Пространство имен компоновщика

Динамический компоновщик решает две задачи при проектировании Treble VNDK:

• Разделяемые библиотеки SP-HAL и их зависимости, включая библиотеки VNDK-SP, загружаются в процессы фреймворка. Должны быть предусмотрены механизмы предотвращения конфликтов символов.
• dlopen() и android_dlopen_ext() могут вводить некоторые зависимости времени выполнения, которые не видны во время сборки и которые трудно обнаружить с помощью статического анализа.

Эти две проблемы можно решить с помощью механизма пространств имён компоновщика . Этот механизм реализован в динамическом компоновщике. Он позволяет изолировать общие библиотеки в разных пространствах имён компоновщика, чтобы библиотеки с одинаковыми именами, но разными символами, не конфликтовали.

С другой стороны, механизм пространств имён компоновщика обеспечивает гибкость, позволяющую экспортировать некоторые общие библиотеки одним пространством имён компоновщика и использовать их другим. Эти экспортированные общие библиотеки могут стать интерфейсами прикладного программирования, доступными для других программ, скрывая детали своей реализации в пространствах имён компоновщика.

Например, /system/lib[64]/libcutils.so и /system/lib[64]/vndk-sp-${VER}/libcutils.so — это две общие библиотеки. Эти две библиотеки могут иметь разные символы. Они загружаются в разные пространства имён компоновщика, поэтому модули фреймворка могут зависеть от /system/lib[64]/libcutils.so , а общие библиотеки SP-HAL — от /system/lib[64]/vndk-sp-${VER}/libcutils.so .

С другой стороны, /system/lib[64]/libc.so — это пример публичной библиотеки, которая экспортируется пространством имён компоновщика и импортируется во многие пространства имён компоновщика. Зависимости /system/lib[64]/libc.so , такие как libnetd_client.so , загружаются в пространство имён, в котором находится /system/lib[64]/libc.so . Другие пространства имён не будут иметь доступа к этим зависимостям. Этот механизм инкапсулирует детали реализации, предоставляя при этом публичные интерфейсы.

Как это работает

Динамический компоновщик отвечает за загрузку общих библиотек, указанных в записях DT_NEEDED , или общих библиотек, указанных в аргументе dlopen() или android_dlopen_ext() . В обоих случаях динамический компоновщик находит пространство имён компоновщика, в котором находится вызывающий объект, и пытается загрузить зависимости в то же пространство имён компоновщика. Если динамический компоновщик не может загрузить общую библиотеку в указанное пространство имён компоновщика, он запрашивает экспортированные общие библиотеки у связанного пространства имён компоновщика .

Формат файла конфигурации

Формат файла конфигурации основан на формате INI-файла. Типичный файл конфигурации выглядит следующим образом:

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}

Файл конфигурации включает в себя:

• Несколько свойств сопоставления каталогов и разделов в начале для динамического компоновщика, чтобы выбрать эффективный раздел.
• Несколько разделов конфигурации пространств имен компоновщика:
  • Каждый раздел содержит несколько пространств имен (вершин графа) и несколько резервных ссылок между пространствами имен (дугами графа).
  • Каждое пространство имен имеет собственную изоляцию, пути поиска, разрешенные пути и настройки видимости.

В таблицах ниже подробно описывается значение каждого свойства.

Свойство сопоставления раздела каталога

Свойство	Описание	Пример
dir. name	Путь к каталогу, к которому применяется раздел [ name ] . Каждое свойство сопоставляет исполняемые файлы в каталоге с разделом конфигурации пространств имён компоновщика. Может быть два (или более) свойства с одинаковым name , но указывающие на разные каталоги.	dir.system = /system/bin dir.system = /system/xbin dir.vendor = /vendor/bin Это означает, что конфигурация, указанная в разделе [system] применяется к исполняемым файлам, которые загружаются либо из /system/bin , либо /system/xbin . Конфигурация, указанная в разделе [vendor] применяется к исполняемым файлам, загружаемым из /vendor/bin .

