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(shí)，不同讀碼人都會(huì)有各自讀代碼的習(xí)慣和切入點(diǎn)，我之所以從HDF入手，完全是出于偶然。因?yàn)樵谝婚_始讀官方文檔時(shí)，看到說一部機(jī)器可以操作另一部機(jī)器的設(shè)備，為此，設(shè)備需要有一個(gè)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(gè)PublishService()為切入點(diǎn)，開始研讀代碼，慢慢就涉及了HDF的更多知識(shí)，現(xiàn)在是時(shí)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(dòng)的框架模型，也被稱為“驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)”。在官網(wǎng)的文檔里介紹說這個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)接口

組件化的驅(qū)動(dòng)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(diǎn)我的圖形表達(dá)方法。在我讀Java代碼時(shí)，如果要表達(dá)A類對(duì)象的某個(gè)成員引用了另一個(gè)B類對(duì)象，我常常會(huì)這樣繪制：

但是HDF的代碼是用C寫的，所以對(duì)應(yīng)的圖形表達(dá)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(gè)B結(jié)構(gòu)；

2）A結(jié)構(gòu)某成員是個(gè)指向B的指針；

這兩種情況可以分別表示為：

另外，有時(shí)候HDF會(huì)使用C語言的一些技巧進(jìn)行鏈表表達(dá)或基類轉(zhuǎn)換，那么上面的圖形畫出來就會(huì)很累贅，針對(duì)這種情況，我有時(shí)候會(huì)這樣表達(dá)（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(gè)HdfDeviceObject（有時(shí)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(gè)起始地址其實(shí)是同一處。用這種表達(dá)法，我們就不必畫出3個(gè)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(shí)際內(nèi)容。

2 DevmgrService和Dev Host

我們以hi3516 dv300為例，其系統(tǒng)一啟動(dòng)，會(huì)運(yùn)行到SystemInit()，其中會(huì)調(diào)用DeviceManagerStart()啟動(dòng)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

. . . . . .

}

2.1 啟動(dòng)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);

}

簡(jiǎn)單地說，要啟動(dòng)DeviceManager服務(wù)，就得先獲取一個(gè)DevmgrService實(shí)例，然后調(diào)用它的StartService()，又因?yàn)镈evmgrService繼承于IDevmgrService，所以可以強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成IDevmgrService*。

2.1.1 獲取DevmgrService單例

獲取實(shí)例時(shí)，其實(shí)用到了HDF機(jī)制提供的一個(gè)對(duì)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(gè)靜態(tài)單例

if (instance == NULL) {

instance = (struct IDevmgrService *)

HdfObjectManagerGetObject(HDF_OBJECT_ID_DEVMGR_SERVICE);

}

return instance;

}

以后我們會(huì)看到，這個(gè)HdfObjectManagerGetObject()會(huì)在多個(gè)地方調(diào)用，以便獲取不同的HDF對(duì)象。說起來也簡(jiǎn)單，HDF機(jī)制里有一張表，記錄著該如何創(chuàng)建、釋放一些重要的HDF對(duì)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(gè)表格：

概念還是比較簡(jiǎn)單的，如果系統(tǒng)中的DevmgrService單例對(duì)象已經(jīng)存在，就使用之。否則就利用HDF對(duì)象管理器創(chuàng)建一個(gè)DevmgrService對(duì)象。對(duì)于HDF對(duì)象管理器而言，不同類型的HDF對(duì)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(duì)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！

}

在“創(chuàng)建”時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)是首次創(chuàng)建，則調(diào)用一個(gè)類似構(gòu)造函數(shù)的DevmgrServiceConstruct()函數(shù)，來初始化對(duì)象里的函數(shù)表。這種做法是用C語言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟾拍畹某Ｓ米龇?。不過，此處的代碼有一個(gè)小bug，即最后那個(gè)強(qiáng)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(qiáng)制轉(zhuǎn)換的，除非HdfDeviceObject的第一個(gè)成員從“IDeviceIoService*”改為“IDeviceIoService”，我估計(jì)最早的代碼就是IDeviceIoService，后來因?yàn)槟承┰?，變成了指針形式，至于以后具體該怎么修正，這個(gè)就讓鴻蒙的工程師去費(fèi)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;

}

2.1.2 HdfIoServiceBind()

啟動(dòng)DeviceManager時(shí)，第二個(gè)重要的動(dòng)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(gè)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(jìn)一步向它傳遞諸如AttachDevice、StartServie......這樣的語義。這些語義最終會(huì)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(duì)應(yīng)的路徑應(yīng)該是“/dev/dev_mgr”，而上面調(diào)用HdfIoServiceBind()后，實(shí)際上建立了一個(gè)文件系統(tǒng)的inode節(jié)點(diǎn)，示意圖如下：

