Android keep alive the history of the strongest ideas: in-depth analysis of the process of eternal life TIM Tencent Technology

1 Introduction

With the escalation of the Android system, real-time communication network technology group and the community of IM and push the development of programmers, to keep alive the process of getting this thing is pessimistic, after all, the system limits on all kinds of Black & keep alive the more for more, and want to go beyond Zhi elbow system, more and more difficult.

But keep alive it like aftertaste after the "passion", is always to pass up, but not willing to give up. So, in addition to the articles like " 2020 a, Android backstage keep alive still play it? I realized how elegant look! "Such a serious whitelist way, not serious" black technology "whether there is room to play?

The answer is yes, "black technology" is still room to play. Not a "black technology" No, but technology is not in place.

TIM is the keep-alive study of a chance, found in the Safety Center closed down its situation since the start of the function, a key clean, forceful cleaning and other major strokes can not completely kill TIM, since the launch of the system failed to intercept TIM stop of eternal life, which aroused my curiosity, so there was this article.

This article from the Andriod system level for your in-depth analysis Tencent TIM superior ability to keep alive this IM application, I hope to give you more inspiration Android respect.

* Particular that: technical study and analysis of this paper, uses only technology enthusiasts to learn, do not for illegal purposes.

The expansion of knowledge: What Tencent TIM that? (The following text from Baidu Encyclopedia)

TIM is Tencent released in November 2016 multi-platform IM client application. TIM is a basic version of the QQ chat on the light to join the cooperative office support services, you can log QQ, and friends, message synchronization, etc., suitable for office use.

(This article published in sync: http://www.52im.net/thread-2893-1-1.html )

2, the author 

Yuan Huihui: May 2019 joined byte beating Mobile Platforms. He graduated from Xi'an Electronic Science and Technology big, worked millet, Lenovo, IBM.

Prior experience is mainly engaged in the research and development of Android mobile phone system, during MIUI millet system on a working group responsible for the millet phone Android Framework architecture optimization, system stability, technical pre-research, platform construction work. Keen to study Android system kernel technology has a profound understanding and rich experience on the Android system framework, written nearly 200 articles of high quality, has been invited to participate in the industry's Android technology conference speech.

3, keeping alive Technology Review

Android keep alive the evolution of technology, it can be divided into several stages.

The first stage: that is, a variety of age the prevalence of "black technology", such as a Q out out of 1 pixel, silent background music (APP on a sports pedometer done) and so on.

Some typical at this stage of the main technical means, which can be seen the following articles:

1. " Application keep alive the ultimate summary of (a): keep alive the practice Android6.0 dual process guardian "
2. " Android process keep alive Detailed: An article solve all your questions ."
3. " Micro-channel original team share: Android version micro letter backstage keep alive the actual share (process keep alive chapter) "

The second stage: the era after the Android 6.0, Android began keeping alive a little technical difficulty, and before a variety of non-keep-alive method of brain began to slowly fail.

Some typical at this stage of technical means, you can read the following articles:

1. " Application keep alive the ultimate summary (two): Android6.0 and above keep alive the practice of (the process of killing the article) "
2. " Application keep alive the ultimate summary (three): Android6.0 and above keep alive the practice of (slain resurrection chapter) "

The third stage: to enter the era of Android 8.0, Android directly at the system level a variety of increasingly strict control, can keep alive means fewer and fewer, keeping alive technology development direction has been made to differentiate into both directions - or take a decent way to keep alive paths whitelist or more "black" a "black" in the end (for example, this article will introduce the means to keep alive the TIM).

This stage can keep alive means not much has been following several inventory of some of the current state of the art such as feasibility:

1. " Android official version of the upcoming P: keep-alive background applications, message push real nightmare ."
2. " Comprehensive inventory of current real Android operating results keep alive the background programs (as of 2019) ."
3. " 2020 a, Android backstage keep alive still play it? I realized how elegant look! "

4, what is keeping alive?

After keeping alive the user is actively kill the process, or system cleanup process is triggered based on the current state-of-memory, which means the process of trying to get killed after themselves from the fate of rebirth can be immediately or be killed.

