摘要：本节主要来讲解Android10.0 日志系统的架构分析，以及logd、logcat的初始化操作

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《系统启动篇》

Android系统架构Android是怎么启动的Android 10.0系统启动之init进程Android10.0系统启动之Zygote进程Android 10.0 系统启动之SystemServer进程Android 10.0 系统服务之ActivityMnagerServiceAndroid10.0系统启动之Launcher(桌面)启动流程Android10.0应用进程创建过程以及Zygote的fork流程Android 10.0 PackageManagerService（一）工作原理及启动流程Android 10.0 PackageManagerService（二）权限扫描Android 10.0 PackageManagerService（三）APK扫描Android 10.0 PackageManagerService（四）APK安装流程

《日志系统篇》

Android10.0 日志系统分析(一)-logd、logcat 指令说明、分类和属性Android10.0 日志系统分析(二)-logd、logcat架构分析及日志系统初始化Android10.0 日志系统分析(三)-logd、logcat读写日志源码分析Android10.0 日志系统分析(四)-selinux、kernel日志在logd中的实现​

《Binder通信原理》

Android10.0 Binder通信原理(一)Binder、HwBinder、VndBinder概要Android10.0 Binder通信原理(二)-Binder入门篇Android10.0 Binder通信原理(三)-ServiceManager篇Android10.0 Binder通信原理(四)-Native-C\C++实例分析Android10.0 Binder通信原理(五)-Binder驱动分析Android10.0 Binder通信原理(六)-Binder数据如何完成定向打击Android10.0 Binder通信原理(七)-Framework binder示例Android10.0 Binder通信原理(八)-Framework层分析Android10.0 Binder通信原理(九)-AIDL Binder示例Android10.0 Binder通信原理(十)-AIDL原理分析-Proxy-Stub设计模式Android10.0 Binder通信原理(十一)-Binder总结

《HwBinder通信原理》

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编译系统入门篇-Android10.0编译系统（一）编译环境初始化-Android10.0编译系统（二）make编译过程-Android10.0编译系统（三）Image打包流程-Android10.0编译系统（四）Kati详解-Android10.0编译系统（五）

上一节我们看了Logd、logcat的指令说明，这一节我们来看看Android的日志系统架构，以及logd\logcat的初始化操作

6.架构

6.1 读写日志架构

在Android5.0(Android-L)之前，log由kernel的环形 buffer 保存，在Android5.0 之后，log保存在用户空间,通过Socket进行访问。

在Android5.0之后，引入了Logd的守护进程用来进行日志的读写操作。

不管是应用层，还是Native层，读写日志都是通过liblog提供的接口，访问logd的两个socket buffer：logdr、logdw来实现读写。

图片来自于CSDN-私房菜：

6.2 写日志流程

在应用层可以通过android.util.Log，android.util.SLog，android.util.EventLog接口，把日志写入到main，system，event的不同缓冲区中去。

在JAVA中想调用日志，就需要import下面的内容：

import android.util.Log;

import android.util.SLog;

import android.util.EventLog;

应用层写日志方法如下：

在Native C/C++中，进程通过加载liblog.so，调用ALOGD()、ALOGI()来进行日志的写入，最终也是通过logd写入到logdw的socket中。

如果在Native中想要调用liblog的内容，需要在Android.mk 或者Android.bp中加入liblog，并引入头文件：#include <android/log.h>

Native 层写日志方法如下：

6.3 读日志流程

Android中主要通过logcat进程来读取日志，logcat属于native-C的进程，通过加载liblog，从而调用logd的read接口读取 logdr socket的日志内容。

7. 源码分析

Android系统日志主要有三个部分需要关注：

logd守护进程：日志系统的大管家，管理三个日志的socket：logd、logdr、logdw。

logcat进程：日志读取工具。

liblog：提供日志读写、过滤等接口，供logcat、JAVA、Native等程序使用

7.1 logd启动及初始化

7.1.1启动logd

在Android 系统启动后，init进程加载，会解析logd.rc启动logd service如下：

service logd /system/bin/logdsocket logd stream 0666 logd logdsocket logdr seqpacket 0666 logd logdsocket logdw dgram+passcred 0222 logd logdfile /proc/kmsg rfile /dev/kmsg wuser logdgroup logd system package_info readproccapabilities SYSLOG AUDIT_CONTROLpriority 10writepid /dev/cpuset/system-background/tasks

