Không gian tên của trình liên kết

Trình liên kết động giải quyết hai thách thức trong thiết kế Treble VNDK:

  • Các thư viện dùng chung SP-HAL và các phần phụ thuộc của chúng, bao gồm cả thư viện VNĐK-SP, được tải vào các quy trình khung. Cần có một số cơ chế để ngăn chặn xung đột biểu tượng.
  • dlopen()android_dlopen_ext() có thể đưa ra một số phần phụ thuộc thời gian chạy không hiển thị tại thời điểm xây dựng và có thể khó phát hiện bằng cách sử dụng phân tích tĩnh.

Hai thách thức này có thể được giải quyết bằng cơ chế không gian tên của trình liên kết . Cơ chế này được cung cấp bởi trình liên kết động. Nó có thể tách biệt các thư viện dùng chung trong các không gian tên trình liên kết khác nhau để các thư viện có cùng tên thư viện nhưng có ký hiệu khác nhau sẽ không xung đột.

Mặt khác, cơ chế không gian tên của trình liên kết cung cấp tính linh hoạt để một số thư viện dùng chung có thể được xuất bởi một không gian tên của trình liên kết và được sử dụng bởi một không gian tên của trình liên kết khác. Các thư viện chia sẻ đã xuất này có thể trở thành giao diện lập trình ứng dụng được công khai cho các chương trình khác trong khi ẩn chi tiết triển khai của chúng trong không gian tên trình liên kết của chúng.

Ví dụ: /system/lib[64]/libcutils.so/system/lib[64]/vndk-sp-${VER}/libcutils.so là hai thư viện dùng chung. Hai thư viện này có thể có các ký hiệu khác nhau. Chúng được tải vào các không gian tên trình liên kết khác nhau để các mô-đun khung có thể phụ thuộc vào /system/lib[64]/libcutils.so và các thư viện chia sẻ SP-HAL có thể phụ thuộc vào /system/lib[64]/vndk-sp-${VER}/libcutils.so .

Mặt khác, /system/lib[64]/libc.so là một ví dụ về thư viện công cộng được xuất bởi một không gian tên trình liên kết và được nhập vào nhiều không gian tên trình liên kết. Các phần phụ thuộc của /system/lib[64]/libc.so , chẳng hạn như libnetd_client.so , được tải vào không gian tên trong đó /system/lib[64]/libc.so cư trú. Các không gian tên khác sẽ không có quyền truy cập vào các vùng phụ thuộc đó. Cơ chế này gói gọn các chi tiết triển khai trong khi cung cấp các giao diện công cộng.

Làm thế nào nó hoạt động?

Trình liên kết động chịu trách nhiệm tải các thư viện dùng chung được chỉ định trong các mục DT_NEEDED hoặc các thư viện dùng chung được chỉ định bởi đối số của dlopen() hoặc android_dlopen_ext() . Trong cả hai trường hợp, trình liên kết động tìm thấy không gian tên của trình liên kết nơi người gọi cư trú và cố gắng tải các phần phụ thuộc vào cùng một không gian tên của trình liên kết. Nếu trình liên kết động không thể tải thư viện dùng chung vào không gian tên của trình liên kết đã chỉ định, thì nó sẽ yêu cầu không gian tên của trình liên kết được liên kết cho các thư viện dùng chung đã xuất.

Định dạng tập tin cấu hình

Định dạng tệp cấu hình dựa trên định dạng tệp INI. Một tệp cấu hình điển hình trông như thế này:

dir.system = /system/bin
dir.system = /system/xbin
dir.vendor = /vendor/bin

[system]
additional.namespaces = sphal,vndk

namespace.default.isolated = true
namespace.default.search.paths = /system/${LIB}
namespace.default.permitted.paths = /system/${LIB}/hw
namespace.default.asan.search.paths = /data/asan/system/${LIB}:/system/${LIB}
namespace.default.asan.permitted.paths = /data/asan/system/${LIB}/hw:/system/${LIB}/hw