Keep alive the "honeypot application of the system of the tumor," high application rate to keep alive their own to win the online time, or even want to do a variety of applications and users undesirable behavior, the system is brought unnecessary power consumption, additional performance and system load.

Keep alive program has abounded, APP developers are constantly struggled to make their application was able to survive longer, there are two main ideas.

Upgrade process priority, reducing the probability killed:

• 1) monitor such SCREEN_ON / OFF broadcast, a start Activity transparent pixels;
• 2) Start empty notification, to enhance the fg-service;
• ... ...

When the process is killed, re-pull process:

• 1) monitoring systems or 3rd party broadcast pull process. But the Security Center / Whetstone blocked;
• 2) Native fork process of mutual listening, listening to the parent was killed, the command to start the process by am. force-stop will kill the whole process group, so this method is almost difficult to take effect.

5, a preliminary analysis

5.1 acquaintance TIM

Execute the command adb shell ps | grep tencent.tim, a total of four TIM visible process, parent process are Zygote:

root @ gityuan: / # ps | grip tencent.tim

u0_a146   27965 551   1230992 43964 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:Daemon

u0_a146   27996 551   1252492 54032 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:MSF

u0_a146   28364 551   1348616 89204 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:mail

u0_a146   31587 551   1406128 147976 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim

5.2 a key clean-up look at the phenomenon, the investigation initially suspected

The following is a log after the execution of a key clean-up TIM:

12-21 21:12:20.265  1053  1075 I am_kill : [0,4892,com.tencent.tim:Daemon,5,stop com.tencent.tim: from pid 4617]

12-21 21:12:20.272  1053  1075 I am_kill : [0,5276,com.tencent.tim:mail,2,stop com.tencent.tim: from pid 4617]

12-21 21:12:20.305  1053  1075 I am_kill : [0,4928,com.tencent.tim,2,stop com.tencent.tim: from pid 4617]

12-21 21:12:20.330  1053  1075 I am_kill : [0,4910,com.tencent.tim:MSF,0,stop com.tencent.tim: from pid 4617]

12-21 21:13:59.920  1053  1466 I am_proc_start: [0,5487,10146,com.tencent.tim:MSF,service,com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService]

12-21 21:13:59.984  1053  1604 I am_proc_start: [0,5516,10146,com.tencent.tim,content provider,com.tencent.tim/com.tencent.mqq.shared_file_accessor.ContentProviderImpl]

Force-stop process is to kill the system provides the most thorough manner, as described in the article " Android process lore skills -forceStop ." From the log can be found in four key clean-up process after a TIM all have been Force-stop. But the process com.tencent.tim: MSF was immediately DaemonMsfService service startup process and pull up.

Question 1: Security Center has been configured ban TIM self-starting, and security centers and systems have since the start of the process and start a cascade of strictly limited, why would slip through the net?

1 wonder:  Is it safe to start from the center failed to effectively limit, as well as micro-channel / QQ with TIM has cascaded, such as com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService service name to com.tencent.mobileqq (QQ package name) at the beginning .

After repeated verification and rear dumpsys addition to this possibility, the following:

12-21 21:12:20.266  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146

12-21 21:12:20.291  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146

12-21 21:12:20.323  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146

12-21 21:12:20.323  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146

12-21 21:12:20.331  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146

12-21 21:12:20.332  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146

2 doubt:  whether the process was killed after the TIM, will receive the callback after the death of BinderDied Service process again pulled up, this situation will soon be excluded because the force-stop this powerful cold killer, and not wait death callback go to the cleanup process-related information, but directly uprooted, and death will not come to the callback of AMS.

Doubt 3:  TIM set alarm mechanism, in line with the characteristics callApp is empty, but after analysis, this is an ordinary startService, non startServiceInPackage (), also ruled that out:

// start when DaemonAssistService, callApp is empty, only possible by way of this case PendingIntent

12-21 21:56:54.653 3181 3195 I am_start_service: [-1,NULL,10146,com.tencent.tim:Daemon,com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonAssistService,{cmp=com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonAssistService}]

12-21 21:56:56.666 3181 3827 I am_start_service: [-1,NULL,10146,com.tencent.tim:MSF,com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService,{cmp=com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService}]

Since exclude the above three possible directly on the breakpoint and see it.

