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[教程]

Android日志系統(tǒng)驅(qū)動程序Logger源代碼分析

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樓主
發(fā)表于 2013-8-28 16:30 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式 | 未知
我們知道,在Android系統(tǒng)中,提供了一個輕量級的日志系統(tǒng),這個日志系統(tǒng)是以驅(qū)動程序的形式實(shí)現(xiàn)在內(nèi)核空間的,而在用戶空間分別提供了Java接口和C/C++接口來使用這個日志系統(tǒng),取決于你編寫的是Android應(yīng)用程序還是系統(tǒng)組件。在前面的文章淺談Android系統(tǒng)開發(fā)中LOG的使用中,已經(jīng)簡要地介紹了在Android應(yīng)用程序開發(fā)中Log的使用方法,在這一篇文章中,我們將更進(jìn)一步地分析Logger驅(qū)動程序的源代碼,使得我們對Android日志系統(tǒng)有一個深刻的認(rèn)識。   
   
        既然Android 日志系統(tǒng)是以驅(qū)動程序的形式實(shí)現(xiàn)在內(nèi)核空間的,我們就需要獲取Android內(nèi)核源代碼來分析了,請參照前面在Ubuntu上下載、編譯和安裝Android最新源代碼和在Ubuntu上下載、編譯和安裝Android最新內(nèi)核源代碼(Linux Kernel)兩篇文章,下載好Android源代碼工程。Logger驅(qū)動程序主要由兩個文件構(gòu)成,分別是:   
   
       kernel/common/drivers/staging/android/logger.h   
   
       kernel/common/drivers/staging/android/logger.c   
   
       接下來,我們將分別介紹Logger驅(qū)動程序的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),然后對Logger驅(qū)動程序源代碼進(jìn)行情景分析,分別日志系統(tǒng)初始化情景、日志讀取情景和日志寫入情景。   
   
       一. Logger驅(qū)動程序的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。   
   
      我們首先來看logger.h頭文件的內(nèi)容:   
  1. #ifndef _LINUX_LOGGER_H   
    #define _LINUX_LOGGER_H   
       
    #include <linux/types.h>   
    #include <linux/ioctl.h>   
       
    struct logger_entry {   
            __u16                len;        /* length of the payload */   
            __u16                __pad;        /* no matter what, we get 2 bytes of padding */   
            __s32                pid;        /* generating processs pid */   
            __s32                tid;        /* generating processs tid */   
            __s32                sec;        /* seconds since Epoch */   
            __s32                nsec;        /* nanoseconds */   
            char                msg[0];        /* the entrys payload */   
    };   
       
    #define LOGGER_LOG_RADIO        "log_radio"        /* radio-related messages */   
    #define LOGGER_LOG_EVENTS        "log_events"        /* system/hardware events */   
    #define LOGGER_LOG_MAIN                "log_main"        /* everything else */   
       
    #define LOGGER_ENTRY_MAX_LEN                (4*1024)   
    #define LOGGER_ENTRY_MAX_PAYLOAD           
            (LOGGER_ENTRY_MAX_LEN - sizeof(struct logger_entry))   
       
    #define __LOGGERIO        0xAE   
       
    #define LOGGER_GET_LOG_BUF_SIZE                _IO(__LOGGERIO, 1) /* size of log */   
    #define LOGGER_GET_LOG_LEN                _IO(__LOGGERIO, 2) /* used log len */   
    #define LOGGER_GET_NEXT_ENTRY_LEN        _IO(__LOGGERIO, 3) /* next entry len */   
    #define LOGGER_FLUSH_LOG                _IO(__LOGGERIO, 4) /* flush log */   
       
    #endif /* _LINUX_LOGGER_H */
復(fù)制代碼
struct logger_entry是一個用于描述一條Log記錄的結(jié)構(gòu)體。len成員變量記錄了這條記錄的有效負(fù)載的長度,有效負(fù)載指定的日志記錄本身的長度,但是不包括用于描述這個記錄的struct logger_entry結(jié)構(gòu)體。回憶一下我們調(diào)用android.util.Log接口來使用日志系統(tǒng)時,會指定日志的優(yōu)先級別Priority、Tag字符串以及Msg字符串,Priority + Tag + Msg三者內(nèi)容的長度加起來就是記錄的有效負(fù)載長度了。__pad成員變量是用來對齊結(jié)構(gòu)體的。pid和tid成員變量分別用來記錄是哪條進(jìn)程寫入了這條記錄。sec和nsec成員變量記錄日志寫的時間。msg成員變量記錄的就有效負(fù)載的內(nèi)容了,它的大小由len成員變量來確定。   
       接著定義兩個宏:   
   