从上面的service可以看出，启动了一个守护进程为logd，存放在手机的/system/bin中，同时创建并启动三个socket：

logd 接收logcat 传递的指令然后处理 ，比如logcat -g， logcat -wrap等

logdr logcat从此buffer中读取buffer

logdw 日志写入的buffer

logd初始化调用栈如下：

logd的初始化流程：

打开/dev/kmsg 来读取内核日志，通过LogKlog来进行存储

如果属性"ro.logd.kernel" 配置了，打开/proc/kmsg来读取内核日志

设置运行时优先级、权限

启动 Reinit线程，当logd-reinit传入参数reinit时，进行调用，reinit开机只启动一次

启动各个 log 监听器：LogBuffer、LogReader、LogListener、CommandListener、LogAudit和LogKlog

源码：

int main(int argc, char* argv[]) {//logd是在假设时区是UTC的情况下编写的。//如果未设置TZ，则在某些时间实用程序libc函数（包括mktime）中查找persist.sys.timezone。//它混淆了logd时间处理，因此这里显式地将TZ设置为UTC，这将重写属性。setenv("TZ", "UTC", 1);// issue reinit command. KISS argument parsing.if ((argc > 1) && argv[1] && !strcmp(argv[1], "--reinit")) {return issueReinit();}//1.打开/dev/kmsg 来读取内核日志，通过LogKlog来进行存储static const char dev_kmsg[] = "/dev/kmsg";fdDmesg = android_get_control_file(dev_kmsg);if (fdDmesg < 0) {fdDmesg = TEMP_FAILURE_RETRY(open(dev_kmsg, O_WRONLY | O_CLOEXEC));}//2.如果属性"ro.logd.kernel" 配置了，打开/proc/kmsg来读取内核日志int fdPmesg = -1;bool klogd = __android_logger_property_get_bool("ro.logd.kernel",BOOL_DEFAULT_TRUE | BOOL_DEFAULT_FLAG_ENG | BOOL_DEFAULT_FLAG_SVELTE);if (klogd) {static const char proc_kmsg[] = "/proc/kmsg";fdPmesg = android_get_control_file(proc_kmsg);if (fdPmesg < 0) {fdPmesg = TEMP_FAILURE_RETRY(open(proc_kmsg, O_RDONLY | O_NDELAY | O_CLOEXEC));}if (fdPmesg < 0) android::prdebug("Failed to open %s\n", proc_kmsg);}//3.设置运行时优先级、权限bool auditd = __android_logger_property_get_bool("ro.logd.auditd", BOOL_DEFAULT_TRUE);if (drop_privs(klogd, auditd) != 0) {return EXIT_FAILURE;}//4.启动 Reinit线程，当logd-reinit传入参数reinit时，进行调用，reinit开机只启动一次sem_init(&reinit, 0, 0);pthread_attr_t attr;if (!pthread_attr_init(&attr)) {struct sched_param param;memset(&param, 0, sizeof(param));pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_BATCH);if (!pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED)) {pthread_t thread;reinit_running = true;if (pthread_create(&thread, &attr, reinit_thread_start, nullptr)) {reinit_running = false;}}pthread_attr_destroy(&attr);}//用于管理在SOCKET连接上读取的最后日志时间，以及作为一个对一系列日志项的读卡器锁。LastLogTimes* times = new LastLogTimes();//5.启动各个 log 监听器//5.1先创建一个LogBuffer的对象，LogBuffer是负责保存所有日志项的对象logBuf = new LogBuffer(times);signal(SIGHUP, reinit_signal_handler);if (__android_logger_property_get_bool("logd.statistics", BOOL_DEFAULT_TRUE | BOOL_DEFAULT_FLAG_PERSIST |BOOL_DEFAULT_FLAG_ENG |BOOL_DEFAULT_FLAG_SVELTE)) {logBuf->enableStatistics();}//5.2 LogReader监听/dev/socket/logdr，当客户端连接时，比如logcat，日志缓冲区中的日志条目将写入客户端。LogReader* reader = new LogReader(logBuf);if (reader->startListener()) {return EXIT_FAILURE;}//5.3 LogListener在/dev/socket/logdw 上监听客户端启动的日志消息，监听是否有日志写入LogListener* swl = new LogListener(logBuf, reader);// Backlog and /proc/sys/net/unix/max_dgram_qlen set to large valueif (swl->startListener(600)) {return EXIT_FAILURE;}//5.4 CommandListener 在/dev/socket/logd上 监听传入的logd 的command，即监听是否有命令发送给logdCommandListener* cl = new CommandListener(logBuf, reader, swl);if (cl->startListener()) {return EXIT_FAILURE;}//5.5 如果配置了属性"ro.logd.auditd"，则启动LogAudit，LogAudit 在NETLINK_AUDIT的socket上侦听selinux启动的日志消息LogAudit* al = nullptr;if (auditd) {al = new LogAudit(logBuf, reader,__android_logger_property_get_bool("ro.logd.auditd.dmesg", BOOL_DEFAULT_TRUE)? fdDmesg: -1);}//5.6如果配置了属性"ro.logd.kernel"，则启动LogKlog，用来存储内核日志LogKlog* kl = nullptr;if (klogd) {kl = new LogKlog(logBuf, reader, fdDmesg, fdPmesg, al != nullptr);}//5.7通过 LogAudit和 LogKlog来分别读取selinux和kernel的日志readDmesg(al, kl);// failure is an option ... messages are in dmesg (required by standard)if (kl && kl->startListener()) {delete kl;}if (al && al->startListener()) {delete al;}TEMP_FAILURE_RETRY(pause());return EXIT_SUCCESS;}

