Framework 添加新的 系统服务

前言

想自己 添加 一个新的 系统服务,看看是否能实现,加深理解及学以致用。于是有了下文。
开发环境:
Android SDK 31 (Android12 平台)

总体涉及修改的文件

1. 新增的服务

(1) 服务AIDL文件,定义服务的接口:
frameworks/base/core/java/android/app/IDemoManager.aidl
(2) 服务管理类,提供给客户端调用,以访问 服务端的接口 (即持有 服务端 的引用, Binder 引用)
frameworks/base/core/java/android/app/DemoManager.java
(3) 服务实现类, 实现AIDL 文件
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/DemoManagerService.java

2. 创建 及 启动服务 涉及的修改

(1) 定义服务的标识
frameworks/base/core/java/android/content/Context.java
(2) 创建 及 启动 服务
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
(3)创建服务管理类(可同时获取服务端的代理对象,由服务管理对象持有)
frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java

3. SELinux sepolicy 的权限 修改

device/qcom/sepolicy/…/service.te
device/qcom/sepolicy/…/service_contexts
*备注: 其中路径中的 … 表示可能不同厂商的实际路径不一致, 参考项目的目录配置

4. 其它平台限制的修改

根据 异常log分析,添加对应 修改 即可, 例如 ServiceManager.addService可能还有其它限制,如白名单service等

具体实现过程

1. 新增 服务

1.1 服务AIDL文件:IDemoManager.aidl , 定义接口
方便起见,我们是添加在 android.app 包中 (平台可能会限制我们添加到自定义的目录)
这里仅 声明了 一个 plus 函数,实现对两个 int 值的加法, 并返回 int 值的结果, 相当简单

// IDemoManager.aidl
package android.app;

// Declare any non-default types here with import statements

interface IDemoManager {
    
    
    int plus(int a, int b);
}

1.2 服务管理类: DemoManager.java
这里是参考 ActivityManager 源码的实现, 获取 服务的 代理对象(Binder引用) 时,使用了 单例模式;
Context.DEMO_SERVICE 是新增服务的 标识, 见下面的 Context.java 的修改;
提供两个方法, 静态方法 plus 和 非静态方法 plusA, 最终调用的都是 服务端的 plus 方法;

package android.app;

import android.annotation.SystemService;

import android.content.Context;
import android.compat.annotation.UnsupportedAppUsage;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.os.ServiceManager;
import android.util.Log;
import android.util.Singleton;

@SystemService(Context.DEMO_SERVICE)
public class DemoManager {
    
    
    private static String TAG = "DemoManager";

    /**
     * @hide
     */
    @UnsupportedAppUsage
    public static IDemoManager getService() {
    
    
        return IDemoManagerSingleton.get();
    }

    @UnsupportedAppUsage
    private static final Singleton<IDemoManager> IDemoManagerSingleton =
            new Singleton<IDemoManager>() {
    
    
                @Override
                protected IDemoManager create() {
    
    
                    final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.DEMO_SERVICE);
                    final IDemoManager am = IDemoManager.Stub.asInterface(b);
                    return am;
                }
            };

    public static int plus(int a, int b) throws RemoteException {
    
    
        Log.d(TAG, "plus");
        return getService().plus(a, b);
    }

    public int plusA(int a, int b) throws RemoteException {
    
    
        Log.d(TAG, "plusA");
        return getService().plus(a, b);
    }


    /**
     * @hide
     */
    public DemoManager() {
    
    
    }
}

1.3 服务实现类: DemoManagerService.java
继承IDemoManager.Stub,实现接口;
内部静态类 Lifecycle 继承了 SystemService, 则可由 系统 管理它的生命周期 (启动、添加到SericeManager等); (不熟悉的可以看 SystemServie 的源码)
Context.DEMO_SERVICE 是新增服务的 标识, 见下面的 Context.java 的修改

package com.android.server;

import android.app.IDemoManager;
import android.content.Context;
import android.os.RemoteException;
import android.util.Log;

import com.android.server.SystemService;

import androidx.annotation.NonNull;

public class DemoManagerService extends IDemoManager.Stub{
    
    
    private static String TAG = "DemoManagerService";

    @Override
    public int plus(int a, int b) throws RemoteException {
    
    
        Log.d(TAG, "plus - a=" + a + ", b=" + b);
        return a + b;
    }

    public static final class Lifecycle extends SystemService {
    
    
        private final DemoManagerService mService;

        public Lifecycle(Context context) {
    
    
            super(context);
            mService = new DemoManagerService();
            Log.d(TAG, "Lifecycle create");
        }

        @Override
        public void onStart() {
    
    
            Log.d(TAG, "Lifecycle onStart start");
            publishBinderService(Context.DEMO_SERVICE, mService);
            Log.d(TAG, "Lifecycle onStart continue");
            mService.start();
            Log.d(TAG, "Lifecycle onStart end");
        }

        @Override
        public void onBootPhase(int phase) {
    
    

        }

//        @Override
//        public void onUserStopped(@NonNull TargetUser user) {
    
    
//        }

        public DemoManagerService getService() {
    
    
            return mService;
        }
    }

    private void start() {
    
    
        //todo
    }
}

2. 创建 及 启动 服务

2.1 Context.java
定义 服务的 唯一标识

public static final String DEMO_SERVICE = "demo";