Свойства отношения

Свойство	Описание	Пример
additional. namespaces	Список дополнительных пространств имен, разделенных запятыми (в дополнение к пространству имен default ) для раздела.	additional. namespaces = sphal, vndk Это указывает на то, что в конфигурации [system] есть три пространства имен ( default , sphal и vndk ).
namespace. name . links	Список резервных пространств имен, разделенных запятыми. Если общая библиотека не найдена в текущем пространстве имён, динамический компоновщик пытается загрузить её из резервных пространств имён. Пространство имён, указанное в начале списка, имеет более высокий приоритет. Примечание: Резервные пространства имён не являются транзитивными. Например, пространство имён A ссылается на пространство имён B , а пространство имён B ссылается на пространство имён C. Если динамический компоновщик не может найти библиотеку в пространстве имён A , он выполняет поиск ТОЛЬКО в пространстве имён B. Он не выполняет поиск в пространстве имён C.	namespace. sphal. links = default, vndk Если общая библиотека или исполняемый файл запрашивают общую библиотеку, которая не может быть загружена в пространство имен sphal , динамический компоновщик пытается загрузить общую библиотеку из пространства имен default . И затем, если общую библиотеку невозможно загрузить и из пространства имен default , динамический компоновщик пытается загрузить общую библиотеку из пространства имен vndk . Наконец, если все попытки не увенчались успехом, динамический компоновщик возвращает ошибку.
namespace. name . link. other . shared_libs	Список общих библиотек, разделенных двоеточиями, которые можно искать в other пространствах имен, если эти библиотеки не удается найти в пространстве name . Это свойство нельзя использовать с namespace. name . link. other . allow_all_shared_libs . Примечание: Это свойство реализуется так же, как и файлы public.libraries.txt . Оба механизма управляют импортированными общими библиотеками, указывая ссылку с фильтром по имени библиотеки. Разница заключается в том, что ld.config.txt загружается динамическим компоновщиком, и все пространства имён создаются при запуске программы. В отличие от этого, libnativeloader создаёт пространство имён компоновщика при ответвлении процесса Zygote и его специализации для приложения. Пространство имён для собственных библиотек приложения имеет ссылку, которая допускает только имена библиотек, указанные в public.libraries.txt .	namespace. sphal. link. default. shared_libs = libc.so: libm.so Это означает, что резервная ссылка принимает только libc.so или libm.so в качестве запрошенного имени библиотеки. Динамический компоновщик игнорирует резервную ссылку sphal на пространство имён default , если запрошенное имя библиотеки не равно libc.so или libm.so .
namespace. name . link. other . allow_all_shared_libs	Логическое значение, указывающее, можно ли выполнить поиск всех общих библиотек в other пространстве имен, если эти библиотеки не могут быть найдены в пространстве name . Это свойство нельзя использовать с namespace. name . link. other . shared_libs .	namespace. vndk. link. sphal. allow_all_shared_libs = true Это означает, что все имена библиотек могут пройти через резервную ссылку из пространства имен vndk в sphal .

Свойства пространства имен

Свойство	Описание	Пример
namespace. name . isolated	Логическое значение, указывающее, должен ли динамический компоновщик проверять, где находится общая библиотека. Если isolated задано значение true , то могут быть загружены только общие библиотеки, находящиеся в одном из каталогов search.paths (исключая подкаталоги) или в одном из permitted.paths каталогов .paths (включая подкаталоги). Если isolated равно false (по умолчанию), динамический компоновщик не проверяет путь к общим библиотекам.	namespace. sphal. isolated = true Это означает, что в пространство имен sphal могут быть загружены только общие библиотеки из search.paths или permitted.paths .
namespace. name . search.paths	Список каталогов, разделенных двоеточиями, для поиска общих библиотек. Каталоги, указанные в search.paths , добавляются к имени запрашиваемой библиотеки, если вызовы функций dlopen() или записи DT_NEEDED не содержат полного пути. Каталог, указанный в начале списка, имеет более высокий приоритет. Если isolated имеет значение true , общие библиотеки, находящиеся в одном из каталогов search.paths (исключая подкаталоги), могут быть загружены независимо от свойства permitted.paths . Например, если search.paths равен /system/${LIB} , а permitted.paths пуст, то /system/${LIB}/libc.so может быть загружен, но /system/${LIB}/vndk/libutils.so загружен не может. Примечание: ${LIB} — встроенный плейсхолдер. Он заменяется на lib для 32-битных процессов и lib64 для 64-битных процессов.	namespace. default. search.paths = /system/${LIB} Это означает, что динамический компоновщик ищет общие библиотеки в /system/${LIB} .
namespace. name . asan.search.paths	Список каталогов, разделенных двоеточиями, для поиска общих библиотек, если включен AddressSanitizer (ASan) . namespace. name . search.paths игнорируется, если включен ASan .	namespace. default. asan.search.paths = /data/asan/system/${LIB}: /system/${LIB} Это означает, что при включении ASan динамический компоновщик сначала ищет /data/asan/system/${LIB} , а затем ищет /system/${LIB} .
namespace. name . permitted.paths	Список каталогов (включая подкаталоги), разделенных двоеточиями, в которые динамический компоновщик может загружать общие библиотеки (в дополнение к search.paths ), если isolated равно true . Также можно загрузить общие библиотеки, находящиеся в подкаталогах permitted.paths . Например, если permitted.paths — это /system/${LIB} , то можно загрузить как /system/${LIB}/libc.so , так и /system/${LIB}/vndk/libutils.so . Если isolated равно false , permitted.paths игнорируются и выдается предупреждение. Примечание: permitted.paths НЕ добавляется к именам запрошенных библиотек при поиске общей библиотеки динамическим компоновщиком. Его основное назначение — позволить программистам загружать общие библиотеки в изолированное пространство имён, указав полный путь к общей библиотеке.	namespace. default. permitted.paths = /system/${LIB}/hw Это означает, что общие библиотеки в /system/${LIB}/hw могут быть загружены в изолированное пространство имен default . Например, без permitted.paths libaudiohal.so не сможет загрузить /system/${LIB}/hw/audio.a2dp.default.so в пространство имен default .
namespace. name . asan.permitted.paths	Список каталогов, разделенных двоеточиями, в которые динамический компоновщик может загружать общие библиотеки, если включен ASan . namespace. name . permitted.paths игнорируется, если включен ASan .	namespace. default. asan.permitted.paths = /data/asan/system/${LIB}/hw: /system/${LIB}/hw Это означает, что при включении ASan общие библиотеки в /data/asan/system/${LIB}/hw или /system/${LIB}/hw могут быть загружены в изолированное пространство имен default .
namespace. name . visible	Логическое значение, указывающее, может ли программа (кроме libc ) получить дескриптор пространства имен компоновщика с помощью android_get_exported_namespace() и открыть общую библиотеку в пространстве имен компоновщика, передав дескриптор в android_dlopen_ext() . Если visible имеет true , android_get_exported_namespace() всегда возвращает дескриптор, если пространство имен существует. Если visible имеет значение false (по умолчанию), android_get_exported_namespace() всегда возвращает NULL независимо от наличия пространства имён. Общие библиотеки могут быть загружены в это пространство имён только в том случае, если (1) они запрошены другим пространством имён компоновщика, имеющим резервную ссылку на это пространство имён, или (2) они запрошены другими общими библиотеками или исполняемыми файлами в этом пространстве имён.	namespace. sphal. visible = true Это указывает на то, что android_get_exported_namespace("sphal") может возвращать допустимый дескриптор пространства имен компоновщика.