在system/core/lodgd/main.cpp文件的main函数中，默认创建了LogBuffer、LogReader、LogListener和CommandListener四个对象：

LogBuffer：LogBuffer是负责保存所有日志项的对象

LogReader：LogReader监听/dev/socket/logdr，当客户端连接时，比如logcat，日志缓冲区中的日志条目将写入客户端。

LogListener：LogListener在/dev/socket/logdw 上监听客户端启动的日志消息，监听是否有日志写入

CommandListener：CommandListener 在/dev/socket/logd上 监听传入的logd 的command，即监听是否有命令发送给logd

另外，还有两个对象-LogAudit 和LogKlog，受属性控制：

LogAudit：受属性"ro.logd.auditd"控制，在NETLINK_AUDIT的socket上侦听selinux启动的日志消息，新的日志条目将添加到LogBuffer中，并通知LogReader向连接的客户端发送更新

LogKlog：受属性"ro.logd.kernel"控制，用来存储内核日志，内核日志通过"/dev/kmsg", "/proc/kmsg" 获得

7.1.2 启动 logd-reinit

logd.rc中启动logd-reinit 如下：

service logd-reinit /system/bin/logd --reinitoneshotdisableduser logdgroup logdwritepid /dev/cpuset/system-background/tasks

启动logd-reinit的服务，主要工作是重新初始化logd的LogBuffer，在上面的启动脚本中，配置为oneshot，即开机只执行一次。

通过上面logd的初始化，可以看到，logd启动后，创建了一个线程reinit_thread_start(),当logd-reinit 传入参数 reinit后，进行功能执行。

logd-reinit两个步骤：

如果reinit启动后，并且/deg/kmsg打开成功，把 logd.daemon: renit写入kmsg

重新初始化各个log buffer的大小，以及其他参数的初始化，但不会重新生成LogBuffer对象

源码：

static void* reinit_thread_start(void* /*obj*/) {prctl(PR_SET_NAME, "logd.daemon");while (reinit_running && !sem_wait(&reinit) && reinit_running) {if (fdDmesg >= 0) {static const char reinit_message[] = { KMSG_PRIORITY(LOG_INFO),'l','o','g','d','.','d','a','e','m','o','n',':',' ','r','e','i','n','i','t','\n' };write(fdDmesg, reinit_message, sizeof(reinit_message));}// Anything that reads persist.<property>//重新初始化各个log buffer的大小，以及其他参数的初始化，但不会重新生成LogBuffer对象if (logBuf) {logBuf->init();logBuf->initPrune(nullptr);}android::ReReadEventLogTags();}return nullptr;}