2.2 SystemServer.java
在startOtherServices() 方法中, 启动服务
务必加上 try-catch, 否则,一旦发生异常, 例如SEPolicy限制添加 该 service而抛出 SecurityException, 则会导致 system_server进程挂掉,设备无法开机!!!

private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
    
    
        // 省略一万行
        t.traceBegin("StartDemoManagerService");
        try {
    
    
            mSystemServiceManager.startService(DemoManagerService.Lifecycle.class);
        } catch (Throwable e) {
    
    
            reportWtf("starting DemoManagerService", e);
        }
        t.traceEnd();

2.3 SystemServiceRegistry.java
在静态代码块中,新增代码 注册 服务管理 类 对象

@SystemApi
public final class SystemServiceRegistry {
    
    
    // 省略一万行
    static {
    
    
       // 省略一万行
       registerService(Context.DEMO_SERVICE, DemoManager.class,
                new CachedServiceFetcher<DemoManager>() {
    
    
            @Override
            public DemoManager createService(ContextImpl ctx) {
    
    
                return new DemoManager();
            }});

3.SEPolicy 权限修改

SEPolicy 简单可以理解为 Linux 为了 控制 系统服务 的访问权限,
ServiceManager 仅能访问特定类型的服务, 因此 新增的 服务必须声明为 对应的类型!!!
例如在上面修改的基础上,运行不起效,日志提示以下错误信息:

audit:                      avc:  denied  {
    
     add } for pid=1222 uid=1000 name=demo scontext=u:r:system_server:s0 tcontext=u:object_r:default_android_service:s0 tclass=service_manager permissive=0
即不允许 在 system_server 中, 通过 service_manager 获取到 服务demo(它的类型为: u:object_r:default_android_service:s0) 

则,需要进行以下的修改
3.1 service.te 新增服务 类型
在该文件后面新增:

type demo_service,         system_api_service, system_server_service, service_manager_type;

这里定义服务类型, 服务名最好对应 新增服务 的标识(Context.java —> DEMO_SERVICE = “demo”),
因此这里我们定义了:
服务名:demo_service
类型:system_api_service, system_server_service, service_manager_type
3.2 service_contexts 设置服务上下文 类型
在该文件后面新增:

demo                  u:object_r:demo_service:s0

这里为 新增的服务demo 设置类型为: u:object_r:demo_service:s0,
需要特别注意的是, demo 是对应Context.java 新增的:

public static final String DEMO_SERVICE = "demo";

demo_service 为在 service.te 定义的类型, 必须一一对应,否则无效!!!
则可以得出结论: ServiceManager 访问的类型,必须是 在 service.te 里定义的 类型

4.其它修改

一般是与平台限制有关,
如ServiceManager addService 时提示 仅允许 白名单的service, 按提示 加入 白名单即可

又例如在 DemoManager 获取 service (即使用ServiceManager getService)时报错:

15:41:46.698  4689   4689   DemoManager:             plusA
15:41:46.705  696    795    audit:                   avc:  denied  {
    
     find } for pid=4689 uid=10320 name=demo scontext=u:r:untrusted_app:s0:c64,c257,c512,c768 tcontext=u:object_r:demo_service:s0 tclass=service_manager permissive=0
15:41:46.705  696    795    servicemanager:          demo : getService has failed, permission denied.

此时可尝试在 untrusted_app.te 中添加:

allow untrusted_app demo_service:service_manager find;

大概意识是, 允许untrusted_app 通过 service_manager 获取到我们新增的服务 demo_service
( demo_service是我们在service.te 新增的服务类型)

5. 客户端使用

只需根据 Context.getSystemService 获取到 DemoManager,然后调用对应plusA 方法即可

import android.app.DemoManager;

.....
    private DemoManager mDemoManager;
     
    mDemoManager = (DemoManager) mContext.getSystemService(Context.DEMO_SERVICE);
    Log.d(TAG, " mDemoManager="+mDemoManager);
    if (mDemoManager != null ) {
    
    
        try {
    
    
            int result = mDemoManager.plusA(2,3);
            Log.d(TAG, "result="+result);
        } catch(Exception e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

务创建、启动 即 使用 日志打印:

03-31 06:11:43.985  1243  1243 I SystemServerTiming: StartDemoManagerService
03-31 06:11:43.985  1243  1243 I SystemServiceManager: Starting com.android.server.DemoManagerService$Lifecycle
03-31 06:11:43.987  1243  1243 D DemoManagerService: Lifecycle create
03-31 06:11:43.987  1243  1243 D DemoManagerService: Lifecycle onStart start

03-31 06:11:43.988   696   795 I servicemanager: Adding 'u:r:system_server:s0' service (demo:1243)

03-31 06:11:43.988  1243  1243 D DemoManagerService: Lifecycle onStart continue
03-31 06:11:43.988  1243  1243 D DemoManagerService: Lifecycle onStart end
03-31 06:11:43.988  1243  1243 D SystemServerTiming: StartDemoManagerService took to complete: 3ms

14:15:08.034  10415  10415  SampleApp mDemoManager=android.app.DemoManager@e8bd8a2
14:15:08.038  10415  10415  SampleApp  result=5

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