       #define LOGGER_ENTRY_MAX_LEN             (4*1024)   
   
       #define LOGGER_ENTRY_MAX_PAYLOAD      
   
                         (LOGGER_ENTRY_MAX_LEN - sizeof(struct logger_entry))   
   
      從這兩個宏可以看出,每條日志記錄的有效負(fù)載長度加上結(jié)構(gòu)體logger_entry的長度不能超過4K個字節(jié)。   
   
      logger.h文件中還定義了其它宏,讀者可以自己分析,在下面的分析中,碰到時,我們也會詳細(xì)解釋。   
   
      再來看logger.c文件中,其它相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義:   
  1. /*   
    * struct logger_log - represents a specific log, such as main or radio   
    *   
    * This structure lives from module insertion until module removal, so it does   
    * not need additional reference counting. The structure is protected by the   
    * mutex mutex.   
    */   
    struct logger_log {   
            unsigned char *                buffer;        /* the ring buffer itself */   
            struct miscdevice        misc;        /* misc device representing the log */   
            wait_queue_head_t        wq;        /* wait queue for readers */   
            struct list_head        readers; /* this logs readers */   
            struct mutex                mutex;        /* mutex protecting buffer */   
            size_t                        w_off;        /* current write head offset */   
            size_t                        head;        /* new readers start here */   
            size_t                        size;        /* size of the log */   
    };   
       
    /*   
    * struct logger_reader - a logging device open for reading   
    *   
    * This object lives from open to release, so we dont need additional   
    * reference counting. The structure is protected by log->mutex.   
    */   
    struct logger_reader {   
            struct logger_log *        log;        /* associated log */   
            struct list_head        list;        /* entry in logger_logs list */   
            size_t                        r_off;        /* current read head offset */   
    };   
       
    /* logger_offset - returns index n into the log via (optimized) modulus */   
    #define logger_offset(n)        ((n) & (log->size - 1))
復(fù)制代碼
結(jié)構(gòu)體struct logger_log就是真正用來保存日志的地方了。buffer成員變量變是用保存日志信息的內(nèi)存緩沖區(qū),它的大小由size成員變量確定。從misc成員變量可以看出,logger驅(qū)動程序使用的設(shè)備屬于misc類型的設(shè)備,通過在Android模擬器上執(zhí)行cat /proc/devices命令(可參考在Ubuntu上下載、編譯和安裝Android最新內(nèi)核源代碼(Linux Kernel)一文),可以看出,misc類型設(shè)備的主設(shè)備號是10。關(guān)于主設(shè)備號的相關(guān)知識,可以參考Android學(xué)習(xí)啟動篇一文中提到的Linux Driver Development一書。wq成員變量是一個等待隊列,用于保存正在等待讀取日志的進(jìn)程。readers成員變量用來保存當(dāng)前正在讀取日志的進(jìn)程,正在讀取日志的進(jìn)程由結(jié)構(gòu)體logger_reader來描述。mutex成員變量是一個互斥量,用來保護(hù)log的并發(fā)訪問。可以看出,這里的日志系統(tǒng)的讀寫問題,其實(shí)是一個生產(chǎn)者-消費(fèi)者的問題,因此,需要互斥量來保護(hù)log的并發(fā)訪問。 w_off成員變量用來記錄下一條日志應(yīng)該從哪里開始寫。head成員變量用來表示打開日志文件中,應(yīng)該從哪一個位置開始讀取日志。   
       結(jié)構(gòu)體struct logger_reader用來表示一個讀取日志的進(jìn)程,log成員變量指向要讀取的日志緩沖區(qū)。list成員變量用來連接其它讀者進(jìn)程。r_off成員變量表示當(dāng)前要讀取的日志在緩沖區(qū)中的位置。   
   
       struct logger_log結(jié)構(gòu)體中用于保存日志信息的內(nèi)存緩沖區(qū)buffer是一個循環(huán)使用的環(huán)形緩沖區(qū),緩沖區(qū)中保存的內(nèi)容是以struct logger_entry為單位的,每個單位的組成為:   
   
       struct logger_entry | priority | tag | msg   
   
       由于是內(nèi)存緩沖區(qū)buffer是一個循環(huán)使用的環(huán)形緩沖區(qū),給定一個偏移值,它在buffer中的位置由下logger_offset來確定:   
   
