品讀鴻蒙HDF架構(gòu)（一）

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品讀鴻蒙HDF架構(gòu)（一）,   
1.鋪墊一下 鴻蒙系統(tǒng)終于公開源代碼了，正可謂“千呼萬喚始出來”。筆者也手癢下載了一套代碼，并研讀了一二。這里就先編寫一篇關(guān)于HDF的文檔。

其實，不同讀碼人都會有各自讀代碼的習(xí)慣和切入點，我之所以從HDF入手，完全是出于偶然。因為在一開始讀官方文檔時，看到說一部機器可以操作另一部機器的設(shè)備，為此，設(shè)備需要有一個重要的PublishService（）函數(shù)。這種跨設(shè)備操作的能力也是鴻蒙的一大特色，應(yīng)該比較有趣，于是就以這個PublishService（）為切入點，開始研讀代碼，慢慢就涉及了HDF的更多知識，現(xiàn)在是時候整理出來了。

所謂HDF，應(yīng)該是Harmony Driver Fundation的縮寫，說到底是鴻蒙形成的一套管理設(shè)備驅(qū)動的框架模型，也被稱為“驅(qū)動子系統(tǒng)”。在官網(wǎng)的文檔里介紹說這個驅(qū)動子系統(tǒng)具有以下重要能力：

• 彈性化的框架能力
  
• 規(guī)范化的驅(qū)動接口
  
• 組件化的驅(qū)動模型
  
• 歸一化的配置界面
    
  

讀完這四句話，不免讓人覺得好像明白了什么，又好像什么都沒明白。好吧，我還是按自己的習(xí)慣直接讀代碼吧。

為了便于理解代碼，我習(xí)慣于把軟件圖形化。為此，我介紹一點我的圖形表達方法。在我讀Java代碼時，如果要表達A類對象的某個成員引用了另一個B類對象，我常常會這樣繪制： 但是HDF的代碼是用C寫的，所以對應(yīng)的圖形表達法也要有所變化。我們要區(qū)分一下：

1）A結(jié)構(gòu)以某成員組合了另一個B結(jié)構(gòu)；

2）A結(jié)構(gòu)某成員是個指向B的指針；

這兩種情況可以分別表示為： 另外，有時候HDF會使用C語言的一些技巧進行鏈表表達或基類轉(zhuǎn)換，那么上面的圖形畫出來就會很累贅，針對這種情況，我有時候會這樣表達（以DevmgrService結(jié)構(gòu)為例）： 可以看出，DevmgrService繼承于IDevmgrService，而IDevmgrService又在起始處組合了一個HdfDeviceObject（有時候也可以說是繼承于HdfDeviceObject）。也就是說：

1）DevmgrService的起始地址；

2）DevmgrService內(nèi)部IDevmgrService部分的起始地址；

3）IDevmgrService內(nèi)部HdfDeviceObject部分的起始地址；



這3個起始地址其實是同一處。用這種表達法，我們就不必畫出3個分離的框圖了。 好了，鋪墊部分就先寫這么多，下面我們來看HDF的實際內(nèi)容。


2.DevmgrService和Dev Host 我們以hi3516 dv300為例，其系統(tǒng)一啟動，會運行到SystemInit（），其中會調(diào)用DeviceManagerStart（）啟動與HDF相關(guān)的部分：

【vendor/hisi/hi35xx/hi3516dv300/module_init/src/System_init.c】

• void SystemInit（void）
    
  
• {
    
  
•     . . . . . .
    
  
• #ifdef LOSCFG_DRIVERS_HDF
    
  
•     if （DeviceManagerStart（）） {
    
  
•         PRINT_WARN（“No drivers need load by hdf manager!“）;
    
  
•     }
    
  
• #endif
    
  
•     . . . . . .
    