Создание пространства имен компоновщика

В Android 11 конфигурация компоновщика создаётся во время выполнения в каталоге /linkerconfig вместо использования обычных текстовых файлов в ${android-src}/system/core/rootdir/etc . Конфигурация генерируется во время загрузки на основе среды выполнения, которая включает в себя следующие элементы:

• Если устройство поддерживает VNDK
• Целевая версия VNDK раздела поставщика
• Версия VNDK раздела продукта
• Установленные модули APEX

Конфигурация компоновщика создаётся путём разрешения зависимостей между пространствами имён компоновщика. Например, если в модулях APEX есть обновления, включающие обновления зависимостей, конфигурация компоновщика генерируется с учётом этих изменений. Подробнее о создании конфигурации компоновщика можно узнать в файле ${android-src}/system/linkerconfig .

Изоляция пространства имен компоновщика

Существует три типа конфигурации. В зависимости от значений PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACES и BOARD_VNDK_VERSION в BoardConfig.mk соответствующая конфигурация генерируется во время загрузки.

PRODUCT_TREBLE_ LINKER_NAMESPACES	BOARD_VNDK_ VERSION	Выбранная конфигурация	Требование СУДС
true	current	VNDK	Обязательно для устройств с Android 9 и выше.
	Пустой	VNDK Lite	Обязательно для устройств с Android 8.x
false	Пустой	Legacy	Для устройств без высоких частот

Конфигурация VNDK Lite изолирует общие библиотеки SP-HAL и VNDK-SP. В Android 8.0 это должен быть файл конфигурации для динамического компоновщика, если PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACES имеет true .

Конфигурация VNDK также изолирует общие библиотеки SP-HAL и VNDK-SP. Кроме того, эта конфигурация обеспечивает полную изоляцию динамического компоновщика. Она гарантирует, что модули в системном разделе не будут зависеть от общих библиотек в разделах поставщика и наоборот.

В Android 8.1 и выше конфигурация VNDK является конфигурацией по умолчанию, и настоятельно рекомендуется включить полную изоляцию динамического компоновщика, установив BOARD_VNDK_VERSION в current .

Конфигурация VNDK

Внимание: В этом разделе содержатся ссылки на библиотеки RenderScript. Начиная с Android 12, API RenderScript устарели. Они продолжат работать , но ожидается, что производители устройств и компонентов со временем прекратят поддержку аппаратного ускорения. Чтобы в полной мере воспользоваться возможностями ускорения на GPU, AOSP рекомендует перейти с RenderScript .

