AIDL untuk HAL

Android 11 memperkenalkan kemampuan menggunakan AIDL untuk HAL di Android. Hal ini membuatnya mungkin untuk mengimplementasikan bagian dari Android tanpa HIDL. Transisi HAL untuk menggunakan AIDL secara eksklusif jika memungkinkan (saat HAL upstream menggunakan HIDL, HIDL harus digunakan).

HAL menggunakan AIDL untuk berkomunikasi antar komponen kerangka kerja, seperti yang ada dalam system.img, serta komponen hardware, seperti yang ada di vendor.img, harus menggunakan AIDL stabil. Namun, untuk berkomunikasi dalam partisi, misalnya, dari satu HAL ke hal lain, tidak ada batasan mekanisme IPC yang dapat digunakan.

Motivasi

AIDL telah ada lebih lama dari HIDL, dan digunakan di banyak tempat lain, seperti antara komponen framework Android atau dalam aplikasi. Sekarang setelah AIDL memiliki stabilitas dukungan, Anda dapat mengimplementasikan seluruh tumpukan dengan satu waktu proses IPC. AIDL juga memiliki sistem pembuatan versi yang lebih baik daripada HIDL.

  • Menggunakan satu bahasa IPC berarti hanya memiliki satu hal untuk dipelajari, di-debug, mengoptimalkan, dan mengamankan.
  • AIDL mendukung pembuatan versi di tempat untuk pemilik antarmuka:
    • Pemilik dapat menambahkan metode ke akhir antarmuka, atau kolom ke parcelable. Ini berarti lebih mudah untuk membuat kode versi selama bertahun-tahun, dan juga tahun biaya sepanjang tahun lebih kecil (jenis dapat diubah langsung dan tidak ada memerlukan library tambahan untuk setiap versi antarmuka).
    • Antarmuka ekstensi dapat dipasang pada runtime, bukan pada jenisnya sehingga tidak perlu me-rebase ekstensi downstream ke dalam setiap versi antarmuka.
  • Antarmuka AIDL yang ada dapat digunakan secara langsung ketika pemiliknya memilih untuk menstabilkannya. Sebelumnya, seluruh salinan antarmuka harus yang dibuat di HIDL.

Membangun aplikasi dengan runtime AIDL

AIDL memiliki tiga backend yang berbeda: Java, NDK, CPP. Untuk menggunakan AIDL Stabil, Anda harus selalu gunakan salinan sistem libbinder di system/lib*/libbinder.so dan bicara pada /dev/binder. Untuk kode pada image vendor, ini berarti bahwa libbinder (dari VNDK) tidak dapat digunakan: library ini memiliki API C++ yang tidak stabil dan internal yang tidak stabil. Sebagai gantinya, kode vendor native harus menggunakan backend NDK dari AIDL, penautan ke libbinder_ndk (yang didukung oleh sistem libbinder.so), dan menautkan ke library NDK yang dibuat oleh entri aidl_interface. Sebagai nama modul yang tepat, lihat aturan penamaan modul.

Menulis antarmuka AIDL HAL

Agar antarmuka AIDL dapat digunakan antara sistem dan vendor, antarmuka perlu dua perubahan:

  • Setiap definisi jenis harus dianotasi dengan @VintfStability.
  • Deklarasi aidl_interface harus menyertakan stability: "vintf",.

Hanya pemilik antarmuka yang dapat melakukan perubahan ini.

Saat Anda membuat perubahan ini, antarmuka harus berada di manifes VINTF agar dapat berfungsi. Uji ini (dan yang terkait persyaratan, seperti memverifikasi bahwa antarmuka yang dirilis telah dibekukan) menggunakan Uji VTS vts_treble_vintf_vendor_test. Anda dapat menggunakan @VintfStability tanpa persyaratan ini dengan memanggil AIBinder_forceDowngradeToLocalStability di backend NDK, android::Stability::forceDowngradeToLocalStability di backend C++, atau android.os.Binder#forceDowngradeToSystemStability di backend Java pada objek binder sebelum dikirim ke proses lain. Mendowngrade layanan terhadap stabilitas vendor tidak didukung di Java karena semua aplikasi berjalan di konteks tambahan.