  
• }
  

復(fù)制代碼
2.1 啟動DeviceManager 【drivers/hdf/lite/manager/src/Devmgr_service_start.c】

• int DeviceManagerStart（）
    
  
• {
    
  
•     struct IDevmgrService *instance = DevmgrServiceGetInstance（）;
    
  
• 
    
  
•     if （instance == NULL || instance->StartService == NULL） {
    
  
•         HDF_LOGE（“Device manager start faiLED, service instance is null!“）;
    
  
•         return HDF_FAILURE;
    
  
•     }
    
  
•     struct HdfIoService *ioService = HdfIoServiceBind（DEV_MGR_NODE, DEV_MGR_NODE_PERM）;
    
  
•     if （ioService != NULL） {
    
  
•         static struct HdfIoDispatcher dispatcher = {
    
  
•             .Dispatch = DeviceManagerDispatch,
    
  
•         };
    
  
•         ioService->dispatcher = &dispatcher;
    
  
•         ioService->target = （struct HdfObject *）&instance->object;
    
  
•     }
    
  
•     return instance->StartService（instance）;
    
  
• }
  

復(fù)制代碼 簡單地說，要啟動DeviceManager服務(wù)，就得先獲取一個DevmgrService實例，然后調(diào)用它的StartService（），又因為DevmgrService繼承于IDevmgrService，所以可以強制轉(zhuǎn)換成IDevmgrService*。


2.1.1 獲取DevmgrService單例 獲取實例時，其實用到了HDF機制提供的一個對象管理器，相關(guān)代碼如下：

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

• struct IDevmgrService *DevmgrServiceGetInstance（）
    
  
• {
    
  
•     static struct IDevmgrService *instance = NULL;  // 注意是static的，表示是個靜態(tài)單例
    
  
•     if （instance == NULL） {
    
  
•         instance = （struct IDevmgrService *）
    
  
•                    HdfObjectManagerGetObject（HDF_OBJECT_ID_DEVMGR_SERVICE）;
    
  
•     }
    
  
•     return instance;
    
  
• }
  

復(fù)制代碼 以后我們會看到，這個HdfObjectManagerGetObject（）會在多個地方調(diào)用，以便獲取不同的HDF對象。說起來也簡單，HDF機制里有一張表，記錄著該如何創(chuàng)建、釋放一些重要的HDF對象，該表格為g_liteObjectCreators：

【drivers/hdf/lite/manager/src/Devlite_object_config.c】 static const struct HdfObjectCreator g_liteObjectCreators[] 基于讀到的代碼，我們可以畫出這個表格：

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概念還是比較簡單的，如果系統(tǒng)中的DevmgrService單例對象已經(jīng)存在，就使用之。否則就利用HDF對象管理器創(chuàng)建一個DevmgrService對象。對于HDF對象管理器而言，不同類型的HDF對象，需要用到不同的創(chuàng)建函數(shù)，所以要查一下上表。比如DevmgrService對應(yīng)的創(chuàng)建函數(shù)就是DevmgrServiceCreate（），該函數(shù)代碼如下：

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

• struct HdfObject *DevmgrServiceCreate（）
    
  
• {
    
  
•     static bool isDevMgrServiceInit = false;
    
  
•     static struct DevmgrService devmgrServiceInstance;
    
  
•     if （!isDevMgrServiceInit） {
    
  
•         if （!DevmgrServiceConstruct（&devmgrServiceInstance）） {
    
  
•             return NULL;
    
  
•         }
    
  
•         isDevMgrServiceInit = true;
    
  
•     }
    
  
•     return （struct HdfObject *）&devmgrServiceInstance;   // ???HdfObject，有小問題！
    
  
• }
  

復(fù)制代碼 在“創(chuàng)建”時，如果發(fā)現(xiàn)是首次創(chuàng)建，則調(diào)用一個類似構(gòu)造函數(shù)的DevmgrServiceConstruct（）函數(shù)，來初始化對象里的函數(shù)表。這種做法是用C語言實現(xiàn)面向?qū)ο蟾拍畹某Ｓ米龇ā２贿^，此處的代碼有一個小bug，即最后那個強制轉(zhuǎn)換，從目前看到的代碼來說，DevmgrService間接繼承于HdfDeviceObject，而HdfDeviceObject并不繼承于HdfObject，所以是不應(yīng)該這樣強制轉(zhuǎn)換的，除非HdfDeviceObject的第一個成員從“IDeviceIoService*”改為“IDeviceIoService”，我估計最早的代碼就是IDeviceIoService，后來因為某些原因，變成了指針形式，至于以后具體該怎么修正，這個就讓鴻蒙的工程師去費腦筋吧。DevmgrService的構(gòu)造函數(shù)如下：

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

• static bool DevmgrServiceConstruct（struct DevmgrService *inst）
    
  
• {
    
  
•     if （OsalMutexInit（&inst->devMgrMutex） != HDF_SUCCESS） {
    
  
•         HDF_LOGE（“%s mutex init failed“, __func__）;
    