5.3 Android Studio breakpoint analysis

A breakpoint discovered the accident scene: 

Question 2: startService () of callingPid how could equal 0?

5.3.1) analysis callingPid = 0:

为什么说上面是意外的一幕呢？这需要对binder底层原理有一定深入理解，才能看出一些端倪，那就是此处callingPid=0是不合理逻辑的。很多人可能不太理解为何就不合乎逻辑， 这要从Binder原理说起， startService()这个Binder call是属于同步binder调用， 对于binder调用过程，只有异步Binder调用的情况下callingPid=0才会为空， 因为不需要reply应答数据给发送binder请求的那一端。 但如果是同步的，则必须要给出callingPid，否则无法将应答数据回传给发送方。 这是由Binder Driver所决定的，见如下Binder Driver核心代码。

(1) Binder发起端：根据当前ONE_WAY来决定是否设置from线程

binder_transaction(...) {

    ...

    if(!reply && !(tr->flags & TF_ONE_WAY))

        t->from = thread;

    else

        t->from = NULL;

    }

    ...

}

(2) Binder接收端： 根据from线程是否为空， 来决定sender_pid是否为0. 这便是Java层所说的callingPid

binder_thread_read(...) {

    ...

    t_from = binder_get_txn_from(t);

    if(t_from) {

        structtask_struct *sender = t_from->proc->tsk;

 

        tr.sender_pid = task_tgid_nr_ns(sender,

                        task_active_pid_ns(current));

    } else{

        tr.sender_pid = 0;

    }

    ...

}

上述代码表明： 同步的Binder调用的情况下则callingPid必定不等于0。

下面告诉大家如何看一个Binder调用是否同步， 如下图最后一个参数代表的是FLAG_ONEWAY值，等于0则代表的是同步， 等于1则代表的是异步。

以上代码是framework的框架代码，startService最终都会调用到这里来，所以callingPid必然是不可能出现为0的情况，让我们看不透到底哪个进程把com.tencent.tim: Daemon拉起的。

5.3.2）揭秘：

从前面的分析来看callingPid是不可能为0的， 但从结果来看的确是0， 出现矛盾就一定有反常规存在，难道是存在同步的Binder调用，也存在同时callingPid=0的case？答案是No.

从源码角度来看是没有这种可能性存在，后面再进一步追踪flags值的变化，从如下的flags=17，可以确定的是此处的startService的binder call是ONE_WAY的，这就可以确定的确是发起了异步的Binder调用。

代码如下： 

虽然callingPid=0，但从callUid=10146可以确定的一点是com.tencent.tim: Daemon进程是被来自TIM应用自身的某个进程所拉起的。

5.4 小结

通过前面的初步分析，先整理一下思路，有以下初步结论：

• 1）TIM至少有4个进程，且都是由Zygote进程fork, 保活是通过startService被拉起；
• 2）排除 安全中心的对TIM限制自启动功能失效的情况；
• 3）排除 TIM进程被杀后的Binder死亡回调过程通过Service重新拉起进程；
• 4）排除 alarm机制 拉起进程；
• 5）从callingPid=0，可以得出TIM没有走常规的系统框架中提供的startService()接口来启动服务，而是自定义的方式；
• 6）从callingUid=10146, 可以得出TIM救活自己的方式，是通过TIM自身，而非系统或者第三方应用拉起。

到此不难得出一个猜想： 首先TIM应用能做到监听应用进程被杀的情况， 其次是TIM应用自身替换掉或者自定义一套Binder调用，主动跟Binder驱动进行数据交互。

6、深入分析

6.1 寻求规律

TIM应用有4个进程，不断反复地尝试杀TIM每一个进程后，观察自启动的情况后。 发现了一个规律：com.tencent.tim: Daemon和com.tencent.tim:MSF进程任一被杀，都会先把对方进程拉起，然后跟着自杀后，再重启。

