[Android O] Camera 服务启动流程简析前言Camera 服务启动流程概览CameraProvider 的启动与注册CameraService 的启动与初始化CameraProvider 的初始化小结

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我是靠谱客的博主和谐唇膏，最近开发中收集的这篇文章主要介绍[Android O] Camera 服务启动流程简析前言Camera 服务启动流程概览CameraProvider 的启动与注册CameraService 的启动与初始化CameraProvider 的初始化小结，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

前言

去年正式进入框架组的时候，啥也不会，瞎jb分析了一通 Android N 上面的 Camera 相关流程。其实基本上都是跟着别人的分析日志看代码，然后按照自己的理解记了些笔记而已。

不过当时感觉受益匪浅，并且后来在项目开发、维护的时候，很多相关的内容都派上了用场。

从正式进入项目到现在大概有 10 个月了吧，其中大概有一半时间在 Android N 上填坑，另一半就是填 Android O 上的坑了（虽然这些坑基本上都是自己人挖的）。现在终于感觉自己对 Android Camera 这块的架构也有一定的认识了。

然而，公司业务要往 HAL3 上迁移了，又要重新开始学习 Camera 流程了……
不过现在的我已经有一定的能力，可以自己跟踪流程去分析了。趁此机会，我就从比较简单的 Camera 服务启动流程开始，锻炼锻炼分析代码、抽象出主干思想的功力吧。

Camera 服务启动流程概览

在 Android O 中，系统启动时，就会启动 CameraProvider 服务。它将 Camera HAL 从 cameraserver 进程中分离出来，作为一个独立进程 android.hardware.camera.provider@2.4-service 来控制 HAL。
这两个进程之间通过 HIDL 机制进行通信。

这样的改动源自于 Android O 版本加入的 Treble 机制，它的主要功能（如下图所示）是将 service 与 HAL 隔离，以方便 HAL 部分进行独立升级。这其实和 APP 与 Framework 之间的 Binder 机制类似，通过引入一个进程间通信机制而针对不同层级进行解耦（从 Local call 变成了 Remote call）。
Alt text
（这个图是部门里的大佬给的…）

如此一来 Camera 服务的启动流程就变得有些复杂了，但是最核心的部分其实没变，最终都要从动态库中获取连接 HAL 的结构，并保存下来以备未来对 Camera 设备进行操作。
这几天跟了一下代码流程，大概总结了一下 cameraserver 与 provider 这两个进程启动、初始化的调用逻辑，如下图。
@图. 主要调用步骤总览

总体逻辑顺序：

provider 进程启动，注册；
cameraserver 进程启动，注册，初始化；
cameraserver 获取远端 provider（此时实例化 CameraProvider 并初始化）。

上图中，实线箭头是调用关系。左边是 cameraserver 进程中的动作，右边则是 provider 进程中的动作，它们之间通过 ICameraProvider 联系在了一起，而这个东西与 HIDL 相关，我们可以不用关心它的实现方式。

由图可见：

cameraserver 一侧，Cameraservice 类依旧是主体。它通过 CameraProviderManager 来管理对 CameraProvider 的操作。此处初始化的最终目的是连接上 CameraProvider。
provider 一侧，最终主体是 CameraProvider。初始化最终目的是得到一个 mModule，通过它可以直接与 HAL 接口定义层进行交互。

至此，我们就能对 Android O 上的 Camera 服务启动流程有一个大致的了解。但由于我个人功力尚浅，目前只能理解到这个地步，还无法轻易抽象出更容易理解的框架，所以图片中的流程还是比较凌乱的，可能需要对照相应代码才能理解。

下面是我分析代码时的一些笔记，有需要可以对照上图中的流程看看。

CameraProvider 的启动与注册

这个服务进程的启动很简单，主要动作是注册该 CameraProvider，以便 CameraServer 启动时能找到它。需要注意的是，此时 CameraProvider 还未实例化与初始化。

Service.cpp

文件位置：hardwareinterfacescameraprovider2.4default

看代码：

第 6 行：与 /dev/vndbinder 进行某种关联，注释表明 Camera HAL 可能会通过它与其它 vendor 组件进行通信。
第 7 行：创建默认为直通模式（passthrough）的 CameraProvider 服务实现。

int main()
{
    ALOGI("Camera provider Service is starting.");
    // The camera HAL may communicate to other vendor components via
    // /dev/vndbinder
    android::ProcessState::initWithDriver("/dev/vndbinder");
    return defaultPassthroughServiceImplementation<ICameraProvider>("legacy/0", /*maxThreads*/ 6);
}