Selain itu, untuk portabilitas kode yang maksimum dan untuk menghindari potensi masalah seperti sebagai library tambahan yang tidak perlu, nonaktifkan backend CPP.

Perhatikan bahwa penggunaan backends dalam contoh kode di bawah ini sudah benar, karena tiga backend (Java, NDK, dan CPP). Kode di bawah ini memberitahukan cara memilih backend CPP khusus, untuk menonaktifkannya.

    aidl_interface: {
        ...
        backends: {
            cpp: {
                enabled: false,
            },
        },
    }

Menemukan antarmuka AIDL HAL

Antarmuka AIDL Stabil AOSP untuk HAL berada dalam direktori dasar yang sama dengan Antarmuka HIDL, di folder aidl.

  • hardware/antarmuka
  • framework/hardware/antarmuka
  • sistem/hardware/antarmuka

Anda harus memasukkan antarmuka ekstensi ke dalam hardware/interfaces lainnya subdirektori di vendor atau hardware.

Antarmuka ekstensi

Android memiliki serangkaian antarmuka AOSP resmi untuk setiap rilis. Saat Android mitra ingin menambahkan fungsi ke antarmuka ini, mereka tidak boleh berubah ini secara langsung karena ini berarti bahwa runtime Android mereka adalah dan tidak kompatibel dengan runtime Android AOSP. Untuk perangkat GMS, hindari perubahan antarmuka ini yang juga memastikan image GSI dapat terus berfungsi.

Ekstensi dapat didaftarkan dengan dua cara:

Namun, ekstensi didaftarkan, jika khusus vendor (artinya bukan bagian dari AOSP sebelumnya) menggunakan antarmuka, tidak ada kemungkinan penggabungan konflik. Akan tetapi, ketika modifikasi downstream ke komponen AOSP upstream dilakukan, konflik penggabungan dapat terjadi, dan strategi berikut disarankan:

  • penambahan antarmuka dapat di-upstream ke AOSP dalam rilis berikutnya
  • penambahan antarmuka yang memungkinkan fleksibilitas lebih lanjut, tanpa konflik penggabungan, dapat di-upstream dalam rilis berikutnya

parcelable ekstensi: ParcelableHolder

ParcelableHolder adalah Parcelable yang dapat berisi Parcelable lainnya. Kasus penggunaan utama ParcelableHolder adalah membuat Parcelable dapat diperluas. Misalnya, gambar yang diharapkan pengimplementasi perangkat dapat memperluas Parcelable, AospDefinedParcelable yang ditentukan AOSP untuk menyertakan nilai tambahnya baru.

Sebelumnya tanpa ParcelableHolder, pengimplementasi perangkat tidak dapat memodifikasi antarmuka AIDL stabil yang didefinisikan AOSP karena akan menjadi kesalahan untuk menambahkan lebih banyak bidang:

parcelable AospDefinedParcelable {
  int a;
  String b;
  String x; // ERROR: added by a device implementer
  int[] y; // added by a device implementer
}

Seperti yang terlihat dalam kode sebelumnya, praktik ini rusak karena kolom ditambahkan oleh pengimplementasi perangkat mungkin mengalami konflik saat Parcelable direvisi dalam rilis Android berikutnya.

Dengan menggunakan ParcelableHolder, pemilik parcelable dapat menentukan ekstensi titik di Parcelable.

parcelable AospDefinedParcelable {
  int a;
  String b;
  ParcelableHolder extension;
}

Selanjutnya, pengimplementasi perangkat dapat menentukan Parcelable sendiri untuk .

parcelable OemDefinedParcelable {
  String x;
  int[] y;
}

Terakhir, Parcelable yang baru dapat dilampirkan ke Parcelable asli dengan kolom ParcelableHolder.


// Java
AospDefinedParcelable ap = ...;
OemDefinedParcelable op = new OemDefinedParcelable();
op.x = ...;
op.y = ...;

ap.extension.setParcelable(op);

...