接下来就把范围锁定在这两个进程，然后来tracing信号处理情况。

6.2 从signal角度来分析

打开signal开关：

root@gityuan:/ # echo 1 > /d/tracing/events/signal/enable

root@gityuan:/ # echo 1 > /d/tracing/tracing_on

执行如下命令抓取tracing log：

root@cancro/: cat/d/tracing/trace_pipe

日志如下：

//通过adb shell kill-9 10649,  将com.tencent.tim:Daemon进程杀掉

       sh-22775 [000] d..2 18844.276419: signal_generate: sig=9 errno=0 code=0 comm=cent.tim:Daemon pid=10649 grp=1 res=0

//线程Thread-89 将tencent.tim:MSF进程也杀掉了

      Thread-89-10712 [000] dn.2 18844.340735: signal_generate: sig=9 errno=0 code=0 comm=tencent.tim:MSF pid=10669 grp=1 res=0

  Binder:14682_4-14845 [000] d..2 18844.340779: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0

  Binder:14682_1-14694 [000] d..2 18844.341418: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0

  Binder:14682_2-14697 [000] d..2 18844.345075: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0

 tencent.tim:MSF-14682 [000] dn.2 18844.345115: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=

从这里，可以发现com.tencent.tim: Daemon进程是由于其中一个线程Thread-89所杀，但从名字来看Thread-xxx，很明显是系统自动生成的编号。

问题3：进程内的名叫“Thread-89”的线程具有什么特点，如何做到把进程杀掉？

从下面的截图，可以看出MSF进程的这个特殊的线程当前在执行flock_lock操作，这个明显是一个文件加锁的操作， 这个方法很快就引起了我的注意。同理Daemon进程也有一个这样的线程， 离真相有近了一步。 

 

再来看看调用栈情况：

Cmd line: com.tencent.tim:Daemon

"Thread-89"prio=10 tid=12 Native

  | group="main"sCount=1 dsCount=0 obj=0x32c07460 self=0xf3382000

  | sysTid=10712 nice=-8 cgrp=bg_non_interactive sched=0/0handle=0xee824930

  | state=S schedstat=( 44972457 14188383 124 ) utm=1 stm=3 core=0 HZ=100

  | stack=0xee722000-0xee724000 stackSize=1038KB

  | held mutexes=

  kernel: __switch_to+0x74/0x8c

  kernel: flock_lock_file_wait+0x2a4/0x318

  kernel: SyS_flock+0x19c/0x1a8

  kernel: el0_svc_naked+0x20/0x28

  native: #00 pc 000423d4  /system/lib/libc.so (flock+8)

  native: #01 pc 0000195d  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc+64)

 ...

  native: #29 pc 0000191f  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc+2)

  native: #30 pc 0000191d  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc)

  native: #31 pc 0000191b  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z18notify_and_waitforPcS_+102)

  ...

  native: #63 pc 000018d1  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z18notify_and_waitforPcS_+28)

  at com.libwatermelon.WaterDaemon.doDaemon2(Native method)

  at com.libwatermelon.strategy.WaterStrategy2$2.run(WaterStrategy2.java:111)

从这个线程的调用栈中的名字， notify_and_waitfor让我想到了这极有可能用于监听文件来获知进程是否存活。 为了进一步观察这个特殊线程的工作使命， 这里还不需要GDB, 祭出strace大招应该就差不多。

6.3 利用strace分析

root@gityuan:/ # strace -CttTip 22829 -CttTip 22793

结果如下：

flock基础知识简介:

flock是Linux文件锁，用于多个进程同时操作同一个文件时，通过加锁机制保证数据的完整，flock使用场景之一，便是用于检测进程是否存在。flock属于建议性的锁，而非强制性锁，只是进程可以直接操作正被另一个进程用flock锁住的文件， 原因在于flock只检测文件是否加锁，内核并不会强制阻塞其他进程的读写操作，这便是建议性锁的内核策略。

方法原型： intflock(intfd, intoperation)

第一个参数是文件描述符，第二参数指定锁的类型，有以下3个可选值：

• 1）LOCK_SH: 共享锁， 同一时间运行多个进程同时持有该共享锁；
• 2）LOCK_EX: 排它锁，只允许一个进程持有该锁；
• 3）LOCK_UN: 移除该进程的该文件所持有的锁。

