一文学习Android系统核心服务ServiceManager

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

1. 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。
2. 服务发现：客户端可以通过 ServiceManager 查询所需服务的 Binder 接口。
3. 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。

工作原理

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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：

1. Native 实现：通过 servicemanager 守护进程，用 C++ 实现。
   • 源码位置：frameworks/native/cmds/servicemanager/
2. 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/servicemanagerclass coreuser systemgroup systemcriticalonrestart 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_MANAGERproc->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：

1. 创建 Binder 驱动实例：

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

2. 注册 ServiceManager：

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

3. 启动线程池：

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

4. 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。