       #define logger_offset(n)          ((n) & (log->size - 1))   
   
       二. Logger驅(qū)動程序模塊的初始化過程分析。   
   
       繼續(xù)看logger.c文件,定義了三個日志設(shè)備:   
  1. /*   
    * Defines a log structure with name NAME and a size of SIZE bytes, which   
    * must be a power of two, greater than LOGGER_ENTRY_MAX_LEN, and less than   
    * LONG_MAX minus LOGGER_ENTRY_MAX_LEN.   
    */   
    #define DEFINE_LOGGER_DEVICE(VAR, NAME, SIZE)   
    static unsigned char _buf_ ## VAR[SIZE];   
    static struct logger_log VAR = {   
            .buffer = _buf_ ## VAR,   
            .misc = {   
                    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,   
                    .name = NAME,   
                    .fops = &logger_fops,   
                    .parent = NULL,   
            },   
            .wq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(VAR .wq),   
            .readers = LIST_HEAD_INIT(VAR .readers),   
            .mutex = __MUTEX_INITIALIZER(VAR .mutex),   
            .w_off = 0,   
            .head = 0,   
            .size = SIZE,   
    };   
       
    DEFINE_LOGGER_DEVICE(log_main, LOGGER_LOG_MAIN, 64*1024)   
    DEFINE_LOGGER_DEVICE(log_events, LOGGER_LOG_EVENTS, 256*1024)   
    DEFINE_LOGGER_DEVICE(log_radio, LOGGER_LOG_RADIO, 64*1024)
復(fù)制代碼
分別是log_main、log_events和log_radio,名稱分別LOGGER_LOG_MAIN、LOGGER_LOG_EVENTS和LOGGER_LOG_RADIO,它們的次設(shè)備號為MISC_DYNAMIC_MINOR,即為在注冊時動態(tài)分配。在logger.h文件中,有這三個宏的定義:   
       #define LOGGER_LOG_RADIO        "log_radio"        /* radio-related messages */   
       #define LOGGER_LOG_EVENTS        "log_events"        /* system/hardware events */   
       #define LOGGER_LOG_MAIN                "log_main"        /* everything else */   
   
       注釋說明了這三個日志設(shè)備的用途。注冊的日志設(shè)備文件操作方法為logger_fops:   
  1. static struct file_operations logger_fops = {   
            .owner = THIS_MODULE,   
            .read = logger_read,   
            .aio_write = logger_aio_write,   
            .poll = logger_poll,   
            .unlocked_ioctl = logger_ioctl,   
            .compat_ioctl = logger_ioctl,   
            .open = logger_open,   
            .release = logger_release,   
    };
復(fù)制代碼
日志驅(qū)動程序模塊的初始化函數(shù)為logger_init:   
  1. static int __init logger_init(void)   
    {   
            int ret;   
       
            ret = init_log(&log_main);   
            if (unlikely(ret))   
                    goto out;   
       
            ret = init_log(&log_events);   
            if (unlikely(ret))   
                    goto out;   
       
            ret = init_log(&log_radio);   
            if (unlikely(ret))   
                    goto out;   
       
    out:   
            return ret;   
    }   
    device_initcall(logger_init);
復(fù)制代碼
logger_init函數(shù)通過調(diào)用init_log函數(shù)來初始化了上述提到的三個日志設(shè)備:   
  1. static int __init init_log(struct logger_log *log)   
    {   
            int ret;   
       
            ret = misc_register(&log->misc);   
            if (unlikely(ret)) {   
                    printk(KERN_ERR "logger: failed to register misc "   
                           "device for log %s!
  2. ", log->misc.name);   
                    return ret;   
            }   
       