OemDefinedParcelable op = ap.extension.getParcelable(OemDefinedParcelable.class);

// C++
AospDefinedParcelable ap;
OemDefinedParcelable op;
std::shared_ptr<OemDefinedParcelable> op_ptr = make_shared<OemDefinedParcelable>();

ap.extension.setParcelable(op);
ap.extension.setParcelable(op_ptr);

...

std::shared_ptr<OemDefinedParcelable> op_ptr;

ap.extension.getParcelable(&op_ptr);

// NDK
AospDefinedParcelable ap;
OemDefinedParcelable op;
ap.extension.setParcelable(op);

...

std::optional<OemDefinedParcelable> op;
ap.extension.getParcelable(&op);

// Rust
let mut ap = AospDefinedParcelable { .. };
let op = Rc::new(OemDefinedParcelable { .. });

ap.extension.set_parcelable(Rc::clone(&op));

...

let op = ap.extension.get_parcelable::<OemDefinedParcelable>();

Nama instance server AIDL HAL

Berdasarkan konvensi, layanan AIDL HAL memiliki nama instance dari format $package.$type/$instance. Misalnya, sebuah instance dari vibrator HAL terdaftar sebagai android.hardware.vibrator.IVibrator/default.

Menulis server AIDL HAL

@VintfStability server AIDL harus dideklarasikan dalam manifes VINTF, karena contoh seperti ini:

    <hal format="aidl">
        <name>android.hardware.vibrator</name>
        <version>1</version>
        <fqname>IVibrator/default</fqname>
    </hal>

Jika tidak, mereka harus mendaftarkan layanan AIDL seperti biasa. Saat menjalankan VTS pengujian, diharapkan semua HAL AIDL yang dideklarasikan tersedia.

Menulis klien AIDL

Klien AIDL harus mendeklarasikan diri mereka sendiri dalam matriks kompatibilitas, misalnya, seperti ini:

    <hal format="aidl" optional="true">
        <name>android.hardware.vibrator</name>
        <version>1-2</version>
        <interface>
            <name>IVibrator</name>
            <instance>default</instance>
        </interface>
    </hal>

Mengonversi HAL yang ada dari HIDL ke AIDL

Gunakan alat hidl2aidl untuk mengonversi antarmuka HIDL menjadi AIDL.

Fitur hidl2aidl:

  • Membuat file .aidl berdasarkan file .hal untuk paket yang ditentukan
  • Buat aturan build untuk paket AIDL yang baru dibuat dengan semua backend aktif
  • Membuat metode terjemahan di backend Java, CPP, dan NDK untuk menerjemahkan dari tipe HIDL hingga tipe AIDL
  • Membuat aturan build untuk menerjemahkan library dengan dependensi yang diperlukan
  • Membuat pernyataan statis untuk memastikan bahwa enumerator HIDL dan AIDL memiliki nilai yang sama di backend CPP dan NDK

Ikuti langkah-langkah berikut untuk mengonversi paket file .hal menjadi file .aidl:

  1. Bangun alat yang terletak di system/tools/hidl/hidl2aidl.

    Membuat alat ini dari sumber terbaru akan memberikan hasil yang paling pengalaman yang lancar bagi developer. Anda dapat menggunakan versi terbaru untuk mengonversi antarmuka pada yang berbeda dari rilis sebelumnya.

    m hidl2aidl
    
  2. Jalankan alat dengan direktori output diikuti dengan paket yang akan dikonversi.

    Atau, gunakan argumen -l untuk menambahkan konten file lisensi baru di bagian atas semua file yang dihasilkan. Pastikan Anda menggunakan lisensi dan tanggal yang benar.

    hidl2aidl -o <output directory> -l <file with license> <package>
    

    Contoh:

    hidl2aidl -o . -l my_license.txt android.hardware.nfc@1.2
    
  3. Baca file yang dihasilkan dan perbaiki masalah apa pun pada konversi.

    • conversion.log berisi masalah yang tidak tertangani untuk diperbaiki terlebih dahulu.
    • File .aidl yang dihasilkan mungkin memiliki peringatan dan saran yang memerlukan tindakan. Komentar ini diawali dengan //.
    • Manfaatkan kesempatan ini untuk membersihkan dan melakukan perbaikan pada paket.
    • Periksa @JavaDerive anotasi untuk fitur yang mungkin diperlukan, seperti toString atau equals.
  4. Bangun target yang diperlukan saja.