LegacySupport.h

文件路径：systemlibhidltransportincludehidl

该函数做了这些事：

第 5 行：配置 RPC 线程池（当前设置最大线程为 6）。
第 6 行：将 Interface（即 CameraProvider）以入参 legacy/0 为名注册到相应的管理服务中。
第 12 行：连接到线程池。

template<class Interface>
__attribute__((warn_unused_result))
status_t defaultPassthroughServiceImplementation(std::string name,
                                            size_t maxThreads = 1) {
    configureRpcThreadpool(maxThreads, true);
    status_t result = registerPassthroughServiceImplementation<Interface>(name);

    if (result != OK) {
        return result;
    }

    joinRpcThreadpool();
    return 0;
}

CameraService 的启动与初始化

一般来说应该是 Provider 服务先启动，然后 Cameraserver 再启动，并 ”连接“ 到 Provider。
前面已经分析了 Provider 的启动，现在就来看看 Cameraserver 的启动流程。

main_cameraserver.cpp

文件位置：frameworksavcameracameraserver

关于线程池配置的部分就忽略吧，主要关注第 11 行，在该进程中实例化了 CameraService。
实例化只有简单的一行代码，但实例化的过程并不那么简单。这个 instantiate() 接口并不是定义在 CameraService 类中的，而是定义在 BinderService 类里（而 CameraService 继承了它）。在此处，它的作用是创建一个 CameraService（通过 new 的方式），并将其加入到 ServiceManager 中（注意，在这一过程中，CameraService 被强指针引用了）。

int main(int argc __unused, char** argv __unused)
{
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

    // Set 3 threads for HIDL calls
    hardware::configureRpcThreadpool(3, /*willjoin*/ false);

    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
    CameraService::instantiate();
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}

CameraService.cpp

文件位置：frameworksavservicescameralibcameraservice

由于首次被强指针引用时，就会调用 onFirstRef() 函数执行初始化之类的业务逻辑，所以现在就看看 CameraService 在此处实现了什么逻辑。

onFirstRef

根据 12~ 17 行可以知道，初始化的主要逻辑实现应该在 enumerateProviders() 函数中。
而最后在 19 行调用一个 ping 函数，可能是在尝试连接到服务代理吧，不管它。

void CameraService::onFirstRef()
{
    ALOGI("CameraService process starting");

    BnCameraService::onFirstRef();

    // Update battery life tracking if service is restarting
    BatteryNotifier& notifier(BatteryNotifier::getInstance());
    notifier.noteResetCamera();
    notifier.noteResetFlashlight();

    status_t res = INVALID_OPERATION;

    res = enumerateProviders();
    if (res == OK) {
        mInitialized = true;
    }

    CameraService::pingCameraServiceProxy();
}

enumerateProviders

函数内容略多，所以只截取需要重点关注的部分。
首先将 CameraProviderManager 实例化（第 2 行），然后调用 initialize() 接口将其初始化（第 3 行），传入的参数是 this 指针，指向当前 CameraService 实例的地址。

if (nullptr == mCameraProviderManager.get()) {
    mCameraProviderManager = new CameraProviderManager();
    res = mCameraProviderManager->initialize(this);
    if (res != OK) {
        ALOGE("%s: Unable to initialize camera provider manager: %s (%d)",
                __FUNCTION__, strerror(-res), res);
        return res;
    }
}

CameraProviderManager.cpp

文件位置：frameworksavservicescameralibcameraservicecommon

initialize

在分析具体实现之前，可以先看看它在头文件中的声明：

用于初始化管理器，并给它设置一个状态监听（即 CameraService 实例）。选择性地接受一个与服务交互的代理。
默认的代理通过 Hardware 服务管理器进行通信。备用的代理可以用来进行测试。代理的生命周期必须要超过管理器的生命周期。
注意到在 enumerateProviders 中调用该接口时，只有一个入参，说明当前用的是默认代理。

    /**
     * Initialize the manager and give it a status listener; optionally accepts a service
     * interaction proxy.
     *
     * The default proxy communicates via the hardware service manager; alternate proxies can be
     * used for testing. The lifetime of the proxy must exceed the lifetime of the manager.
     */
    status_t initialize(wp<StatusListener> listener,
            ServiceInteractionProxy *proxy = &sHardwareServiceInteractionProxy);