  
•         return false;
    
  
•     }
    
  
•     struct IDevmgrService *devMgrSvcIf = （struct IDevmgrService *）inst;
    
  
•     if （devMgrSvcIf != NULL） {
    
  
•         devMgrSvcIf->AttachDevice      = DevmgrServiceAttachDevice;
    
  
•         devMgrSvcIf->AttachDeviceHost = DevmgrServiceAttachDeviceHost;
    
  
•         devMgrSvcIf->StartService      = DevmgrServiceStartService;
    
  
•         devMgrSvcIf->AcquireWakeLock  = DevmgrServiceAcquireWakeLock;
    
  
•         devMgrSvcIf->ReleaseWakeLock  = DevmgrServiceReleaseWakeLock;
    
  
•         HdfSListInit（&inst->hosts）;
    
  
•     }
    
  
•     return true;
    
  
• }
  

復(fù)制代碼
2.1.2 HdfIoServiceBind（） 啟動DeviceManager時，第二個重要的動作是調(diào)用HdfIoServiceBind（）： struct HdfIoService *ioService = HdfIoServiceBind（DEV_MGR_NODE, DEV_MGR_NODE_PERM）; 這一步在做什么呢？我們可以這樣理解，DevmgrService作為一個核心的系統(tǒng)服務(wù)，我們希望能像訪問虛文件系統(tǒng)的文件那樣打開它，并進一步向它傳遞諸如AttachDevice、StartServie......這樣的語義。這些語義最終會執(zhí)行到上面列舉的DevmgrServiceAttachDevice、DevmgrServiceStartService等函數(shù)。 我們不必列舉太多代碼，下面是我繪制的一張關(guān)于DeviceManagerStart（）的調(diào)用關(guān)系示意圖，可供參考： 圖中已經(jīng)明確注明，DevmgrService在虛文件系統(tǒng)里對應(yīng)的路徑應(yīng)該是“/dev/dev_mgr”，而上面調(diào)用HdfIoServiceBind（）后，實際上建立了一個文件系統(tǒng)的inode節(jié)點，示意圖如下： HdfVNodeAdapter的target在最后賦值為（struct HdfObject*）&instance->object，說到底其實就是指向了DevmgrService。


2.1.3 執(zhí)行DevmgrService的StartService     接下來是啟動DeviceManager的第三步，調(diào)用instance->StartService（），這一步其實是在調(diào)用DevmgreviceStartService（）函數(shù)。

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

• int DevmgrServiceStartService（struct IDevmgrService *inst）
    
  
• {
    
  
•     struct DevmgrService *dmService = （struct DevmgrService *）inst;
    
  
•     if （dmService == NULL） {
    
  
•         HDF_LOGE（“Start device manager service failed, dmService is null“）;
    
  
•         return HDF_FAILURE;
    
  
•     }
    
  
•     return DevmgrServiceStartDeviceHosts（dmService）;
    
  
• }
  

復(fù)制代碼 主要就是在調(diào)用一個DevmgrServiceStartDeviceHosts（）函數(shù)。這個函數(shù)應(yīng)該算是個重量級函數(shù)，它會負(fù)責(zé)建立起DevmgrService內(nèi)部主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。我們先繪制一下該函數(shù)第一層次的調(diào)用關(guān)系，如下圖： 在進一步深入代碼細(xì)節(jié)之前，我們最好先大概說明一下。在鴻蒙HDF架構(gòu)里，有一個“設(shè)備Host”的概念，根據(jù)官方的文檔，我們大概可以知道，一個Host用于整合若干業(yè)務(wù)相近的設(shè)備，這個原則被稱為相似相容原則。為了實現(xiàn)這個原則，HDF構(gòu)造了一系列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們列舉一下： 1）HdfHostInfo

2）DevHostServiceClnt

3）DevHostService

4）HdfDevice

5）HdfDeviceNode

. . . . . . 我們當(dāng)然沒必要在一篇文檔里列出所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只需先明白：

1）設(shè)備管理服務(wù)（DevmgrService）內(nèi)部可以管理若干Host；

2）每個Host內(nèi)部可以整合若干業(yè)務(wù)相近的設(shè)備；

3）每個Host可以拆分成兩個部分：DevHostServiceClnt 和 DevHostService；

4）每個DevHostService可以添加多個設(shè)備； 從上面的調(diào)用關(guān)系圖中，我們可以看到DevmgrServiceStartDeviceHosts（）函數(shù)的主要行為是：