从strace可以推测出：com.tencent.tim:MSF进程的监控线程执行排它锁LOCK_EX类型的flock，尝试去获取某个文件，而该文件已被com.tencent.tim: Daemon进程所持有，所以MSF进程会被阻塞知道锁的释放，而一旦Daemon进程被杀，系统就会回收所有资源(包括文件)，这是Linux内核负责完成的。

当Daemon进程的文件被回收，就会释放flock， 从而MSF进程可以获取该锁，从而吐出“lock file success”的信息。 MSF得知Daemon进程被杀，然后执行一行ioctl(11, BINDER_WRITE_READ, 0xffffffffee823ed0) = 0 <0.000867> 。

这个应该就是TIM进程自身实现了一套执行startService的Binder调用，向Binder驱动发送 BINDER_WRITE_READ的ioctl命令。 再然后发送kill SIGKILL将自身MSF进程杀掉，同样的道理可以再次被拉起。

分析到这里，看执行了writev操作， 应该就是Log操作， 有一个关键词到 Watermelon 吸引了我的注意力， 搜索 Watermelon 关键词，果然找到新的一片天地。

6.4 TIM日志

//旧的MSF进程

24538 24562 D Watermelon: lock filesuccess  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2

24538 24562 E Watermelon: Watch >>>>Daemon<<<<< Daed !!

24538 24562 E Watermelon: java_callback:onDaemonDead

24538 24562 V Watermelon: onDaemonDead

24576 24576 D Watermelon: lock filesuccess  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1

24576 24576 E Watermelon: Watch >>>>Daemon<<<<< Daed !!

24576 24576 E Watermelon: process exit

//新daemon进程

25103 25103 V Watermelon: initDaemon processName=com.tencent.tim:Daemon

25103 25103 E Watermelon: onDaemonAssistantCreate

25134 25134 D Watermelon: start daemon24=/data/user/0/com.tencent.tim/app_bin/daemon2

//app_d进程

25137 25137 D Watermelon: pipe readdatasize >> 316 <<

25137 25137 D Watermelon: indicator_self_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1

25137 25137 D Watermelon: observer_daemon_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/observer_p1

25137 25137 I Watermelon: sIActivityManager==NULL

25137 25137 I Watermelon: BpActivityManager init

//新daemon

25103 25120 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2

25103 25120 D Watermelon: lock filesuccess  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2

25137 25137 I Watermelon: BpActivityManager init end

//app_d进程

25137 25137 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1

25137 25137 D Watermelon: lock filesuccess  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1

//新MSF进程

25119 25119 V Watermelon: initDaemon processName=com.tencent.tim:MSF

25119 25119 V Watermelon: mConfigurations.PERSISTENT_CONFIG.PROCESS_NAME=com.tencent.tim:MSF

25119 25119 E Watermelon: onPersistentCreate

25153 25153 D Watermelon: start daemon24=/data/user/0/com.tencent.tim/app_bin/daemon2

25119 25144 D Watermelon: pipe write len=324

25159 25159 D Watermelon: pipe readdatasize >> 324 <<

25159 25159 D Watermelon: indicator_self_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1

25159 25159 D Watermelon: observer_daemon_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/observer_d1

25159 25159 I Watermelon: sIActivityManager==NULL

25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init

25119 25144 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2

25119 25144 D Watermelon: lock filesuccess  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2

25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init end

//各进程进入监听就绪状态

25159 25159 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1

25159 25159 D Watermelon: lock filesuccess  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1

25119 25144 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...

25119 25144 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2

25159 25159 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...

25159 25159 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1

25137 25137 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...

25137 25137 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1

25103 25120 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...