            printk(KERN_INFO "logger: created %luK log %s
  3. ",   
                   (unsigned long) log->size >> 10, log->misc.name);   
       
            return 0;   
    }
復(fù)制代碼
init_log函數(shù)主要調(diào)用了misc_register函數(shù)來注冊misc設(shè)備,misc_register函數(shù)定義在kernel/common/drivers/char/misc.c文件中:   
LGB">
  1. /**   
    *      misc_register   -       register a miscellaneous device   
    *      @misc: device structure   
    *   
    *      Register a miscellaneous device with the kernel. If the minor   
    *      number is set to %MISC_DYNAMIC_MINOR a minor number is assigned   
    *      and placed in the minor field of the structure. For other cases   
    *      the minor number requested is used.   
    *   
    *      The structure passed is linked into the kernel and may not be   
    *      destroyed until it has been unregistered.   
    *   
    *      A zero is returned on success and a negative errno code for   
    *      failure.   
    */   
       
    int misc_register(struct miscdevice * misc)   
    {   
            struct miscdevice *c;   
            dev_t dev;   
            int err = 0;   
       
            INIT_LIST_HEAD(&misc->list);   
       
            mutex_lock(&misc_mtx);   
            list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {   
                    if (c->minor == misc->minor) {   
                            mutex_unlock(&misc_mtx);   
                            return -EBUSY;   
                    }   
            }   
       
            if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {   
                    int i = DYNAMIC_MINORS;   
                    while (--i >= 0)   
                            if ( (misc_minors[i>>3] & (1 << (i&7))) == 0)   
                                    break;   
                    if (i<0) {   
                            mutex_unlock(&misc_mtx);   
                            return -EBUSY;   
                    }   
                    misc->minor = i;   
            }   
       
            if (misc->minor < DYNAMIC_MINORS)   
                    misc_minors[misc->minor >> 3] |= 1 << (misc->minor & 7);   
            dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);   
       
            misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev, NULL,   
                                              "%s", misc->name);   
            if (IS_ERR(misc->this_device)) {   
                    err = PTR_ERR(misc->this_device);   
                    goto out;   
            }   
       
            /*   
             * Add it to the front, so that later devices can "override"   
             * earlier defaults   
             */   
            list_add(&misc->list, &misc_list);   
    out:   
            mutex_unlock(&misc_mtx);   
            return err;   
    }
復(fù)制代碼
注冊完成后,通過device_create創(chuàng)建設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)。這里,將創(chuàng)建/dev/log/main、/dev/log/events和/dev/log/radio三個設(shè)備文件,這樣,用戶空間就可以通過讀寫這三個文件和驅(qū)動程序進(jìn)行交互。   
        三. Logger驅(qū)動程序的日志記錄讀取過程分析。   
   
        繼續(xù)看logger.c 文件,注冊的讀取日志設(shè)備文件的方法為logger_read:   
  1. /*   
    * logger_read - our logs read() method   
    *   
    * Behavior:   
    *   
    *         - O_NONBLOCK works   
    *         - If there are no log entries to read, blocks until log is written to   
    *         - Atomically reads exactly one log entry   
    *   
    * Optimal read size is LOGGER_ENTRY_MAX_LEN. Will set errno to EINVAL if read   
    * buffer is insufficient to hold next entry.   
    */   
    static ssize_t logger_read(struct file *file, char __user *buf,   
                               size_t count, loff_t *pos)   
    {   
            struct logger_reader *reader = file->private_data;   
            struct logger_log *log = reader->log;   
            ssize_t ret;   
            DEFINE_WAIT(wait);   
       
    start:   
            while (1) {   
                    prepare_to_wait(&log->wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);   
       
                    mutex_lock(&log->mutex);   
                    ret = (log->w_off == reader->r_off);   
                    mutex_unlock(&log->mutex);   
                    if (!ret)   
                            break;   
       
                    if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {   
                            ret = -EAGAIN;   
                            break;   
                    }   
       
                    if (signal_pending(current)) {   
                            ret = -EINTR;   
                            break;   
                    }   
       
                    schedule();   
            }   
       
            finish_wait(&log->wq, &wait);   
            if (ret)   
                    return ret;   
       
            mutex_lock(&log->mutex);   
       
