Android HAL层库加载原理

Android HAL层的由来：由于市面做移动芯片的厂商很多，大部分厂商考虑到自己硬件的设计架构、安全、专利等方面原因，不愿意公开自己的这方面代码，也出于不同厂商硬件架构不太一样，适配开发难度周期长，GOOGLE在kernel之上加了一个HAL层，只要各个厂商实现Android 所需要的功能接口，可以以库的方式提供不用开源。

问题来了，android如何实现针对不同的Hardware Module进行通用性调用的呢？

以加载camera HAL层库为例：

#define CAMERA_HARDWARE_NODULE_ID "camera"

首先在 void CameraService::onFirstRef()

{

............略..............

camera_module_t *rawModule;

int err = hw_get_module(CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID, (const hw_module_t **)&rawModule);

............略..............

}

通过hw_get_module()函数以CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID 参数获得 camera_module_t 指针来初始化和调用CMAERA 我们再看hw_get_module()的实现：

int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module)

{

return hw_get_module_by_class(id, NULL, module);

}

而hw_get_module()又是通过 hw_get_module_by_class():

int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,

const struct hw_module_t **module)

{

.................核心看......................

return load(class_id, path, module);

}

static int load(const char *id,const char *path,const struct hw_module_t **pHmi)

{

..........................................................................................

handle = dlopen(path, RTLD_NOW);

if (handle == NULL) {

char const *err_str = dlerror();

ALOGE("load: module=%s\n%s", path, err_str?err_str:"unknown");

status = -EINVAL;

goto done;

}

/* Get the address of the struct hal_module_info. */

const char *sym = HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR;

hmi = (struct hw_module_t *)dlsym(handle, sym);

if (hmi == NULL) {

ALOGE("load: couldn't find symbol %s", sym);

status = -EINVAL;

goto done;

}

/* Check that the id matches */

if (strcmp(id, hmi->id) != 0) {

ALOGE("load: id=%s != hmi->id=%s", id, hmi->id);

status = -EINVAL;

goto done;

}

.................................................................................

}

有load函数可发现，它是通过dlopen()加载camera.so库，通过dlsym()查询HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR全局变量的地址，通过强制指针转换可以获得HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR变量，并检查传进来的id和获得id是否一致。HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR是个宏定义如下：

#define HAL_MODULE_INFO_SYM_AS_STR "HMI"

也就是说camera.so库中肯定有一个名字为HMI 数据类型为struct hw_module_t的全局变量。

我们通过linux自带的readelf工具查看camera.so的符号表：

JEFF$ readelf -s camera.msm8937.so

Symbol table '.dynsym' contains 336 entries:

Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name

0: 00000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND

1: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __cxa_finalize@LIBC (2)

2: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __cxa_atexit@LIBC (2)

3: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __register_atfork@LIBC (2)

4: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __aeabi_memcpy8@LIBC_N (3)

5: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __android_log_print

6: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __gnu_Unwind_Find_exidx@LIBC_N (3)

7: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND dladdr@LIBC (4)

..................................................................................................................................

187: 000112c7 16 OBJECT GLOBAL DEFAULT 15 _ZN7android21SunmiCameraP

188: 00010eaa 17 OBJECT GLOBAL DEFAULT 15 _ZN7android21SunmiCameraP

189: 00006a25 28 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 start_recording

190: 00012af8 44 OBJECT WEAK DEFAULT 18 _ZTVN7android12SortedVect

191: 0001134b 13 OBJECT GLOBAL DEFAULT 15 _ZN7android21SunmiCameraP

192: 00006ab1 28 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 cancel_auto_focus

193: 0001120d 10 OBJECT GLOBAL DEFAULT 15 _ZN7android21SunmiCameraP

194: 00013158 176 OBJECT GLOBAL DEFAULT 23 HMI

195: 00006901 40 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 get_camera_info

196: 00010e9a 16 OBJECT GLOBAL DEFAULT 15 _ZN7android21SunmiCameraP

197: 0001114c 7 OBJECT GLOBAL DEFAULT 15 _ZN7android21SunmiCameraP

198: 0000af79 20 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 _Z11mjpegDecodeiiPciS_i

199: 00006b05 28 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 set_parameters

200: 0000791d 40 FUNC WEAK DEFAULT 13 _ZNK7android12SortedVecto

201: 0001109b 9 OBJEC

............................................................................................................................

可以看出来确实存在一个全局类型为OBJECT 名字为HMI的变量

那这个变量谁定义的呢？

我们看到hardware/qcom/camera/qcamera2/QCamera2Hal.cpp有这样的定义：

static hw_module_t camera_common = {

.tag = HARDWARE_MODULE_TAG,

.module_api_version = CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_4,

.hal_api_version = HARDWARE_HAL_API_VERSION,

.id = CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID,

.name = "QCamera Module",

.author = "Qualcomm Innovation Center Inc",

.methods = &qcamera::QCamera2Factory::mModuleMethods,

.dso = NULL,

.reserved = {0}

};

camera_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {

.common = camera_common,

.get_number_of_cameras = qcamera::QCamera2Factory::get_number_of_cameras,

.get_camera_info = qcamera::QCamera2Factory::get_camera_info,

.set_callbacks = qcamera::QCamera2Factory::set_callbacks,

.get_vendor_tag_ops = qcamera::QCamera3VendorTags::get_vendor_tag_ops,

.open_legacy = qcamera::QCamera2Factory::open_legacy,

.set_torch_mode = qcamera::QCamera2Factory::set_torch_mode,

.init = NULL,

.reserved = {0}

};

可以看到有一个static hw_module_t camera_common变量的定义，就是我们通过dlsym()要获取的变量类型，但是这个变量也不叫 HMI 啊，我们再看这变量是被camera_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM使用的，我们来看这个结构体定义：

typedef struct camera_module {

hw_module_t common;

int (*get_number_of_cameras)(void);

int (*get_camera_info)(int camera_id, struct camera_info *info);

int (*set_callbacks)(const camera_module_callbacks_t *callbacks);

void (*get_vendor_tag_ops)(vendor_tag_ops_t* ops);

int (*open_legacy)(const struct hw_module_t* module, const char* id,

uint32_t halVersion, struct hw_device_t** device);

int (*set_torch_mode)(const char* camera_id, bool enabled);

int (*init)();

void* reserved[5];

} camera_module_t;

可以看出来 hw_module_t 是这个结构体的第一个变量，这样定义有个好处，可以实现类似C++的继承效果，camera_module继承于hw_module_t，可以通过hw_module_t控制camera_module，所以外面理论上应该通过HAL_MODULE_INFO_SYM 获得hw_module_t的，全局搜索HAL_MODULE_INFO_SYM 发现所有的HAL层模块都会有一个HAL_MODULE_INFO_SYM的定义，还发现HAL_MODULE_INFO_SYM其实是个宏定义：

#define HAL_MODULE_INFO_SYM HMI

也就是说

camera_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {

编译解释为：

camera_module_t HMI = {

这样整个HAL层调用通用性就解释的通了。

作者：JEFF_张
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来源：简书
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