namespace.sphal.isolated = true
namespace.sphal.visible = true
namespace.sphal.search.paths = /odm/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.permitted.paths = /odm/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.asan.search.paths  = /data/asan/odm/${LIB}:/odm/${LIB}
namespace.sphal.asan.search.paths += /data/asan/vendor/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.asan.permitted.paths  = /data/asan/odm/${LIB}:/odm/${LIB}
namespace.sphal.asan.permitted.paths += /data/asan/vendor/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.links = default,vndk
namespace.sphal.link.default.shared_libs = libc.so:libm.so
namespace.sphal.link.vndk.shared_libs = libbase.so:libcutils.so

namespace.vndk.isolated = true
namespace.vndk.search.paths = /system/${LIB}/vndk-sp-29
namespace.vndk.permitted.paths = /system/${LIB}/vndk-sp-29
namespace.vndk.links = default
namespace.vndk.link.default.shared_libs = libc.so:libm.so

[vendor]
namespace.default.isolated = false
namespace.default.search.paths = /vendor/${LIB}:/system/${LIB}

Tệp cấu hình bao gồm:

  • Một số thuộc tính ánh xạ phần thư mục ở đầu để trình liên kết động chọn phần hiệu quả.
  • Một số phần cấu hình không gian tên liên kết:
    • Mỗi phần chứa một số không gian tên (đỉnh đồ thị) và một số liên kết dự phòng giữa các không gian tên (cung đồ thị).
    • Mỗi không gian tên có sự cách ly, đường dẫn tìm kiếm, đường dẫn được phép và cài đặt hiển thị riêng.

Các bảng dưới đây mô tả chi tiết ý nghĩa của từng thuộc tính.

Thuộc tính ánh xạ phần thư mục

Tài sản Sự miêu tả Ví dụ

dir. name

Đường dẫn đến thư mục mà phần [ name ] áp dụng.

Mỗi thuộc tính ánh xạ các tệp thực thi trong thư mục tới phần cấu hình không gian tên của trình liên kết. Có thể có hai (hoặc nhiều) thuộc tính có cùng name nhưng trỏ đến các thư mục khác nhau.

dir.system = /system/bin
dir.system = /system/xbin
dir.vendor = /vendor/bin

Điều này cho biết rằng cấu hình được chỉ định trong phần [system] áp dụng cho các tệp thực thi được tải từ /system/bin hoặc /system/xbin .

Cấu hình được chỉ định trong phần [vendor] áp dụng cho các tệp thực thi được tải từ /vendor/bin .

Thuộc tính quan hệ

Tài sản Sự miêu tả Ví dụ
additional. namespaces

Danh sách các không gian tên bổ sung được phân tách bằng dấu phẩy (ngoài không gian tên default ) cho phần này.

additional. namespaces = sphal, vndk

Điều này chỉ ra rằng có ba không gian tên ( default , sphalvndk ) trong cấu hình [system] .

namespace. name . links

Danh sách các không gian tên dự phòng được phân tách bằng dấu phẩy.

Nếu không thể tìm thấy thư viện dùng chung trong không gian tên hiện tại, trình liên kết động sẽ cố tải thư viện dùng chung từ không gian tên dự phòng. Không gian tên được chỉ định ở đầu danh sách có mức độ ưu tiên cao hơn.

namespace. sphal. links = default, vndk

Nếu thư viện dùng chung hoặc tệp thực thi yêu cầu thư viện dùng chung không thể tải vào không gian tên sphal , trình liên kết động sẽ cố tải thư viện dùng chung từ không gian tên default .

Và sau đó, nếu thư viện dùng chung cũng không thể tải được từ không gian tên default , trình liên kết động sẽ cố gắng tải thư viện dùng chung từ không gian tên vndk .

Cuối cùng, nếu tất cả các lần thử đều thất bại, trình liên kết động sẽ trả về lỗi.

namespace. name . link. other . shared_libs

Một danh sách các thư viện dùng chung được phân tách bằng dấu hai chấm có thể được tìm kiếm trong các không gian tên other khi không thể tìm thấy các thư viện đó trong không gian name .