    • Nonaktifkan backend yang tidak akan digunakan. Pilih backend NDK daripada CPP backend, lihat memilih runtime.
    • Menghapus library terjemahan atau kode yang dihasilkan yang tidak akan digunakan.
  5. Lihat Perbedaan utama AIDL/HIDL.

    • Menggunakan Status bawaan dan pengecualian AIDL biasanya akan meningkatkan dan menghilangkan kebutuhan akan jenis status khusus antarmuka lainnya.
    • Argumen antarmuka AIDL dalam metode secara default tidak @nullable seperti ini berada di HIDL.

SEPolicy untuk AIDL HAL

Jenis layanan AIDL yang terlihat oleh kode vendor harus memiliki Atribut hal_service_type. Jika tidak, konfigurasi sepolicy-nya sama dengan seperti layanan AIDL lainnya (meskipun ada atribut khusus untuk HAL). Di sini, adalah contoh definisi konteks layanan HAL:

    type hal_foo_service, service_manager_type, hal_service_type;

Untuk sebagian besar layanan yang didefinisikan oleh platform, konteks layanan dengan jenis sudah ditambahkan (misalnya, android.hardware.foo.IFoo/default akan sudah ditandai sebagai hal_foo_service). Namun, jika kerangka kerja klien mendukung lebih dari satu nama instance, nama instance tambahan harus ditambahkan di file service_contexts khusus perangkat.

    android.hardware.foo.IFoo/custom_instance u:object_r:hal_foo_service:s0

Atribut HAL harus ditambahkan saat membuat jenis HAL baru. HAL tertentu mungkin dikaitkan dengan beberapa jenis layanan (yang masing-masing memiliki beberapa kasus seperti yang baru saja kita bahas). Untuk HAL, foo, kita memiliki hal_attribute(foo). Makro ini menentukan atribut hal_foo_client dan hal_foo_server. Untuk domain tertentu, hal_client_domain dan makro hal_server_domain mengaitkan domain dengan atribut HAL yang diberikan. Sebagai server sistem yang menjadi klien HAL ini sesuai dengan kebijakan hal_client_domain(system_server, hal_foo). Server HAL juga menyertakan hal_server_domain(my_hal_domain, hal_foo). Biasanya, untuk HAL tertentu kami juga membuat domain seperti hal_foo_default untuk referensi atau contoh HAL. Namun, beberapa perangkat menggunakan domain ini untuk servernya sendiri. Membedakan antara domain untuk beberapa server hanya penting jika kita memiliki beberapa server yang melayani antarmuka yang sama dan memerlukan izin akses yang berbeda dalam implementasinya. Di semua makro ini, hal_foo sebenarnya tidak objek sepolicy. Token ini digunakan oleh makro ini untuk merujuk ke kelompok atribut yang terkait dengan pasangan server klien.

Namun, sejauh ini, kita belum mengaitkan hal_foo_service dan hal_foo (pasangan atribut dari hal_attribute(foo)). Atribut HAL dikaitkan dengan layanan AIDL HAL menggunakan makro hal_attribute_service (menggunakan HIDL makro hal_attribute_hwservice). Misalnya, hal_attribute_service(hal_foo, hal_foo_service). Hal ini berarti bahwa hal_foo_client proses dapat memegang HAL, dan hal_foo_server proses pendaftaran HAL. Pemberlakuan aturan pendaftaran ini dilakukan oleh pengelola konteks (servicemanager). Perhatikan, nama layanan mungkin tidak selalu sesuai dengan atribut HAL. Sebagai contoh, kita mungkin melihat hal_attribute_service(hal_foo, hal_foo2_service). Umumnya, karena ini menyiratkan bahwa layanan tersebut selalu digunakan bersamaan, kita bisa mempertimbangkan untuk menghapus hal_foo2_service dan menggunakan hal_foo_service untuk semua layanan kami konteks tambahan. Sebagian besar HAL yang menetapkan beberapa hal_attribute_service adalah karena nama atribut HAL asli tidak cukup umum dan tidak dapat diubah.