            /* is there still something to read or did we race? */   
            if (unlikely(log->w_off == reader->r_off)) {   
                    mutex_unlock(&log->mutex);   
                    goto start;   
            }   
       
            /* get the size of the next entry */   
            ret = get_entry_len(log, reader->r_off);   
            if (count < ret) {   
                    ret = -EINVAL;   
                    goto out;   
            }   
       
            /* get exactly one entry from the log */   
            ret = do_read_log_to_user(log, reader, buf, ret);   
       
    out:   
            mutex_unlock(&log->mutex);   
       
            return ret;   
    }
復(fù)制代碼
注意,在函數(shù)開始的地方,表示讀取日志上下文的struct logger_reader是保存在文件指針的private_data成員變量里面的,這是在打開設(shè)備文件時設(shè)置的,設(shè)備文件打開方法為logger_open:   
  1. /*   
    * logger_open - the logs open() file operation   
    *   
    * Note how near a no-op this is in the write-only case. Keep it that way!   
    */   
    static int logger_open(struct inode *inode, struct file *file)   
    {   
            struct logger_log *log;   
            int ret;   
       
            ret = nonseekable_open(inode, file);   
            if (ret)   
                    return ret;   
       
            log = get_log_from_minor(MINOR(inode->i_rdev));   
            if (!log)   
                    return -ENODEV;   
       
            if (file->f_mode & FMODE_READ) {   
                    struct logger_reader *reader;   
       
                    reader = kmalloc(sizeof(struct logger_reader), GFP_KERNEL);   
                    if (!reader)   
                            return -ENOMEM;   
       
                    reader->log = log;   
                    INIT_LIST_HEAD(&reader->list);   
       
                    mutex_lock(&log->mutex);   
                    reader->r_off = log->head;   
                    list_add_tail(&reader->list, &log->readers);   
                    mutex_unlock(&log->mutex);   
       
                    file->private_data = reader;   
            } else   
                    file->private_data = log;   
       
            return 0;   
    }
復(fù)制代碼
新打開日志設(shè)備文件時,是從log->head位置開始讀取日志的,保存在struct logger_reader的成員變量r_off中。   
       start標(biāo)號處的while循環(huán)是在等待日志可讀,如果已經(jīng)沒有新的日志可讀了,那么就要讀進(jìn)程就要進(jìn)入休眠狀態(tài),等待新的日志寫入后再喚醒,這是通過prepare_wait和schedule兩個調(diào)用來實(shí)現(xiàn)的。如果沒有新的日志可讀,并且設(shè)備文件不是以非阻塞O_NONBLOCK的方式打開或者這時有信號要處理(signal_pending(current)),那么就直接返回,不再等待新的日志寫入。判斷當(dāng)前是否有新的日志可讀的方法是:   
   
       ret = (log->w_off == reader->r_off);   
   
       即判斷當(dāng)前緩沖區(qū)的寫入位置和當(dāng)前讀進(jìn)程的讀取位置是否相等,如果不相等,則說明有新的日志可讀。   
   
       繼續(xù)向下看,如果有新的日志可讀,那么就,首先通過get_entry_len來獲取下一條可讀的日志記錄的長度,從這里可以看出,日志讀取進(jìn)程是以日志記錄為單位進(jìn)行讀取的,一次只讀取一條記錄。get_entry_len的函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下:   
  1. /*   
    * get_entry_len - Grabs the length of the payload of the next entry starting   
    * from off.   
    *   
    * Caller needs to hold log->mutex.   
    */   
    static __u32 get_entry_len(struct logger_log *log, size_t off)   
    {   
            __u16 val;   
       
            switch (log->size - off) {   
            case 1:   
                    memcpy(&val, log->buffer + off, 1);   
                    memcpy(((char *) &val) + 1, log->buffer, 1);   
                    break;   
            default:   
                    memcpy(&val, log->buffer + off, 2);   
            }   
       
