

　　指定了特定的使用者有用修改帶有某些字首的系統屬性值。

　　到這裡基本就是Property對外的基本工作流程，Property Service内部具體如何實作，操作運作，

　　跨程序空想記憶體等問題仍未清除是如何處理的。

五屬性系統設計

屬性系統的上層架構如下圖所示：

　　Property Service運作在init程序中，開機從屬性檔案中加載到共享記憶體中；設定系統屬性通過socket與Property Service通信。

　　Property Consumer程序将存儲系統屬性值的共享記憶體，加載到目前程序虛拟空間中，實作對系統屬性值的讀取。

　　Property Setter程序修改系統屬性，通過socket向Property Service發送消息，更改系統屬性值。

六屬性系統實作

屬性系統設計的關鍵就是：跨程序共享記憶體的實作。

下面将看看屬性系統實作具體過程：

Init程序執行：

int main(int argc, char **argv){
    //将屬性系統初始化函數加入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)
{
    //初始化共享記憶體空間
    init_property_area();
    //加載屬性檔案
　　load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT);
}

初始化共享記憶體空間：

static int init_property_area(void)
{    
    //建立匿名記憶體空間PA_SIZE = 32768
    init_workspace(&pa_workspace, PA_SIZE)
    //将記憶體區域分成兩部分：屬性系統基本資訊和屬性鍵值對
    pa_info_array = (void*) (((char*) pa_workspace.data) + PA_INFO_START);

    //初始化屬性系統資訊
    pa = pa_workspace.data;
    memset(pa, , 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：

　　每個程序都會使用此變量，指向系統屬性共享記憶體區域，通路系統屬性，很重要。

位于：\bionic\libc\bionic\system_properties.c中，屬于bionic庫。後面将介紹各程序如何加載共享記憶體。

将檔案作為共享記憶體映射到程序空間記憶體使用：

static int init_workspace(workspace *w, size_t size)
{
    //dev is a tmpfs是一種虛拟記憶體檔案系統
    int fd = open("/dev/__properties__", O_RDWR | O_CREAT, );
    //将檔案映射為共享程序空間記憶體 使其可以與操作記憶體方式一緻
    void *data = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, 
　　　　　　MAP_SHARED, fd, );
    close(fd);

    //删除檔案
    fd = open("/dev/__properties__", O_RDONLY);
    unlink("/dev/__properties__");
    //儲存fd size 将作為環境變量傳遞給每個程序
     w->data = data; w->size = size; w->fd = fd;
}

加載系統屬性預設資料檔案：

#define PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT  "/default.prop"
static void load_properties_from_file(const char *fn)
{
    //讀取系統屬性鍵值對資料寫入到共享記憶體中
    data = read_file(fn, &sz);
    load_properties(data);
}

　　加上上面所述：Property Service Socket資源的建立，來監聽socket通信連接配接設定系統屬性，

　　在Init程序中Property Service完成了初始化。

将得到該記憶體區域資料結構：

七程序共享系統屬性記憶體空間實作

　　Property Service運作于init程序中，将檔案映射為建立一塊共享記憶體空間，但在整個系統中，

其他程序也能夠讀取這塊記憶體映射到目前程序空間中，是如何實作的呢？

Service程序啟動：将共享記憶體空間fd size作為環境變量傳遞給新建立程序

void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args)
{
    //建立程序
    pid = fork();

    if (pid == ) {
        if (properties_inited()) {
            //擷取系統屬性空間檔案描述
            get_property_workspace(&fd, &sz);
            //dup最小的可用檔案描述符
            sprintf(tmp, "%d,%d", dup(fd), sz);
            //加入ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE環境變量到ENV 
　　　　　　　　//包含共享記憶體fd
            add_environment("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE", tmp);
        }
        //執行程式 傳遞環境變量ENV
        execve(svc->args[], (char**) svc->args, (char**) ENV)
        //設定Service系統屬性
        notify_service_state(svc->name, "running");
    }
}

void get_property_workspace(int *fd, int *sz)
{
   *fd = pa_workspace.fd;
   *sz = pa_workspace.size;
}

共享記憶體空間fd size作為環境變量傳遞給新建立程序後，将在何處使用呢？

将系統屬性記憶體空間映射到目前程序虛拟空間：

程序在啟動時，會加載動态庫bionic libc庫：

　　\bionic\libc\bionic\libc_init_dynamic.c中：

　　void attribute((constructor)) __libc_preinit(void);