25103 25120 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2

再从其中的截取核心片段：

25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init

25119 25144 D Watermelon: start try to lock file>> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2

25119 25144 D Watermelon: lock filesuccess >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2

不难看出：

• 1）TIM自身通过向servicemanager查询来获取AMS的代理BpActivityManager， 然后自己去写startService通信过程的数据；
• 2）TIM通过两个进程通过flock来相互监听对方进程存活状态；
• 3）监听的文件有比如：/data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2。

6.5 indicator文件

进一步查看TIM所监听的路径下/data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/， 发现有4个监听文件： 

问题4：为何需要4个indicator文件？

进一步延伸：通过查看flock，再次发现新大陆，原来除了Daemon和MSF进程各有一个监听文件的线程， 还有两个由init进程作为父进程的app_d进程也监听文件：

gityuan@13203:~/gityuan$ adb shell ps-t | grep-i flock

u0_a146   10668 10649 1143304 85876 flock_lock 00f6e1e3d8 S Thread-85

u0_a146   10712 10669 1158552 89664 flock_lock 00f6e1e3d8 S Thread-89

u0_a146   10687 1     12768  564   flock_lock 00f73113d8 S app_d

u0_a146   10717 1     12768  560   flock_lock 00f74353d8 S app_d

不难发现，以上几个进程/线程的uid=10146，进一步通过ps命名查找。

再一次刷新对TIM应用的认识：原来TIM有6个进程，其中还有2个是挂在init进程下，名字跟tencent没有关系，差点错过了这两个特殊的进程。

这两个app_d进程其实也是做着同样的相互监听的工作， 应该是备选方案。当有概率恰巧Daemon和MSF进程同时被杀而来不及互保的情况下，那么可以走紧急通道app_d 将TIM进程拉起。可谓是暗藏玄机， 6个进程中有4个进程可以相互保活， 以保证TIM进程永生。

问题5： 这4个进程到达是什么如何相互监听的呢？

通过不断分析被杀与重启前后的规律与特征，得出进程与监听文件的关系图： 

进一步揭露面纱，得到如下结论：

• 1）Daemon与MSF两进程等待对方所持有的锁，两个app_d进程相互等待对方所持有的锁；
• 2）app_d1进程被杀， 则app_d2观察后通过拉起DaemonMsfService服务来启动MSF进程，然后跟着被杀；
• 3）app_d2进程被杀，则app_d1观察后通过拉起DaemonAssistService服务来启动Daemon进程，然后跟着被杀；
• 4）Daemon与MSF两进程， 如果杀掉其中一个，则另个一个进程观察后通过拉起服务方式来启动对方进程，然后跟着被杀；然后app_d两个进程也跟着重启。

另外猜想：监测indicator_p1和indicator_p2的两个进程有关联，indicator_d1和indicator_d2的进程有关联，后面会验证。

到这里又有出现新的疑问：Daemon进程死后，MSF进程通过flock能监测到该事件，可是app_d进程又是如何得知的呢？ app_d得知之后，又为何要再次自杀重启？

6.6 从cgroup角度来分析

root@gityuan:/acct/uid_10146/pid_10649# cat cgroup.procs                       

10649    //Daemon

10687    //app_d

root@gityuan:/acct/uid_10146/pid_10669# cat cgroup.procs                       

10669   //MSF

10717  //app_d

从而，进一步获取更多关于TIM深层次的关联，通过查看cgroup发现，Daemon和app_d1是同一个group的， MSF和app_d2是同一个group的。

问题6： app_d到底是如何创建出来？又是如何成为init进程的子进程的？

从进程创建与退出的角度来看看来看：

//5170（MSF进程） --> 5192 --> 5201(退出) --> 5211（存活）

tencent.tim:MSF-5170  [001] ...1 55659.446062: sched_process_fork: comm=tencent.tim:MSF pid=5170 child_comm=tencent.tim:MSF child_pid=519

Thread-300-5192  [000] ...1 55659.489621: sched_process_fork: comm=Thread-300 pid=5192 child_comm=Thread-300 child_pid=5201

<...>-5201  [003] ...1  55659.501074: sched_process_exec: filename=/data/user/0/com.tencent.tim/app_bin/daemon2pid=5201 old_pid=5201

daemon2-5201  [009] ...1  55659.533492: sched_process_fork: comm=daemon2 pid=5201 child_comm=daemon2 child_pid=5211

daemon2-5201  [009] ...1  55659.535169: sched_process_exit: comm=daemon2 pid=5201 prio=120

daemon2-5201  [009] d..3  55659.535341: signal_generate: sig=17 errno=0 code=262145 comm=Thread-300 pid=5192 grp=1 res=1