            return sizeof(struct logger_entry) + val;   
    }
復(fù)制代碼
上面我們提到,每一條日志記錄是由兩大部分組成的,一個用于描述這條日志記錄的結(jié)構(gòu)體struct logger_entry,另一個是記錄體本身,即有效負(fù)載。結(jié)構(gòu)體struct logger_entry的長度是固定的,只要知道有效負(fù)載的長度,就可以知道整條日志記錄的長度了。而有效負(fù)載的長度是記錄在結(jié)構(gòu)體struct logger_entry的成員變量len中,而len成員變量的地址與struct logger_entry的地址相同,因此,只需要讀取記錄的開始位置的兩個字節(jié)就可以了。又由于日志記錄緩沖區(qū)是循環(huán)使用的,這兩個節(jié)字有可能是第一個字節(jié)存放在緩沖區(qū)最后一個字節(jié),而第二個字節(jié)存放在緩沖區(qū)的第一個節(jié),除此之外,這兩個字節(jié)都是連在一起的。因此,分兩種情況來考慮,對于前者,分別通過讀取緩沖區(qū)最后一個字節(jié)和第一個字節(jié)來得到日志記錄的有效負(fù)載長度到本地變量val中,對于后者,直接讀取連續(xù)兩個字節(jié)的值到本地變量val中。這兩種情況是通過判斷日志緩沖區(qū)的大小和要讀取的日志記錄在緩沖區(qū)中的位置的差值來區(qū)別的,如果相差1,就說明是前一種情況了。最后,把有效負(fù)載的長度val加上struct logger_entry的長度就得到了要讀取的日志記錄的總長度了。   
       接著往下看,得到了要讀取的記錄的長度,就調(diào)用do_read_log_to_user函數(shù)來執(zhí)行真正的讀取動作:   
  1. static ssize_t do_read_log_to_user(struct logger_log *log,   
                                       struct logger_reader *reader,   
                                       char __user *buf,   
                                       size_t count)   
    {   
            size_t len;   
       
            /*   
             * We read from the log in two disjoint operations. First, we read from   
             * the current read head offset up to count bytes or to the end of   
             * the log, whichever comes first.   
             */   
            len = min(count, log->size - reader->r_off);   
            if (copy_to_user(buf, log->buffer + reader->r_off, len))   
                    return -EFAULT;   
       
            /*   
             * Second, we read any remaining bytes, starting back at the head of   
             * the log.   
             */   
            if (count != len)   
                    if (copy_to_user(buf + len, log->buffer, count - len))   
                            return -EFAULT;   
       
            reader->r_off = logger_offset(reader->r_off + count);   
       
            return count;   
    }
復(fù)制代碼
這個函數(shù)簡單地調(diào)用copy_to_user函數(shù)來把位于內(nèi)核空間的日志緩沖區(qū)指定的內(nèi)容拷貝到用戶空間的內(nèi)存緩沖區(qū)就可以了,同時,把當(dāng)前讀取日志進(jìn)程的上下文信息中的讀偏移r_off前進(jìn)到下一條日志記錄的開始的位置上。   
        四.  Logger驅(qū)動程序的日志記錄寫入過程分析。   
   
        繼續(xù)看logger.c 文件,注冊的寫入日志設(shè)備文件的方法為logger_aio_write:   
  1. /*   
    * logger_aio_write - our write method, implementing support for write(),   
    * writev(), and aio_write(). Writes are our fast path, and we try to optimize   
    * them above all else.   
    */   
    ssize_t logger_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iov,   
                             unsigned long nr_segs, loff_t ppos)   
    {   
            struct logger_log *log = file_get_log(iocb->ki_filp);   
            size_t orig = log->w_off;   
            struct logger_entry header;   
            struct timespec now;   
            ssize_t ret = 0;   
       
            now = current_kernel_time();   
       
            header.pid = current->tgid;   
            header.tid = current->pid;   
            header.sec = now.tv_sec;   
            header.nsec = now.tv_nsec;   
            header.len = min_t(size_t, iocb->ki_left, LOGGER_ENTRY_MAX_PAYLOAD);   
       
            /* null writes succeed, return zero */   
            if (unlikely(!header.len))   
                    return 0;   
       
            mutex_lock(&log->mutex);   
       
            /*   
             * Fix up any readers, pulling them forward to the first readable   
             * entry after (what will be) the new write offset. We do this now   
             * because if we partially fail, we can end up with clobbered log   
             * entries that encroach on readable buffer.   
             */   
            fix_up_readers(log, sizeof(struct logger_entry) + header.len);   
       
            do_write_log(log, &header, sizeof(struct logger_entry));   
       
            while (nr_segs-- > 0) {   
                    size_t len;   
                    ssize_t nr;   
       