Thuộc tính này không thể được sử dụng với namespace. name . link. other . allow_all_shared_libs .

namespace. sphal. link. default. shared_libs = libc.so: libm.so

Điều này cho biết rằng liên kết dự phòng chỉ chấp nhận libc.so hoặc libm.so làm tên thư viện được yêu cầu. Trình liên kết động bỏ qua liên kết dự phòng từ sphal đến không gian tên default nếu tên thư viện được yêu cầu không phải là libc.so hoặc libm.so .

namespace. name . link. other . allow_all_shared_libs

Một giá trị boolean cho biết liệu tất cả các thư viện dùng chung có thể được tìm kiếm trong không gian tên other hay không khi không thể tìm thấy những thư viện đó trong không gian name đó.

Thuộc tính này không thể được sử dụng với namespace. name . link. other . shared_libs .

namespace. vndk. link. sphal. allow_all_shared_libs = true

Điều này chỉ ra rằng tất cả các tên thư viện có thể đi qua liên kết dự phòng từ vndk đến không gian tên sphal .

Thuộc tính không gian tên

Tài sản Sự miêu tả Ví dụ
namespace. name . isolated

Một giá trị boolean cho biết liệu trình liên kết động có nên kiểm tra xem thư viện dùng chung nằm ở đâu hay không.

Nếu isolatedtrue , thì chỉ những thư viện dùng chung nằm trong một trong các thư mục search.paths (không bao gồm thư mục con) hoặc nằm trong một trong các thư mục permitted.paths (bao gồm cả thư mục con) mới có thể được tải.

Nếu isolatedfalse (mặc định), trình liên kết động sẽ không kiểm tra đường dẫn của các thư viện dùng chung.

namespace. sphal. isolated = true

Điều này chỉ ra rằng chỉ các thư viện dùng chung trong search.paths hoặc trong permitted.paths mới có thể được tải vào không gian tên sphal .

namespace. name . search.paths

Danh sách các thư mục được phân tách bằng dấu hai chấm để tìm kiếm thư viện dùng chung.

Các thư mục được chỉ định trong search.paths được thêm vào trước tên thư viện được yêu cầu nếu hàm gọi tới các mục nhập dlopen() hoặc DT_NEEDED không chỉ định đường dẫn đầy đủ. Thư mục được chỉ định ở đầu danh sách có mức độ ưu tiên cao hơn.

Khi isolatedtrue , các thư viện dùng chung nằm trong một trong các thư mục search.paths (không bao gồm các thư mục con) có thể được tải bất kể thuộc tính permitted.paths .

Ví dụ: nếu search.paths/system/${LIB}permitted.paths trống, /system/${LIB}/libc.so có thể được tải nhưng /system/${LIB}/vndk/libutils.so không thể tải được.

namespace. default. search.paths = /system/${LIB}

Điều này cho biết rằng trình liên kết động tìm kiếm /system/${LIB} cho các thư viện dùng chung.

namespace. name . asan.search.paths

Danh sách các thư mục được phân tách bằng dấu hai chấm để tìm kiếm thư viện dùng chung khi bật Trình khử trùng địa chỉ (ASan) .

namespace. name . search.paths bị bỏ qua khi ASan được bật.

namespace. default. asan.search.paths = /data/asan/system/${LIB}: /system/${LIB}

Điều này chỉ ra rằng khi ASan được bật, trình liên kết động sẽ tìm kiếm /data/asan/system/${LIB} trước rồi tìm kiếm /system/${LIB} .

namespace. name . permitted.paths

Danh sách các thư mục được phân tách bằng dấu hai chấm (bao gồm cả các thư mục con) trong đó trình liên kết động có thể tải các thư viện dùng chung (ngoài search.paths ) khi isolatedtrue .

Các thư viện dùng chung nằm trong thư mục con của permitted.paths cũng có thể được tải. Ví dụ: nếu permitted.paths/system/${LIB} , cả /system/${LIB}/libc.so/system/${LIB}/vndk/libutils.so đều có thể được tải.