Конфигурация VNDK изолирует зависимости общих библиотек между системным разделом и разделами поставщика. По сравнению с конфигурациями, упомянутыми в предыдущем подразделе, различия заключаются в следующем:

• Рамочные процессы

  • Создаются пространства имен default , vndk , sphal и rs .
  • Все пространства имен изолированы.
  • Системные общие библиотеки загружаются в пространство имен default .
  • SP-HAL загружаются в пространство имен sphal .
  • Общие библиотеки VNDK-SP загружены в пространство имен vndk .

• Процессы поставщиков

  • Создаются пространства имен default , vndk и system .
  • Пространство имен default изолировано.
  • Общие библиотеки поставщика загружаются в пространство имен default .
  • Общие библиотеки VNDK и VNDK-SP загружаются в пространство имен vndk .
  • LL-NDK и его зависимости загружаются в system пространство имен.

Взаимосвязь между пространствами имен компоновщика проиллюстрирована ниже.

Рисунок 1. Изоляция пространства имен компоновщика (конфигурация VNDK).

На изображении выше LL-NDK и VNDK-SP обозначают следующие общие библиотеки:

• ЛЛ-НДК
  • 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
• ВНДК-СП
  • [e-mail]
  • [e-mail]
  • [e-mail]
  • [e-mail]
  • 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

Более подробную информацию можно найти в файле /linkerconfig/ld.config.txt устройства.

Конфигурация VNDK Lite

Начиная с Android 8.0, динамический компоновщик настроен на изоляцию общих библиотек SP-HAL и VNDK-SP, чтобы их символы не конфликтовали с другими общими библиотеками фреймворка. Связь между пространствами имён компоновщика показана ниже.

Рисунок 2. Изоляция пространства имен компоновщика (конфигурация VNDK Lite)

LL-NDK и VNDK-SP обозначают следующие общие библиотеки:

• ЛЛ-НДК
  • libEGL.so
  • libGLESv1_CM.so
  • libGLESv2.so
  • libc.so
  • libdl.so
  • liblog.so
  • libm.so
  • libnativewindow.so
  • libstdc++.so (нет в конфигурации)
  • libsync.so
  • libvndksupport.so
  • libz.so (перенесено в VNDK-SP в конфигурации)
• ВНДК-СП
  • [e-mail]
  • [e-mail]
  • [e-mail]
  • [e-mail]
  • libbase.so
  • libc++.so
  • libcutils.so
  • libhardware.so
  • libhidlbase.so
  • libhidlmemory.so
  • libhidltransport.so
  • libhwbinder.so
  • libion.so
  • libutils.so

В таблице ниже приведен список конфигурации пространств имен для процессов фреймворка, взятый из раздела [system] в конфигурации VNDK Lite.

Пространство имен	Свойство	Ценить
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	ЛЛ-НДК
	link.vndk.shared_libs	ВНДК-СП
	link.rs.shared_libs	libRS_internal.so
vndk (для VNDK-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	ЛЛ-НДК
rs (для 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 (для скомпилированного ядра RS)
	isolated	true
	visible	true
	links	default,vndk
	link.default.shared_libs	ЛЛ-НДК libmediandk.so libft2.so
	link.vndk.shared_libs	ВНДК-СП

В таблице ниже представлена ​​конфигурация пространств имен для процессов поставщика, взятая из раздела [vendor] в конфигурации VNDK Lite.

Пространство имен	Свойство	Ценить
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/${LIB} (устарело) /product/${LIB} (устарело)
	isolated	false

Более подробную информацию можно найти в файле /linkerconfig/ld.config.txt устройства.

История документа

Изменения Android 11

• В Android 11 статические файлы ld.config.*.txt удаляются из кодовой базы, и вместо этого LinkerConfig генерирует их во время выполнения.

Изменения Android 9

• В Android 9 пространство имен компоновщика vndk добавлено к процессам поставщика, а общие библиотеки VNDK изолированы от пространства имен компоновщика по умолчанию.
• Замените PRODUCT_FULL_TREBLE на более конкретный PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACES .
• Android 9 изменяет названия следующих файлов конфигурации динамического компоновщика.
  

  Андроид 8.x	Андроид 9	Описание
  ld.config.txt.in	ld.config.txt	Для устройств с изоляцией пространства имен компоновщика времени выполнения
  ld.config.txt	ld.config.vndk_lite.txt	Для устройств с изоляцией пространства имен компоновщика VNDK-SP
  ld.config.legacy.txt	ld.config.legacy.txt	Для устаревших устройств под управлением Android 7.x или ниже

• Удалить [e-mail] .
• Добавлены разделы product и odm .