                    /* figure out how much of this vector we can keep */   
                    len = min_t(size_t, iov->iov_len, header.len - ret);   
       
                    /* write out this segments payload */   
                    nr = do_write_log_from_user(log, iov->iov_base, len);   
                    if (unlikely(nr < 0)) {   
                            log->w_off = orig;   
                            mutex_unlock(&log->mutex);   
                            return nr;   
                    }   
       
                    iov++;   
                    ret += nr;   
            }   
       
            mutex_unlock(&log->mutex);   
       
            /* wake up any blocked readers */   
            wake_up_interruptible(&log->wq);   
       
            return ret;   
    }
復(fù)制代碼
輸入的參數(shù)iocb表示io上下文,iov表示要寫入的內(nèi)容,長度為nr_segs,表示有nr_segs個段的內(nèi)容要寫入。我們知道,每個要寫入的日志的結(jié)構(gòu)形式為:   
        struct logger_entry | priority | tag | msg   
   
        其中, priority、tag和msg這三個段的內(nèi)容是由iov參數(shù)從用戶空間傳遞下來的,分別對應(yīng)iov里面的三個元素。而logger_entry是由內(nèi)核空間來構(gòu)造的:   
   
        struct logger_entry header;   
        struct timespec now;   
   
        now = current_kernel_time();   
   
        header.pid = current->tgid;   
        header.tid = current->pid;   
        header.sec = now.tv_sec;   
        header.nsec = now.tv_nsec;   
        header.len = min_t(size_t, iocb->ki_left, LOGGER_ENTRY_MAX_PAYLOAD);   
   
        然后調(diào)用do_write_log首先把logger_entry結(jié)構(gòu)體寫入到日志緩沖區(qū)中:   
  1. /*   
    * do_write_log - writes len bytes from buf to log   
    *   
    * The caller needs to hold log->mutex.   
    */   
    static void do_write_log(struct logger_log *log, const void *buf, size_t count)   
    {   
            size_t len;   
       
            len = min(count, log->size - log->w_off);   
            memcpy(log->buffer + log->w_off, buf, len);   
       
            if (count != len)   
                    memcpy(log->buffer, buf + len, count - len);   
       
            log->w_off = logger_offset(log->w_off + count);   
       
    }
復(fù)制代碼
由于logger_entry是內(nèi)核堆??臻g分配的,直接用memcpy拷貝就可以了。   
       接著,通過一個while循環(huán)把iov的內(nèi)容寫入到日志緩沖區(qū)中,也就是日志的優(yōu)先級別priority、日志Tag和日志主體Msg:   
  1. while (nr_segs-- > 0) {   
                    size_t len;   
                    ssize_t nr;   
       
                    /* figure out how much of this vector we can keep */   
                    len = min_t(size_t, iov->iov_len, header.len - ret);   
       
                    /* write out this segments payload */   
                    nr = do_write_log_from_user(log, iov->iov_base, len);   
                    if (unlikely(nr < 0)) {   
                            log->w_off = orig;   
                            mutex_unlock(&log->mutex);   
                            return nr;   
                    }   
       
                    iov++;   
                    ret += nr;   
    }
復(fù)制代碼
由于iov的內(nèi)容是由用戶空間傳下來的,需要調(diào)用do_write_log_from_user來寫入:   
  1. static ssize_t do_write_log_from_user(struct logger_log *log,   
                                          const void __user *buf, size_t count)   
    {   
            size_t len;   
       
            len = min(count, log->size - log->w_off);   
            if (len && copy_from_user(log->buffer + log->w_off, buf, len))   
                    return -EFAULT;   
       
            if (count != len)   
                    if (copy_from_user(log->buffer, buf + len, count - len))   
                            return -EFAULT;   
       
            log->w_off = logger_offset(log->w_off + count);   
       