说明：其中一个app_d进程是由MSF进程，通过两次fork，然后父进程退出，从而成为了孤儿进程，然后托孤给init进程，这是Linux进程机制所保证的。 同理，另一个app_d进程是由Daemon进程所fork。到这里，那么总算是认清的app_d的由来。 app_d是由于cgroup关联所以可以得知Daemon进程的情况。 关于重启的原因是为了重新建立互动的关系。

问题7：为何单杀daemon，会牵连app_d进程被杀，这是什么原理？

解答：从杀进程的日志上来是调用killProcessGroup()杀进程，可事实上adb只调用kill -9 pid的方式，单杀一个进程，怎么就牵连了app_d进程。 这是由于当daemon进程被杀后，死亡回调会回来后，在binderDied()的过程执行了killProcessGroup()。

如果从Linux内核层面，研究过Binder死亡回调机制的童鞋，到这里还就会有想到一个新的疑问如下。

问题8：app_d是由daemon进程间接fork出来的， 会共享binder fd，所以即便daemon进程被杀，死亡回调也不会触发，这又是何触发的呢？

解答：由于app_d进程被fork后，马上执行了exec()系的函数， 而在ProcessState打开Binder驱动的时候， 有一个非常重要的flag, 那就是O_CLOEXEC。

采用O_CLOEXEC方式打开的问题，当新创建的进程调用exec（）函数成功后，文件描述符会自动关闭， 代码如下：

6.7 剖根问底

问题9：TIM到底对Binder框架做了什么级别的修改？这4个互保进程，既然callingPid=0，有没有办法知道到底是由谁拉起谁的？

前面既然说了，TIM强行修改了ONEWAY的方式。可以去掉该flags, 为了调试，这里就针对TIM，并且code=34(即START_SERVICE_TRANSACTION)， 并且修改flag的case下：

从实验结果来看，通过修改IPCThreadState.cpp代码， 完成control住了 TIM的所有修改， 这里可以说明：

TIM分别在Java层和Native层，主动向ServiceManager进程查询AMS后，获取BpActivityManager代理对象，然后继续使用框架中的IPCThreadState跟Binder驱动交互，并没有替换掉libbinder.so。

其实，还可以更高级的玩法，连IPCThreadState这些框架通信代码也不使用， 彻底地去自定义Binder交互代码，类似于servicemanager的方式。可以自己封装ioctl()，直接talkWithDriver。TIM保活还有改进空间， 提供保活变种方案，这样的话，上面的调试代码也拦截不了其对flags修改为ONEWAY的过程。 即使如此，一切都在Control之中， 完全可以在Binder Driver中拦截再定位其策略， 玩得再高级也主要活动在用户态， 内核态的策略还是相对安全的， 此所谓“魔高一座，道高一尺”。

另外，通过增加上面的临时代码，再次多次实验对比，可以得出如下关系图：

二度fork是指前面介绍了，fork后再fork，然后托孤，无论如何跟最初的进程都属于同一个group，有着级联被杀关系。

• 1）杀掉Daemon进程，则MSF进程观察到会去拉起Daemon进程； 同时app_d1因为同一个group而被杀，则app_d2进程观察到也拉起Daemon进程，这就是双保险；
• 2）杀掉app_d1进程， 则app_d2进程观察到会拉起MSF进程；
• 3）直接force-stop进程， 则6个进程都会被杀，只是杀的过程并非所有进程同一时刻点被杀，而是有前后顺序，所以造成能自启。

6.8 分析思路归纳

我们来回顾一下上面的过程：

• 1）先有了初步分析过程中对一些常规套路的可能性的排除，并嗅到callingPid=0的异常举动；
• 2）沿着蛛丝马迹，不断反复尝试杀进程，从中寻找更多的规律，不断地向自己提出疑问；
• 3）结合signal，strace, traces，ps，binder，linux，kill等技能 不断地解答自己的疑惑。

解系统层的问题，更像是侦探破案的感觉，要有敏锐的嗅觉，抓住蛛丝马迹，加上”大胆猜想，小心验证“ , 终究能找到案件的真相。 此所谓”点动成线，线动成面，面动成体“， 从零星的点滴勾画出全方面立体化的真相。