1）先獲取一個驅(qū)動安裝器（單例）對象；

2）解析系統(tǒng)配置信息，將其轉(zhuǎn)換成一個以HdfHostInfo為表項的列表，這個就對應(yīng)著系統(tǒng)里所有的host；

3）遍歷這張HdfHostInfo列表，為每個HdfHostInfo節(jié)點創(chuàng)建一個對應(yīng)的DevHostServiceClnt對象；

4）新創(chuàng)建的DevHostServiceClnt節(jié)點會被插入DevmgrService的hosts列表中；

5）針對每個HdfHostInfo節(jié)點，利用剛剛獲取的驅(qū)動安裝器具體啟動該host。 2.1.3.1獲取驅(qū)動安裝器 現(xiàn)在我們詳細(xì)看上圖中調(diào)用的關(guān)鍵函數(shù)。

• installer = DriverInstallerGetInstance（）;
  

復(fù)制代碼 先拿到一個驅(qū)動安裝器。

• struct IDriverInstaller *DriverInstallerGetInstance（）
    
  
• {
    
  
•     static struct IDriverInstaller *installer = NULL;
    
  
•     if （installer == NULL） {
    
  
•         installer = （struct IDriverInstaller *）HdfObjectManagerGetObject（HDF_OBJECT_ID_DRIVER_INSTALLER）;
    
  
•     }
    
  
•     return installer;
    
  
• }
    
  
• 又看到HdfObjectManagerGetObject（），于是我們查前文那張表，可以找到驅(qū)動安裝器對應(yīng)的創(chuàng)建函數(shù)是DriverInstallerCreate（）：
    
  
• 【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Hdf_driver_installer.c】
    
  
• 
    
  
• struct HdfObject *DriverInstallerCreate（void）
    
  
• {
    
  
•     static bool isDriverInstInit = false;
    
  
•     static struct DriverInstaller driverInstaller;
    
  
•     if （!isDriverInstInit） {
    
  
•         DriverInstallerConstruct（&driverInstaller）;
    
  
•         isDriverInstInit = true;
    
  
•     }
    
  
•     return （struct HdfObject *）&driverInstaller;
    
  
• }
    
  
• 用的是一個單例的DriverInstaller對象。
    
  
• 
    
  
• 2.1.3.2 獲取HdfHostInfo列表
    
  
• 
    
  
• 啟動所有hosts的第二步，是獲取一個HdfHostInfo列表：
    
  
• 
    
  
• HdfAttributeManagerGetHostList（&hostList）
    
  
• 我們摘選該函數(shù)的主要句子，如下：
    
  
• 【drivers/hdf/lite/manager/src/Hdf_attribute_manager.c】
    
  
• 
    
  
• bool HdfAttributeManagerGetHostList（struct HdfSList *hostList）
    
  
• {
    
  
•     . . . . . .
    
  
•     hdfManagerNode = GetHdfManagerNode（HcsGetRootNode（））;
    
  
•     . . . . . .
    
  
•     hostNode = hdfManagerNode->child;
    
  
•     while （hostNode != NULL） {
    
  
•         struct HdfHostInfo *hostInfo = HdfHostInfoNewInstance（）;
    
  
•         . . . . . .
    
  
•         if （!GetHostInfo（hostNode, hostInfo）） {
    
  
•             HdfHostInfoFreeInstance（hostInfo）;
    
  
•             hostInfo = NULL;
    
  
•             hostNode = hostNode->sibling;
    
  
•             continue;
    
  
•         }
    
  
•         hostInfo->hostId = hostId;
    
  
•         if （!HdfSListAddOrder（hostList, &hostInfo->node, HdfHostListCompare）） {
    
  
•             HdfHostInfoFreeInstance（hostInfo）;
    
  
•             hostInfo = NULL;
    
  
•             hostNode = hostNode->sibling;
    
  
•             continue;
    
  
•         }
    
  
•         hostId++;
    
  
•         hostNode = hostNode->sibling;
    
  
•     }
    
  
•     return true;
    