            return count;   
    }
復(fù)制代碼
這里,我們還漏了一個重要的步驟:   
  1. /*   
      * Fix up any readers, pulling them forward to the first readable   
      * entry after (what will be) the new write offset. We do this now   
      * because if we partially fail, we can end up with clobbered log   
      * entries that encroach on readable buffer.   
      */   
    fix_up_readers(log, sizeof(struct logger_entry) + header.len);
復(fù)制代碼
為什么要調(diào)用fix_up_reader這個函數(shù)呢?這個函數(shù)又是作什么用的呢?是這樣的,由于日志緩沖區(qū)是循環(huán)使用的,即舊的日志記錄如果沒有及時讀取,而緩沖區(qū)的內(nèi)容又已經(jīng)用完時,就需要覆蓋舊的記錄來容納新的記錄。而這部分將要被覆蓋的內(nèi)容,有可能是某些reader的下一次要讀取的日志所在的位置,以及為新的reader準(zhǔn)備的日志開始讀取位置head所在的位置。因此,需要調(diào)整這些位置,使它們能夠指向一個新的有效的位置。我們來看一下fix_up_reader函數(shù)的實(shí)現(xiàn):   
  1. /*   
    * fix_up_readers - walk the list of all readers and "fix up" any who were   
    * lapped by the writer; also do the same for the default "start head".   
    * We do this by "pulling forward" the readers and start head to the first   
    * entry after the new write head.   
    *   
    * The caller needs to hold log->mutex.   
    */   
    static void fix_up_readers(struct logger_log *log, size_t len)   
    {   
            size_t old = log->w_off;   
            size_t new = logger_offset(old + len);   
            struct logger_reader *reader;   
       
            if (clock_interval(old, new, log->head))   
                    log->head = get_next_entry(log, log->head, len);   
       
            list_for_each_entry(reader, &log->readers, list)   
                    if (clock_interval(old, new, reader->r_off))   
                            reader->r_off = get_next_entry(log, reader->r_off, len);   
    }
復(fù)制代碼
判斷l(xiāng)og->head和所有讀者reader的當(dāng)前讀偏移reader->r_off是否在被覆蓋的區(qū)域內(nèi),如果是,就需要調(diào)用get_next_entry來取得下一個有效的記錄的起始位置來調(diào)整當(dāng)前位置:   
  1. /*   
    * get_next_entry - return the offset of the first valid entry at least len   
    * bytes after off.   
    *   
    * Caller must hold log->mutex.   
    */   
    static size_t get_next_entry(struct logger_log *log, size_t off, size_t len)   
    {   
            size_t count = 0;   
       
            do {   
                    size_t nr = get_entry_len(log, off);   
                    off = logger_offset(off + nr);   
                    count += nr;   
            } while (count < len);   
       
            return off;   
    }
復(fù)制代碼
而判斷l(xiāng)og->head和所有讀者reader的當(dāng)前讀偏移reader->r_off是否在被覆蓋的區(qū)域內(nèi),是通過clock_interval函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的:   
  1. /*   
    * clock_interval - is a < c < b in mod-space? Put another way, does the line   
    * from a to b cross c?   
    */   
    static inline int clock_interval(size_t a, size_t b, size_t c)   
    {   
            if (b < a) {   
                    if (a < c || b >= c)   
                            return 1;   
            } else {   
                    if (a < c && b >= c)   
                            return 1;   
            }   
       
            return 0;   
    }
復(fù)制代碼
最后,日志寫入完畢,還需要喚醒正在等待新日志的reader進(jìn)程:   
        /* wake up any blocked readers */   
        wake_up_interruptible(&log->wq);   
   
        至此, Logger驅(qū)動程序的主要邏輯就分析完成了,還有其它的一些接口,如logger_poll、 logger_ioctl和logger_release函數(shù),比較簡單,讀取可以自行分析。這里還需要提到的一點(diǎn)是,由于Logger驅(qū)動程序模塊在退出系統(tǒng)時,是不會卸載的,所以這個模塊沒有module_exit函數(shù),而對于模塊里面定義的對象,也沒有用對引用計數(shù)技術(shù)。   
   
      這篇文章著重介紹了Android日志系統(tǒng)在內(nèi)核空間的實(shí)現(xiàn),在下一篇文章中,我們將接著介紹在用戶空間中,提供給Android應(yīng)用程序使用的Java和C/C++ LOG調(diào)用接口的實(shí)現(xiàn)過程,敬請關(guān)注

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發(fā)表于 2016-3-10 19:45 | 只看該作者 | 來自山東
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