7.1.3 启动 logd-auditctl

logd.rc中启动logd-auditctl

# Limit SELinux denial generation to 5/secondservice logd-auditctl /system/bin/auditctl -r 5oneshotdisableduser logdgroup logdcapabilities AUDIT_CONTROL

logd-auditctl 的主体是 /system/bin/auditctl，在logd的android.bp中，通过编译 auditctl.cpp得来，并加载了liblogd的 库。

logd-auditctl是Android 10.0中引入的新功能，目的是让selinux denia的日志打印限制为5秒一次。

Android.bp中auditctl展示如下：

cc_binary {name: "auditctl",srcs: ["auditctl.cpp"],static_libs: ["liblogd",],shared_libs: ["libbase"],cflags: ["-Wall","-Wextra","-Werror","-Wconversion"],}

logd-auditctl 初始化调用栈如下：

logd-auditctl的主要作用是 让selinux denia的日志打印限制为5秒一次

说明：在logd.rc中配置了logd-auditctl，传入参数为-r5，即限制selinux日志写入频率更新为5秒

源码：

[auditctl.cpp] main()int main(int argc, char* argv[]) {uint32_t rate = 0;bool update_rate = false;int opt;//如果logd-auditctl传入了-r的参数，获取参数的值//即这里的rate为5，并标记update_rate 为启动while ((opt = getopt(argc, argv, "r:")) != -1) {switch (opt) {case 'r':if (!android::base::ParseUint<uint32_t>(optarg, &rate)) {error(EXIT_FAILURE, errno, "Invalid Rate");}update_rate = true;break;default: /* '?' */usage(argv[0]);exit(EXIT_FAILURE);}}// In the future, we may add other options to auditctl// so this if statement will expand.// if (!update_rate && !update_backlog && !update_whatever) ...if (!update_rate) {fprintf(stderr, "Nothing to do\n");usage(argv[0]);exit(EXIT_FAILURE);}//如果传入了-r参数，更新rateif (update_rate) {do_update_rate(rate);}return 0;}

说明：创建一个netlink的socket，协议号为NETLINK_AUDIT，并通过audit_rate_limit发送selinux频率

源码：

[auditctl.cpp] do_update_rate()static void do_update_rate(uint32_t rate) {//创建socket PF_NETLINKint fd = audit_open();if (fd == -1) {error(EXIT_FAILURE, errno, "Unable to open audit socket");}int result = audit_rate_limit(fd, rate);close(fd);if (result < 0) {fprintf(stderr, "Can't update audit rate limit: %d\n", result);exit(EXIT_FAILURE);}}

说明：组装结构体audit_status，传入频率为5秒，最终通过sendto()发送message到内核，由用户态切入到内核态

源码：

[libaudit.c] audit_rate_limit()int audit_rate_limit(int fd, uint32_t limit) {struct audit_status status;memset(&status, 0, sizeof(status));status.mask = AUDIT_STATUS_RATE_LIMIT;status.rate_limit = limit; /* audit entries per second */return audit_send(fd, AUDIT_SET, &status, sizeof(status));}

7.2 logcat启动

logcat编译时，会编译两个进程/system/bin/logcat 和/system/bin/logcatd。

和logd一样，logcat进程启动，是init进程解析了logcatd.rc来进行加载。

logcatd.rc 如下所示：

service logcatd /system/bin/logcatd -L -b ${logd.logpersistd.buffer:-all} -v threadtime -v usec -v printable -D -f /data/misc/logd/logcat -r ${logd.logpersistd.rotate_kbytes:-1024} -n ${logd.logpersistd.size:-256} --id=${ro.build.id}class late_startdisabled# logd for write to /data/misc/logd, log group for read from log daemonuser logdgroup logwritepid /dev/cpuset/system-background/tasksoom_score_adjust -600

从上面的service可以看出，启动了一个守护进程为logcatd，存放在手机的/system/bin中。

启动logcatd时，传入了-b\-v\-f等参数。

说明：logcat启动后，先创建一个context，设置信号量，再启动一个while死循环，用来接收logcat的command

源码：

int main(int argc, char** argv, char** envp) {android_logcat_context ctx = create_android_logcat();if (!ctx) return -1;signal(SIGPIPE, exit);int retval = android_logcat_run_command(ctx, -1, -1, argc, argv, envp);int ret = android_logcat_destroy(&ctx);if (!ret) ret = retval;return ret;}

说明：android_logcat_run_command()用来解析logcat传入的command，最终通过函数__logcat()中启动一个while死循环，来执行logcat传入的各种命令。

源码：

int android_logcat_run_command(android_logcat_context ctx,int output, int error,int argc, char* const* argv,char* const* envp) {android_logcat_context_internal* context = ctx;context->output_fd = output;context->error_fd = error;context->argc = argc;context->argv = argv;context->envp = envp;context->stop = false;context->thread_stopped = false;return __logcat(context);}

Android 日志系统架构及初始化讲完了，下一节我们来分析logd、logcat读写日志的源码分析。

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