接下来看看具体实现的逻辑：

第 11~19 行：通过服务代理作出一个注册动作。根据注释，注册会触发一个给所有已知 Provider 进行通知的动作。
第 22 行：这是我们主要关注的函数。注释翻译过来是这样，看看这是否为一个直通的 HAL，如果不是也没关系。注意传入的参数 kLegacyProviderName，在文件开头有它的定义，即为字符串 legacy/0。

status_t CameraProviderManager::initialize(wp<CameraProviderManager::StatusListener> listener,
        ServiceInteractionProxy* proxy) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mInterfaceMutex);
    if (proxy == nullptr) {
        ALOGE("%s: No valid service interaction proxy provided", __FUNCTION__);
        return BAD_VALUE;
    }
    mListener = listener;
    mServiceProxy = proxy;

    // Registering will trigger notifications for all already-known providers
    bool success = mServiceProxy->registerForNotifications(
        /* instance name, empty means no filter */ "",
        this);
    if (!success) {
        ALOGE("%s: Unable to register with hardware service manager for notifications "
                "about camera providers", __FUNCTION__);
        return INVALID_OPERATION;
    }

    // See if there's a passthrough HAL, but let's not complain if there's not
    addProviderLocked(kLegacyProviderName, /*expected*/ false);

    return OK;
}

addProviderLocked

这个函数主要作用是将找到的这个 Provider 通过 ProviderInfo 记录下来并初始化。

第 2~8 行：检查已知的 Provider 中是否已有名为 legacy/0 的。
第 10~21 行：根据 legacy/0 从服务代理处获取 CameraProvider 接口，这里需要特别注意，因为此处真正地初始化了对应的 CameraProvider（怎么就在这初始化了？下一节继续分析）。
第 23~28 行：通过 ProviderInfo 来保存当前 Provider 相关信息。
第 30 行：记录当前 Provider。

status_t CameraProviderManager::addProviderLocked(const std::string& newProvider, bool expected) {
    for (const auto& providerInfo : mProviders) {
        if (providerInfo->mProviderName == newProvider) {
            ALOGW("%s: Camera provider HAL with name '%s' already registered", __FUNCTION__,
                    newProvider.c_str());
            return ALREADY_EXISTS;
        }
    }

    sp<provider::V2_4::ICameraProvider> interface;
    interface = mServiceProxy->getService(newProvider);

    if (interface == nullptr) {
        if (expected) {
            ALOGE("%s: Camera provider HAL '%s' is not actually available", __FUNCTION__,
                    newProvider.c_str());
            return BAD_VALUE;
        } else {
            return OK;
        }
    }

    sp<ProviderInfo> providerInfo =
            new ProviderInfo(newProvider, interface, this);
    status_t res = providerInfo->initialize();
    if (res != OK) {
        return res;
    }

    mProviders.push_back(providerInfo);

    return OK;
}

CameraProvider 的初始化

在 CameraService 的初始化过程中，CameraProvider 才开始进行初始化，只不过这个初始化是通过服务代理进行远端调用而进行的。

在 CameraProviderManager::addProviderLocked 函数的实现逻辑中，调用了 ICameraProvider::getService 接口，该接口最终会调用到一个名为 HIDL_FETCH_ICameraProvider 的函数。

CameraProvider.cpp

文件位置：hardwareinterfacescameraprovider2.4default

HIDL_FETCH_ICameraProvider

若传入的参数是 legacy/0，则创建一个 CameraProvider 实例（构造函数中调用了它自身的初始化函数）并返回相应指针给函数调用者。

ICameraProvider* HIDL_FETCH_ICameraProvider(const char* name) {
    if (strcmp(name, kLegacyProviderName) != 0) {
        return nullptr;
    }
    CameraProvider* provider = new CameraProvider();
    if (provider == nullptr) {
        ALOGE("%s: cannot allocate camera provider!", __FUNCTION__);
        return nullptr;
    }
    if (provider->isInitFailed()) {
        ALOGE("%s: camera provider init failed!", __FUNCTION__);
        delete provider;
        return nullptr;
    }
    return provider;
}