Nếu isolatedfalse , permitted.paths sẽ bị bỏ qua và cảnh báo sẽ được đưa ra.

namespace. default. permitted.paths = /system/${LIB}/hw

Điều này cho biết rằng các thư viện dùng chung trong /system/${LIB}/hw có thể được tải vào không gian tên default bị cô lập.

Ví dụ: nếu không được permitted.paths , libaudiohal.so không thể tải /system/${LIB}/hw/audio.a2dp.default.so vào không gian tên default .

namespace. name . asan.permitted.paths

Danh sách các thư mục được phân tách bằng dấu hai chấm trong đó trình liên kết động có thể tải các thư viện dùng chung khi ASan được bật.

namespace. name . permitted.paths bị bỏ qua khi ASan được bật.

namespace. default. asan.permitted.paths = /data/asan/system/${LIB}/hw: /system/${LIB}/hw

Điều này cho thấy rằng khi bật ASan, các thư viện dùng chung trong /data/asan/system/${LIB}/hw hoặc /system/${LIB}/hw có thể được tải vào không gian tên default riêng biệt.

namespace. name . visible

Giá trị boolean cho biết liệu chương trình (không phải libc ) có thể nhận được phần điều khiển không gian tên của trình liên kết bằng android_get_exported_namespace() và mở thư viện dùng chung trong không gian tên của trình liên kết bằng cách chuyển phần điều khiển đó tới android_dlopen_ext() hay không.

Nếu visibletrue , android_get_exported_namespace() luôn trả về mã điều khiển nếu không gian tên tồn tại.

Nếu visiblefalse (mặc định), android_get_exported_namespace() luôn trả về NULL bất kể sự hiện diện của không gian tên. Thư viện dùng chung chỉ có thể được tải vào không gian tên này nếu (1) chúng được yêu cầu bởi một không gian tên trình liên kết khác có liên kết dự phòng đến không gian tên này hoặc (2) chúng được yêu cầu bởi các thư viện dùng chung hoặc tệp thực thi khác trong không gian tên này.

namespace. sphal. visible = true

Điều này chỉ ra rằng android_get_exported_namespace("sphal") có thể trả về một thẻ điều khiển không gian tên của trình liên kết hợp lệ.

Tạo không gian tên liên kết

Trong Android 11, cấu hình trình liên kết được tạo trong thời gian chạy trong /linkerconfig thay vì sử dụng tệp văn bản thuần túy trong ${android-src}/system/core/rootdir/etc . Cấu hình được tạo khi khởi động dựa trên môi trường thời gian chạy, bao gồm các mục sau:

  • Nếu thiết bị hỗ trợ VNĐK
  • Phiên bản VNĐK mục tiêu của phân vùng nhà cung cấp
  • Phiên bản VNĐK của phân vùng sản phẩm
  • Các mô-đun APEX đã cài đặt

Cấu hình trình liên kết được tạo bằng cách giải quyết sự phụ thuộc giữa các không gian tên của trình liên kết. Ví dụ: nếu có bất kỳ bản cập nhật nào trên mô-đun APEX bao gồm các bản cập nhật phụ thuộc, cấu hình trình liên kết sẽ được tạo để phản ánh những thay đổi này. Bạn có thể tìm thêm thông tin chi tiết về cách tạo cấu hình trình liên kết trong ${android-src}/system/linkerconfig .

Cách ly không gian tên của trình liên kết

Có ba loại cấu hình. Tùy thuộc vào giá trị của PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACESBOARD_VNDK_VERSION trong BoardConfig.mk , cấu hình tương ứng sẽ được tạo khi khởi động.

PRODUCT_TREBLE_
LINKER_NAMESPACES
BOARD_VNDK_
VERSION
Cấu hình đã chọn Yêu cầu VTS
true current VNDK Bắt buộc đối với các thiết bị chạy Android 9 trở lên
Trống VNDK Lite Bắt buộc đối với các thiết bị chạy Android 8.x
false Trống Legacy Đối với các thiết bị không phải Treble

Cấu hình VNDK Lite cô lập các thư viện chia sẻ SP-HAL và VNDK-SP. Trong Android 8.0, đây phải là tệp cấu hình cho trình liên kết động khi PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACEStrue .

Cấu hình VNDK cũng cô lập các thư viện chia sẻ SP-HAL và VNDK-SP. Ngoài ra, cấu hình này còn cung cấp khả năng cách ly trình liên kết động đầy đủ. Nó đảm bảo rằng các mô-đun trong phân vùng hệ thống sẽ không phụ thuộc vào các thư viện dùng chung trong phân vùng của nhà cung cấp và ngược lại.

Trong Android 8.1 trở lên, cấu hình VNĐK là cấu hình mặc định và chúng tôi khuyên bạn nên bật cách ly trình liên kết động hoàn toàn bằng cách đặt BOARD_VNDK_VERSION thành current .

cấu hình VNĐK

Cấu hình VNDK cô lập các phụ thuộc thư viện dùng chung giữa phân vùng hệ thống và phân vùng nhà cung cấp. So với các cấu hình được đề cập trong tiểu mục trước, sự khác biệt được nêu ra như sau:

  • Quy trình khung

    • Các không gian tên default , vndk , sphalrs được tạo.
    • Tất cả các không gian tên đều bị cô lập.
    • Thư viện chia sẻ hệ thống được tải vào không gian tên default .
    • SP-HAL được tải vào không gian tên sphal .
    • Thư viện chia sẻ VNDK-SP được tải vào không gian tên vndk .
  • Quy trình của nhà cung cấp

    • các không gian tên default , vndksystem được tạo.
    • Không gian tên default bị cô lập.
    • Thư viện chia sẻ của nhà cung cấp được tải vào không gian tên default .
    • Thư viện chia sẻ VNĐK và VNĐK-SP được tải vào không gian tên vndk .
    • LL-NDK và các phần phụ thuộc của nó được tải vào không gian tên system .

Mối quan hệ giữa các không gian tên của trình liên kết được minh họa dưới đây.

Biểu đồ không gian tên trình liên kết được mô tả trong cấu hình VNĐK
Hình 1. Cách ly không gian tên trình liên kết (cấu hình VNĐK)

Trong hình trên, LL-NDKVNDK-SP là viết tắt của các thư viện dùng chung sau:

  • LL-NDK
    • libEGL.so
    • libGLESv1_CM.so
    • libGLESv2.so
    • libGLESv3.so
    • libandroid_net.so
    • libc.so
    • libdl.so
    • liblog.so
    • libm.so
    • libnativewindow.so
    • libneuralnetworks.so
    • libsync.so
    • libvndksupport.so
    • libvulkan.so
  • VNĐK-SP
    • android.hardware.graphics.common@1.0.so
    • android.hardware.graphics.mapper@2.0.so
    • android.hardware.renderscript@1.0.so
    • android.hidl.memory@1.0.so
    • libRSCpuRef.so
    • libRSDriver.so
    • libRS_internal.so
    • libbase.so
    • libbcinfo.so
    • libc++.so
    • libcutils.so
    • libhardware.so
    • libhidlbase.so
    • libhidlmemory.so
    • libhidltransport.so
    • libhwbinder.so
    • libion.so
    • libutils.so
    • libz.so

Bạn có thể tìm thêm chi tiết trong /linkerconfig/ld.config.txt từ thiết bị.

Cấu hình VNĐK Lite

Kể từ Android 8.0, trình liên kết động được cấu hình để cách ly các thư viện chia sẻ SP-HAL và VNDK-SP sao cho các ký hiệu của chúng không xung đột với các thư viện chia sẻ khung khác. Mối quan hệ giữa các không gian tên của trình liên kết được hiển thị bên dưới.