归纳下，主要提出过这些疑惑：

• 问题1：安全中心已配置了禁止TIM的自启动， 并且安全中心和Whetstone都有对进程自启动以及级联启动的严格限制， 为何会有漏网之鱼？
• 问题2：startService()的callingPid怎么可能等于0？
• 问题3：进程内的名叫“Thread-89”的线程具有什么特点，如何做到把进程杀掉？
• 问题4：为何需要4个indicator文件？
• 问题5： 这4个进程到达是什么如何相互监听的呢？
• 问题6： app_d到底是如何创建出来？又是如何成为init进程的子进程的？
• 问题7：为何单杀daemon，会牵连app_d进程被杀，这是什么原理？
• 问题8：app_d是由daemon进程间接fork出来的， 会共享binder fd，所以即便daemon进程被杀，死亡回调也不会触发，这又是何触发的呢？
• 问题9：TIM到底对Binder框架做了什么级别的修改？这4个互保进程，既然callingPid=0，有没有办法知道到底是由谁拉起谁的？

7、本文总结

总结一下TIM的保活技术要点，我们可以得出以下经验：

• 1）通过flock的文件排它锁方式来监听进程存活状态
• 1.1）先采用一对普通的进程Daemon和MSF相互监听文件的方式来获得对方进程是否存活的状态;
• 1.2）同时再采用一对退孤给init进程的app_d进程相互监听文件的方式来获得对方进程是否存活的状态； 而这两个进程都有间接由Daemon和MSF进程所fork而来；双重保险。
• 2）不采用系统框架中startService的Binder框架代码，而是自身在Native层通过自己去查询获取BpActivityManager代理对象， 然后自己实现startService接口，并修改为ONEWAY的binder调用，既增加分析问题的难度，也进一步隐藏自身策略；
• 3）当监听进程死亡，则通过自身实现的StartService的Binder call去拉起对方进程，系统对于这种方式启动进程并没有拦截机制。

这种flock的方式至少比网上常说的通过循环监听的方式，要强很多。

比往常的互保更厉害的是TIM共有6个进程（说明：使用过程也还会创建一些进程），其中4个进程，形成两组互动进程，其中一组利用Linux进程托孤原理，可谓是隐藏得很深来互保，进一步确保进程永生。

当然，进程收到signal信号后，如果恰巧这四个进程在同一个时刻点退出，那么还是有概率会被杀。 

不走系统框架代码，自己去实现启动服务的binder call也是一大亮点，不过还有更高级的玩法，直接封装ioctl跟驱动交互。之前针对这个问题，做过反保活方案，后来为了某些功能缘故又放开对这个的限制，这里就不再继续展开了。

附录：有关IM/推送的进程保活/网络保活方成的文章汇总

《应用保活终极总结(一)：Android6.0以下的双进程守护保活实践》

《应用保活终极总结(二)：Android6.0及以上的保活实践(进程防杀篇)》

《应用保活终极总结(三)：Android6.0及以上的保活实践(被杀复活篇)》

《Android进程保活详解：一篇文章解决你的所有疑问》

《Android端消息推送总结：实现原理、心跳保活、遇到的问题等》

《深入的聊聊Android消息推送这件小事》

《为何基于TCP协议的移动端IM仍然需要心跳保活机制？》

《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(进程保活篇)》

《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)》

《移动端IM实践：实现Android版微信的智能心跳机制》

《移动端IM实践：WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析》

《Android P正式版即将到来：后台应用保活、消息推送的真正噩梦》

《全面盘点当前Android后台保活方案的真实运行效果（截止2019年前）》

《一文读懂即时通讯应用中的网络心跳包机制：作用、原理、实现思路等》

《融云技术分享：融云安卓端IM产品的网络链路保活技术实践》

《正确理解IM长连接的心跳及重连机制，并动手实现（有完整IM源码）》

《2020年了，Android后台保活还有戏吗？看我如何优雅的实现！》

《史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术》

>> 更多同类文章 ……

（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-2893-1-1.html）