initialize

整个函数实现比较冗长，只贴出我们需要关注的部分分析。

第 1~7 行：需要注意 rawModule 这个指针指向的结构，通过 hw_get_module 函数获取到它的实例（从相应的 Camera HAL 动态库中加载得到）。实际上这个结构就是连接到 HAL 层的关键点，通过它就可以调用到 HAL 中的一些函数。
（关于 hw_get_module，我以前分析过 Android N 上相关的逻辑，在 O 上其实没有很大改动，如果要详细了解可以去看看那篇文章）
第 9~15 行：基于 rawModule 创建 CameraModule 实例并初始化。之后都是通过 mModule 来对 HAL 进行操作的。（其实 CameraModule 是对于 camera_module_t 的一层封装，诸如 init、open 这样的操作，实际上都是通过调用 camera_module_t 结构中函数指针指向的 HAL 层的具体实现函数来完成的）
执行完这个函数，CameraProvider 也就随之初始化完成了。

camera_module_t *rawModule;
int err = hw_get_module(CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID,
        (const hw_module_t **)&rawModule);
if (err < 0) {
    ALOGE("Could not load camera HAL module: %d (%s)", err, strerror(-err));
    return true;
}

mModule = new CameraModule(rawModule);
err = mModule->init();
if (err != OK) {
    ALOGE("Could not initialize camera HAL module: %d (%s)", err, strerror(-err));
    mModule.clear();
    return true;
}
ALOGI("Loaded "%s" camera module", mModule->getModuleName());

小结

在 Android O 之前，Service 与 HAL 的耦合比较严重，而现在 Google 通过 HIDL 这个进程通信机制将他们分隔成两个进程，这使得 Service 与 HAL 之间的通路建立过程变得复杂了一些。
本文对 Android O 上，这两个进程的启动与初始化流程进行了简单的分析。总体来说是如下逻辑顺序：

android.hardware.camera.provider@2.4-service 进程启动，仅注册 Provider；
cameraserver 进程启动，实例化 CameraService，并注册到 ServiceManager 中；
由于强指针首次引用，CameraService::onFirstRef() 被调用，相当于进行初始化；
在 CameraService 初始化过程中，通过 CameraProviderManager 来获取已注册的 Provider，并实例化、初始化 CameraProvider；
CameraProvider 初始化过程中，从动态库中加载了 HAL 层的关键结构，并将其封装到 CameraModule 中；
将获取到的 CameraProvider 保存在 ProviderInfo 中，以便后续的使用。

这其实就相当于 Android N 之前，整个 cameraserver 的启动流程。殊途同归，最后都是通过 CameraModule 及其内部的 camera_module_t 连接到 Camera HAL。

最后

以上就是和谐唇膏为你收集整理的[Android O] Camera 服务启动流程简析前言Camera 服务启动流程概览CameraProvider 的启动与注册CameraService 的启动与初始化CameraProvider 的初始化小结的全部内容，希望文章能够帮你解决[Android O] Camera 服务启动流程简析前言Camera 服务启动流程概览CameraProvider 的启动与注册CameraService 的启动与初始化CameraProvider 的初始化小结所遇到的程序开发问题。

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本文分类：Android-Camera-工作相关
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发布日期：2023-06-25 18:35:01
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[Android O] Camera 服务启动流程简析前言Camera 服务启动流程概览CameraProvider 的启动与注册CameraService 的启动与初始化CameraProvider 的初始化小结

概述

前言

Camera 服务启动流程概览

CameraProvider 的启动与注册

Service.cpp

LegacySupport.h

CameraService 的启动与初始化

main_cameraserver.cpp

CameraService.cpp

onFirstRef

enumerateProviders

CameraProviderManager.cpp

initialize

addProviderLocked

CameraProvider 的初始化

CameraProvider.cpp

HIDL_FETCH_ICameraProvider

initialize

小结

最后

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[Android O] Camera 服务启动流程简析前言Camera 服务启动流程概览CameraProvider 的启动与注册CameraService 的启动与初始化CameraProvider 的初始化小结

概述

前言

Camera 服务启动流程概览

CameraProvider 的启动与注册

Service.cpp

LegacySupport.h

CameraService 的启动与初始化

main_cameraserver.cpp

CameraService.cpp

onFirstRef

enumerateProviders

CameraProviderManager.cpp

initialize

addProviderLocked

CameraProvider 的初始化

CameraProvider.cpp

HIDL_FETCH_ICameraProvider

initialize

小结

最后

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