根據GCC的constructor/destructor屬性：

　　　　給一個函數賦予constructor或destructor，其中constructor在main開始運作之前被調用，

　　destructor在main函數結束後被調用。如果有多個constructor或destructor，可以給每個constructor

　　或destructor賦予優先級，對于constructor，優先級數值越小，運作越早。destructor則相反。

多個constructor需要加優先級：

__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庫加載的時候會被調用：

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;
    //擷取環境變量ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE 
　　//與上面init程序中設定對應
    env = getenv("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE");
    //共享記憶體檔案描述符 記憶體大小
    fd = atoi(env);
    sz = atoi(env + );
    //将檔案描述符映射到目前程序虛拟空間記憶體，實作共享記憶體
    pa = mmap(, sz, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, );
    //全局變量指向共享系統屬性記憶體首位址
    __system_property_area__ = pa;
}

　　這就是整個System Property的通路互動和實作過程，具體請參考源碼。

我的總結

Property Service運作在init程序中，開機從屬性檔案中加載到共享記憶體中；設定系統屬性通過socket與Property Service通信。
　　Property Consumer程序将存儲系統屬性值的共享記憶體，加載到目前程序虛拟空間中，實作對系統屬性值的讀取。
　　Property Setter程序修改系統屬性，通過socket向Property Service發送消息，更改系統屬性值。



/vendor/mediatek/proprietary/external/multi_init/init.c
int main(int argc, char **argv)
{

    property_init();  // 初始化共享記憶體空間

    // 加入到action queue隊列
    queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init"); 

    for(;;) {
        //執行action queue隊列 
        execute_one_command();
        restart_processes();

        nr = poll(ufds, fd_count, timeout);

        handle_property_set_fd();    //接收通過socket向property service 發送的資料

    }

}

再來看property_init()
/vendor/mediatek/proprietary/external/multi_init/property_service.c
void property_init(void)
{
    init_property_area();
}

typedef struct {
    size_t size;
    int fd;
} workspace;

static int init_workspace(workspace *w, size_t size)
{
    void *data;
    int fd = open(PROP_FILENAME, O_RDONLY | O_NOFOLLOW);
    if (fd < )
        return -;

    w->size = size;
    w->fd = fd;
    return ;
}

static workspace pa_workspace;

static int init_property_area(void)
{
    if (property_area_inited)
        return -;

    if(__system_property_area_init())
        return -;

    if(init_workspace(&pa_workspace, ))
        return -;

    fcntl(pa_workspace.fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC);

    property_area_inited = ;
    return ;
}

/bionic/libc/bionic/system_properties.cpp
/*
/bionic/libc/include/sys/_system_properties.h
#define PROP_FILENAME "/dev/__properties__"

#define PA_SIZE         (128 * 1024)

bionic/libc/include/sys/system_properties.h
#define PROP_NAME_MAX   32
#define PROP_VALUE_MAX  92

*/

/*
__system_property_area__：
　　每個程序都會使用此變量，指向系統屬性共享記憶體區域，通路系統屬性，很重要。

*/
prop_area *__system_property_area__ = NULL;
static char property_filename[PATH_MAX] = PROP_FILENAME;

int __system_property_area_init()
{
    return map_prop_area_rw();
}

static int map_prop_area_rw()
{
    /* dev is a tmpfs that we can use to carve a shared workspace
     * out of, so let's do that...
     */
    const int fd = open(property_filename,
                        O_RDWR | O_CREAT | O_NOFOLLOW | O_CLOEXEC | O_EXCL, );

    pa_size = PA_SIZE;
    pa_data_size = pa_size - sizeof(prop_area);
    compat_mode = false;

    //将檔案映射為共享程序空間記憶體 使其可以與操作記憶體方式一緻
    void *const memory_area = mmap(NULL, pa_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, );

    prop_area *pa = new(memory_area) prop_area(PROP_AREA_MAGIC, PROP_AREA_VERSION);