Biểu đồ namespace trình liên kết được mô tả trong cấu hình VNĐK Lite
Hình 2. Cách ly không gian tên trình liên kết (cấu hình VNĐK Lite)

LL-NDKVNDK-SP là viết tắt của các thư viện dùng chung sau:

  • LL-NDK
    • libEGL.so
    • libGLESv1_CM.so
    • libGLESv2.so
    • libc.so
    • libdl.so
    • liblog.so
    • libm.so
    • libnativewindow.so
    • libstdc++.so (không có trong cấu hình)
    • libsync.so
    • libvndksupport.so
    • libz.so (đã chuyển sang VNĐK-SP trong cấu hình)
  • VNĐK-SP
    • android.hardware.graphics.common@1.0.so
    • android.hardware.graphics.mapper@2.0.so
    • android.hardware.renderscript@1.0.so
    • android.hidl.memory@1.0.so
    • libbase.so
    • libc++.so
    • libcutils.so
    • libhardware.so
    • libhidlbase.so
    • libhidlmemory.so
    • libhidltransport.so
    • libhwbinder.so
    • libion.so
    • libutils.so

Bảng bên dưới liệt kê cấu hình namespaces cho các tiến trình framework, được trích từ phần [system] trong cấu hình VNDK Lite.

Không gian tên Tài sản Giá trị
default search.paths /system/${LIB}
/odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
/product/${LIB}
isolated false
sphal search.paths /odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
permitted.paths /odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
isolated true
visible true
links default,vndk,rs
link.default.shared_libs LL-NDK
link.vndk.shared_libs VNĐK-SP
link.rs.shared_libs libRS_internal.so
vndk (đối với VNĐK-SP) search.paths /odm/${LIB}/vndk-sp
/vendor/${LIB}/vndk-sp
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}
permitted.paths /odm/${LIB}/hw
/odm/${LIB}/egl
/vendor/${LIB}/hw
/vendor/${LIB}/egl
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}/hw
isolated true
visible true
links default
link.default.shared_libs LL-NDK
rs (đối với RenderScript) search.paths /odm/${LIB}/vndk-sp
/vendor/${LIB}/vndk-sp
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}
/odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
permitted.paths /odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
/data (đối với hạt nhân RS đã biên dịch)
isolated true
visible true
links default,vndk
link.default.shared_libs LL-NDK
libmediandk.so
libft2.so
link.vndk.shared_libs VNĐK-SP

Bảng bên dưới trình bày cấu hình không gian tên cho quy trình của nhà cung cấp, được trích từ phần [vendor] trong cấu hình VNĐK Lite.

Không gian tên Tài sản Giá trị
default search.paths /odm/${LIB}
/odm/${LIB}/vndk
/odm/${LIB}/vndk-sp
/vendor/${LIB}
/vendor/${LIB}/vndk
/vendor/${LIB}/vndk-sp
/system/${LIB}/vndk-${VER}
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}
/system/${LIB} (không được dùng nữa)
/product/${LIB} (không được dùng nữa)
isolated false

Bạn có thể tìm thêm thông tin chi tiết trong /linkerconfig/ld.config.txt từ thiết bị.

Tài liệu Lịch sử

Những thay đổi của Android 11

  • Trong Android 11, các tệp ld.config.*.txt tĩnh sẽ bị xóa khỏi cơ sở mã và thay vào đó, LinkerConfig sẽ tạo chúng trong thời gian chạy.

Những thay đổi của Android 9

  • Trong Android 9, không gian tên trình liên kết vndk được thêm vào quy trình của nhà cung cấp và các thư viện chia sẻ VNĐK được tách biệt khỏi không gian tên trình liên kết mặc định.
  • Thay thế PRODUCT_FULL_TREBLE bằng PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACES cụ thể hơn.
  • Android 9 thay đổi tên của các tệp cấu hình trình liên kết động sau.
    Android 8.x Android 9 Sự miêu tả
    ld.config.txt.in ld.config.txt Đối với các thiết bị có cách ly không gian tên liên kết thời gian chạy
    ld.config.txt ld.config.vndk_lite.txt Đối với các thiết bị có cách ly không gian tên liên kết VNĐK-SP
    ld.config.legacy.txt ld.config.legacy.txt Đối với các thiết bị cũ chạy Android 7.x trở xuống
  • Xóa android.hardware.graphics.allocator@2.0.so .
  • phân vùng productodm được thêm vào.