  
• }
  

復(fù)制代碼 我們稍微擴展一點知識來說明一下。在鴻蒙系統(tǒng)中，有一些系統(tǒng)級的配置文件，叫做HCS文件。系統(tǒng)可以利用類似hc-gen這樣的工具，根據(jù)配置文件生成二進制碼。當(dāng)HDF啟動時，它會將二進制信息傳給DriverConfig模塊。該模塊會將二進制碼轉(zhuǎn)換成配置樹，并向開發(fā)者提供API去查詢這棵樹。

配置樹的根節(jié)點是g_hcsTreeRoot，節(jié)點類型為DeviceResourceNode。這棵配置樹里有一個特殊的節(jié)點，具有“hdf_manager”屬性，上面代碼中調(diào)用GetHdfManagerNode（）一句，就是在獲取這個特殊節(jié)點。接著，上面的代碼里會嘗試遍歷該節(jié)點的所有child，并將每個child的信息整理進一個HdfHostInfo對象里。注意此時就會給HdfHostInfo分派一個hostId了，這個hostId后續(xù)還會用到。所有讀出的HdfHostInfo節(jié)點會按照其內(nèi)記錄的優(yōu)先級進行排序，并連成一個列表，優(yōu)先級越高越靠近表頭。


2.1.3.3 遍歷HdfHostInfo列表 得到HdfHostInfo列表后，緊接著就會嘗試遍歷這張表。因為每個HdfHostInfo節(jié)點代表的就是一個host，所以每讀取一個HdfHostInfo，就會對應(yīng)地生成一個DevHostServiceClnt對象。這些生成的DevHostServiceClnt都會插入到DevmgrService的hosts列表中。

每讀取一個HdfHostInfo信息后，就會利用驅(qū)動安裝器，啟動對應(yīng)的host。


2.1.3.4啟動host

啟動host的動作是installer->StartDeviceHost（）一步，它的調(diào)用關(guān)系如下： 大家還記得前文我說過，每個Host可以拆分成兩個部分：DevHostServiceClnt 和 DevHostService。這個就體現(xiàn)在上面的調(diào)用關(guān)系里。 StartDeviceHost一開始就會創(chuàng)建一個DevHostService對象，

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Hdf_driver_installer.c】

• static int DriverInstallerStartDeviceHost（uint32_t devHostId, const char *devHostName）
    
  
• {
    
  
•     struct IDevHostService *hostServiceIf = DevHostServiceNewInstance（devHostId, devHostName）;
    
  
•     if （（hostServiceIf == NULL） || （hostServiceIf->StartService == NULL）） {
    
  
•         HDF_LOGE（“hostServiceIf or hostServiceIf->StartService is null“）;
    
  
•         return HDF_FAILURE;
    
  
•     }
    
  
•     int ret = hostServiceIf->StartService（hostServiceIf）;
    
  
•     if （ret != HDF_SUCCESS） {
    
  
•         HDF_LOGE（“Start host service failed, ret is: %d“, ret）;
    
  
•         DevHostServiceFreeInstance（hostServiceIf）;
    
  
•     }
    
  
•     return ret;
    
  
• }
  

復(fù)制代碼 隨后調(diào)用的StartService，實際上對應(yīng)DevHostServiceStartService（）函數(shù)：

【drivers/hdf/frameworks/core/host/src/Devhost_service.c】

• static int DevHostServiceStartService（struct IDevHostService *service）
    
  
• {
    
  
•     struct DevHostService *hostService = （struct DevHostService*）service;
    
  
•     if （hostService == NULL） {
    
  
•         HDF_LOGE（“Start device service failed, hostService is null“）;
    
  
•         return HDF_FAILURE;
    
  
•     }
    
  
•     return DevmgrServiceClntAttachDeviceHost（hostService->hostId, service）;
    
  
• }
  

復(fù)制代碼 此處調(diào)用的DevmgrServiceClntAttachDeviceHost（）函數(shù)，內(nèi)部涉及的內(nèi)容挺多，我打算在下一篇文檔里再細(xì)說�，F(xiàn)在我們已經(jīng)對“啟動DeviceManager”的流程有了一點初步的認(rèn)識，為了便于理解里面host的部分，我們畫一張示意圖總結(jié)一下，繪圖如下： 好了，今天就先寫到這里，更多關(guān)于HDF的內(nèi)容會在后續(xù)文檔中闡述，希望對大家有點幫助。 文章轉(zhuǎn)自：侯亮（悠然紅茶）