HdfVNodeAdapter的target在最后賦值為(struct HdfObject*)&instance->object，說到底其實(shí)就是指向了DevmgrService。

2.1.3 執(zhí)行DevmgrService的StartService

接下來是啟動(dòng)DeviceManager的第三步，調(diào)用instance->StartService()，這一步其實(shí)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);

}

主要就是在調(diào)用一個(gè)DevmgrServiceStartDeviceHosts()函數(shù)。這個(gè)函數(shù)應(yīng)該算是個(gè)重量級(jí)函數(shù)，它會(huì)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(jìn)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(gè)“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(gè)Host用于整合若干業(yè)務(wù)相近的設(shè)備，這個(gè)原則被稱為相似相容原則。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)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(gè)Host內(nèi)部可以整合若干業(yè)務(wù)相近的設(shè)備；

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

4）每個(gè)DevHostService可以添加多個(gè)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(gè)驅(qū)動(dòng)安裝器（單例）對(duì)象；

2）解析系統(tǒng)配置信息，將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)以HdfHostInfo為表項(xiàng)的列表，這個(gè)就對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)里所有的host；

3）遍歷這張HdfHostInfo列表，為每個(gè)HdfHostInfo節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的DevHostServiceClnt對(duì)象；

4）新創(chuàng)建的DevHostServiceClnt節(jié)點(diǎn)會(huì)被插入DevmgrService的hosts列表中；

5）針對(duì)每個(gè)HdfHostInfo節(jié)點(diǎn)，利用剛剛獲取的驅(qū)動(dòng)安裝器具體啟動(dòng)該host。

2.1.3.1獲取驅(qū)動(dòng)安裝器

現(xiàn)在我們?cè)敿?xì)看上圖中調(diào)用的關(guān)鍵函數(shù)。

installer = DriverInstallerGetInstance();

先拿到一個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)安裝器對(duì)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(gè)單例的DriverInstaller對(duì)象。

2.1.3.2 獲取HdfHostInfo列表

啟動(dòng)所有hosts的第二步，是獲取一個(gè)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;

}

我們稍微擴(kuò)展一點(diǎn)知識(shí)來說明一下。在鴻蒙系統(tǒng)中，有一些系統(tǒng)級(jí)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(jìn)制碼。當(dāng)HDF啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)將二進(jìn)制信息傳給DriverConfig模塊。該模塊會(huì)將二進(jìn)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(diǎn)是g_hcsTreeRoot，節(jié)點(diǎn)類型為DeviceResourceNode。這棵配置樹里有一個(gè)特殊的節(jié)點(diǎn)，具有“hdf_manager”屬性，上面代碼中調(diào)用GetHdfManagerNode()一句，就是在獲取這個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)。接著，上面的代碼里會(huì)嘗試遍歷該節(jié)點(diǎn)的所有child，并將每個(gè)child的信息整理進(jìn)一個(gè)HdfHostInfo對(duì)象里。注意此時(shí)就會(huì)給HdfHostInfo分派一個(gè)hostId了，這個(gè)hostId后續(xù)還會(huì)用到。所有讀出的HdfHostInfo節(jié)點(diǎn)會(huì)按照其內(nèi)記錄的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，并連成一個(gè)列表，優(yōu)先級(jí)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(huì)嘗試遍歷這張表。因?yàn)槊總€(gè)HdfHostInfo節(jié)點(diǎn)代表的就是一個(gè)host，所以每讀取一個(gè)HdfHostInfo，就會(huì)對(duì)應(yīng)地生成一個(gè)DevHostServiceClnt對(duì)象。這些生成的DevHostServiceClnt都會(huì)插入到DevmgrService的hosts列表中。

每讀取一個(gè)HdfHostInfo信息后，就會(huì)利用驅(qū)動(dòng)安裝器，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的host。

2.1.3.4啟動(dòng)host

啟動(dòng)host的動(dòng)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(gè)Host可以拆分成兩個(gè)部分：DevHostServiceClnt 和 DevHostService。這個(gè)就體現(xiàn)在上面的調(diào)用關(guān)系里。

StartDeviceHost一開始就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)DevHostService對(duì)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;

}

隨后調(diào)用的StartService，實(shí)際上對(duì)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);

}

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(duì)“啟動(dòng)DeviceManager”的流程有了一點(diǎn)初步的認(rèn)識(shí)，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：

編輯：hfy