一文学习Android系统核心服务ServiceManager

标签：服务 servicemanager 启动 Binder 系统核心 init ServiceManager Android

ServiceManager 是 Android 系统中核心的系统服务注册与发现机制，它在 Android Framework 层扮演服务注册中心的角色。它允许进程通过它注册、查询和使用系统服务，实现进程间通信 (IPC) 的基础架构。

ServiceManager 的作用

服务注册：应用程序或系统组件可以将一个 Binder 对象作为服务注册到 ServiceManager 中。
服务发现：客户端可以通过 ServiceManager 查询所需服务的 Binder 接口。
IPC 中转：它为 Android 的 Binder IPC 提供了一个全局目录，用于绑定客户端和服务端。

在这里插入图片描述

工作原理

ServiceManager 的启动

在 Android 系统启动过程中，init 进程启动 servicemanager 可执行文件（实现是 C++ 代码）。
servicemanager 会在内核中注册为一个 Binder 服务，并接受来自其他进程的服务注册和查询请求。

服务注册

服务端（通常是系统服务，如 ActivityManagerService）通过 addService() 方法向 ServiceManager 注册服务。
ServiceManager 将服务的名称与对应的 Binder 引用存储在内部表中。

服务查询

客户端通过 getService() 方法向 ServiceManager 查询服务。
如果服务存在，ServiceManager 返回对应的 Binder 引用；如果不存在，则客户端可以选择等待服务的注册。

服务使用

客户端通过得到的 Binder 引用直接与服务端通信，不需要再经过 ServiceManager。

ServiceManager 的核心接口

1. 注册服务

IBinder myBinder = new MyBinder();
ServiceManager.addService("my_service_name", myBinder);

addService(String name, IBinder service) 方法用于将服务注册到 ServiceManager。

2. 查询服务

IBinder binder = ServiceManager.getService("my_service_name");

getService(String name) 方法用于根据服务名获取对应的 Binder 接口。

3. 列举所有服务

String[] serviceList = ServiceManager.listServices();

listServices() 方法返回当前已注册服务的名称列表。

ServiceManager 的架构图

+----------------+
|   Client App   |
+----------------+
        |
        |  getService("service_name")
        v
+----------------+
| ServiceManager |
+----------------+
        |
        |  addService("service_name", IBinder)
        v
+--------------------+
|  System Services   |
| (e.g., AMS, WMS)   |
+--------------------+

ServiceManager 的重要特点

全局唯一性：整个 Android 系统中只有一个 ServiceManager 实例，确保服务注册和查询的一致性。
Binder 支持：作为 Android IPC 的核心机制，ServiceManager 利用 Binder 进行服务端和客户端的连接。
按需启动：只有当客户端尝试访问未启动的服务时，ServiceManager 会通知系统启动该服务。

源码分析

ServiceManager 的核心实现主要分为两个部分：

Native 实现：通过 servicemanager 守护进程，用 C++ 实现。
- 源码位置：frameworks/native/cmds/servicemanager/
Java 层接口：提供给应用开发者使用的 ServiceManager 类。
- 源码位置：frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java

示例代码

ServiceManager 的内部实现依赖于 Binder 机制：

// 注册服务
public static void addService(String name, IBinder service) {
    try {
        getIServiceManager().addService(name, service, false);
    } catch (RemoteException e) {
        throw e.rethrowFromSystemServer();
    }
}

// 查询服务
public static IBinder getService(String name) {
    try {
        return getIServiceManager().getService(name);
    } catch (RemoteException e) {
        return null;
    }
}

总结

ServiceManager 是 Android 系统中连接系统服务与客户端的桥梁，其稳定性直接影响整个系统的运行。理解其工作机制有助于更深入地掌握 Android 的服务框架以及 IPC 的实现原理。

以下详细介绍下ServiceManager的启动过程

init 进程启动 servicemanager 的过程

init 是 Android 系统的第一个用户态进程，它的主要职责之一是启动系统所需的各种服务，包括 servicemanager。以下是 init 启动 servicemanager 的详细过程。

1. init 进程的角色

init 是 Android 的启动管理器，负责解析 init.rc 文件中的配置信息并启动所需服务。
servicemanager 是一个核心守护进程，通过 init.rc 的配置由 init 直接启动。

2. init.rc 文件的配置

servicemanager 的启动方式是在 Android 的 init.rc 文件中定义的。具体配置内容如下：

service servicemanager /system/bin/servicemanager
    class core
    user system
    group system
    critical
    onrestart restart zygote

配置说明：

service servicemanager：定义服务名称为 servicemanager。
/system/bin/servicemanager：指向 servicemanager 可执行文件的路径。
class core：表示这是一个核心服务，系统启动时优先运行。
user system：以 system 用户身份运行。
group system：属于 system 用户组。
critical：标记为关键服务，如果退出会触发系统重启。
onrestart restart zygote：如果 servicemanager 重启，zygote 也会随之重启。

3. 启动过程分析

步骤 1：init 进程启动

Android 启动时，内核加载并启动 init 进程。
init 进程会解析默认的 init.rc 文件。

步骤 2：解析 init.rc

init.rc 文件包含服务的启动定义，包括 servicemanager。
当 init 遇到 service servicemanager 条目时，会按照配置创建并启动 servicemanager。

步骤 3：启动 servicemanager

init 使用以下步骤启动 servicemanager：Fork 一个新进程。在子进程中执行 /system/bin/servicemanager 二进制文件。配置进程的用户和组权限。

步骤 4：servicemanager 的初始化

servicemanager 启动后，完成以下任务：初始化 Binder 驱动并注册自己为 Binder 服务（BINDER_SERVICE_MANAGER）。开始监听客户端请求，处理服务注册和查询。

4. ServiceManager 初始化细节

/system/bin/servicemanager 的主要功能是初始化 Binder 并启动服务循环：

核心代码片段

servicemanager 的主要逻辑在 frameworks/native/cmds/servicemanager/ 中：

int main(int argc, char** argv) {
    sp proc = ProcessState::self();
    sp sm = new ServiceManager();
    
    // 注册自己为 BINDER_SERVICE_MANAGER
    proc->setContextObject(sm);
    
    // 启动 Binder 线程池
    proc->startThreadPool();

    // 等待客户端请求
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    return 0;
}

关键步骤：

创建 Binder 驱动实例：

通过 ProcessState::self() 获取 Binder 驱动的全局实例。

注册 ServiceManager：

使用 setContextObject() 将 ServiceManager 注册为 Binder 驱动的上下文对象。

启动线程池：

调用 startThreadPool() 开启 Binder IPC 线程池，准备处理请求。

进入服务循环：

joinThreadPool() 方法阻塞进程，等待处理客户端的服务注册或查询请求。

5. 服务启动的完整时序图

+----------------+      +------------------+      +---------------------+
| Kernel         | ---> | init             | ---> | servicemanager      |
| (启动 init)    |      | (解析 init.rc)   |      | (启动并注册 Binder) |
+----------------+      +------------------+      +---------------------+

1. Kernel 启动 init
2. init 解析 init.rc 文件
3. 根据 service 配置启动 /system/bin/servicemanager
4. servicemanager 初始化 Binder，并进入服务循环

总结

init 通过解析 init.rc 文件中的 service 配置来启动 servicemanager，这一过程奠定了 Android 服务架构的基础。作为系统服务的注册和发现中心，servicemanager 的启动是 Android 系统正常运行的重要环节。

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