    /* plug into the lib property services */
    __system_property_area__ = pa;

    close(fd);
    return ;
}


=========
init.c
static int property_service_init_action(int nargs, char **args)
{
    /* read any property files on system or data and
     * fire up the property service.  This must happen
     * after the ro.foo properties are set above so
     * that /data/local.prop cannot interfere with them.
     */
    start_property_service();
    if (get_property_set_fd() < ) {
        ERROR("start_property_service() failed\n");
        exit();
    }

    return ;
}

property_service.c
void start_property_service(void)
{
    int fd;
    // 加載屬性配置檔案
    load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_BUILD);
    load_properties_from_file(PROP_PATH_SYSTEM_DEFAULT);
    load_override_properties();
    /* Read persistent properties after all default values have been loaded. */
    load_persistent_properties();

    // 建立socket資源 并綁定
    fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM, , , );
    if(fd < ) return;
    fcntl(fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC);
    fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);

    // 監聽
    listen(fd, );
    property_set_fd = fd;
}


================
handler

void handle_property_set_fd()
{

    //等待建立通信
    if ((s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size)) < ) {
        return;
    }

    //擷取套接字相關資訊 uid gid
    if (getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size) < ) {
        ...
    }

    //接收屬性設定請求消息
    r = TEMP_FAILURE_RETRY(recv(s, &msg, sizeof(msg), ));
    if(r != sizeof(prop_msg)) {
        ERROR("sys_prop: mis-match msg size received: %d expected: %d errno: %d\n",
              r, sizeof(prop_msg), errno);
        close(s);
        return;
    }

    //處理消息
    switch(msg.cmd) {
    case PROP_MSG_SETPROP:

        if (!is_legal_property_name(msg.name, strlen(msg.name))) {
            ...
        }

        getpeercon(s, &source_ctx);

        //通過設定系統屬性  處理ctl.開頭消息
        if(memcmp(msg.name,"ctl.",) == ) {
            close(s);
            if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid, source_ctx)) { // 檢查權限
                handle_control_message((char*) msg.name + , (char*) msg.value);
            } 
            ...
        } else { // 更新屬性
            if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid, source_ctx)) {
                property_set((char*) msg.name, (char*) msg.value);
            }
            ...
        }

    }
}

static int check_control_perms(const char *name, unsigned int uid, unsigned int gid, char *sctx) {

    int i;
    if (uid == AID_SYSTEM || uid == AID_ROOT)
      return check_control_mac_perms(name, sctx);

    for (i = ; control_perms[i].service; i++) {
        if (strcmp(control_perms[i].service, name) == ) {
            if ((uid && control_perms[i].uid == uid) ||
                (gid && control_perms[i].gid == gid)) {
                return check_control_mac_perms(name, sctx);
            }
        }
    }
    return ;
}

 是以如果想要應用有權限啟動/關閉某Native Service：
　　需要具有system/root權限
　　找到對應應用uid gid，将應用名稱加入到control_perms清單中

init.c
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_restart(arg);
    } else {
        ERROR("unknown control msg '%s'\n", msg);
    }
}

static void msg_start(const char *name)
{

   service_start(svc, args);

}

void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args){
    //建立程序啟動服務
    pid = fork();
    execve(svc->args[], (char**) svc->args, (char**) ENV);

    //修改服務的系統屬性 執行狀态
    notify_service_state(svc->name, "running");
}

int property_set(const char *name, const char *value)
{

    if (!is_legal_property_name(name, namelen)) return -;  // 屬性名是否合法
    if (valuelen >= PROP_VALUE_MAX) return -;

    pi = (prop_info*) __system_property_find(name);

    if(pi != ) {
        /* ro.* properties may NEVER be modified once set */
        if(!strncmp(name, "ro.", )) return -;

        __system_property_update(pi, value, valuelen);
    } else {
        ret = __system_property_add(name, namelen, value, valuelen); // 不存在就建立一個
        ...
    }
    /* If name starts with "net." treat as a DNS property. */
    if (strncmp("net.", name, strlen("net.")) == )  {
        if (strcmp("net.change", name) == ) {
            return ;
        }
       /*
        * The 'net.change' property is a special property used track when any
        * 'net.*' property name is updated. It is _ONLY_ updated here. Its value
        * contains the last updated 'net.*' property.
        */
        property_set("net.change", name);
    } else if (persistent_properties_loaded &&
            strncmp("persist.", name, strlen("persist.")) == ) {
        /*
         * Don't write properties to disk until after we have read all default properties
         * to prevent them from being overwritten by default values.
         */
        write_persistent_property(name, value);
    } 
    ...
    property_changed(name, value);   // 屬性改變，通知可能啟動某些服務
    return ;
}

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