Dengan menyatukan semuanya, contoh HAL terlihat seperti ini:

    public/attributes:
    // define hal_foo, hal_foo_client, hal_foo_server
    hal_attribute(foo)

    public/service.te
    // define hal_foo_service
    type hal_foo_service, hal_service_type, protected_service, service_manager_type

    public/hal_foo.te:
    // allow binder connection from client to server
    binder_call(hal_foo_client, hal_foo_server)
    // allow client to find the service, allow server to register the service
    hal_attribute_service(hal_foo, hal_foo_service)
    // allow binder communication from server to service_manager
    binder_use(hal_foo_server)

    private/service_contexts:
    // bind an AIDL service name to the selinux type
    android.hardware.foo.IFooXxxx/default u:object_r:hal_foo_service:s0

    private/<some_domain>.te:
    // let this domain use the hal service
    binder_use(some_domain)
    hal_client_domain(some_domain, hal_foo)

    vendor/<some_hal_server_domain>.te
    // let this domain serve the hal service
    hal_server_domain(some_hal_server_domain, hal_foo)

Antarmuka ekstensi yang disertakan

Ekstensi dapat dipasang ke antarmuka binder apa pun, baik level teratas yang terdaftar langsung dengan pengelola layanan atau merupakan sub-antarmuka. Saat mendapatkan perpanjangan, Anda harus memastikan bahwa jenis ekstensi yang diharapkan. Ekstensi hanya dapat disetel dari proses yang menyajikan binder.

Ekstensi yang dilampirkan harus digunakan setiap kali ekstensi mengubah fungsionalitas HAL yang sudah ada. Ketika fungsionalitas yang benar-benar baru diperlukan, mekanisme ini tidak perlu digunakan, dan antarmuka ekstensi dapat yang terdaftar langsung di {i>service manager<i}. Antarmuka ekstensi yang disertakan paling masuk akal ketika mereka melekat pada sub-antarmuka, karena hierarki mungkin dalam atau multi-instance. Menggunakan ekstensi global untuk mencerminkan hierarki antarmuka {i>binder<i} dari layanan lain akan membutuhkan banyak pembukuan untuk menyediakan fungsi yang setara dengan ekstensi yang dilampirkan langsung.

Untuk menyetel ekstensi pada binder, gunakan API berikut:

  • Di backend NDK: AIBinder_setExtension
  • Di backend Java: android.os.Binder.setExtension
  • Di backend CPP: android::Binder::setExtension
  • Di backend Rust: binder::Binder::set_extension

Untuk mendapatkan ekstensi pada binder, gunakan API berikut:

  • Di backend NDK: AIBinder_getExtension
  • Di backend Java: android.os.IBinder.getExtension
  • Di backend CPP: android::IBinder::getExtension
  • Di backend Rust: binder::Binder::get_extension

Anda bisa menemukan informasi selengkapnya untuk API ini dalam dokumentasi Fungsi getExtension di backend terkait. Contoh cara menggunakan ekstensi dapat ditemukan di hardware/interfaces/tests/extension/vibrator.

Perbedaan utama AIDL dan HIDL

Saat menggunakan AIDL HAL atau antarmuka AIDL HAL, perhatikan perbedaannya dibandingkan dengan menulis HAL HIDL.

  • Sintaks bahasa AIDL lebih dekat dengan Java. Sintaksis HIDL mirip dengan C++.
  • Semua antarmuka AIDL memiliki status error bawaan. Daripada membuat tipe status, buat int status konstan di file antarmuka dan gunakan EX_SERVICE_SPECIFIC di backend CPP/NDK dan ServiceSpecificException pada backend Java. Lihat Error Penanganan.
  • AIDL tidak otomatis memulai thread pool saat objek binder dikirim. Mereka harus dimulai secara manual (lihat rangkaian pesan Google Workspace).
  • AIDL tidak dibatalkan saat terjadi error transpor yang tidak dicentang (dibatalkan Return HIDL pada error yang tidak dicentang).
  • AIDL hanya dapat mendeklarasikan satu jenis per file.
  • Argumen AIDL dapat ditentukan sebagai in/out/inout selain output (tidak ada "callback sinkron").
  • AIDL menggunakan fd sebagai jenis primitif, bukan handle.
  • HIDL menggunakan versi utama untuk perubahan yang tidak kompatibel dan versi minor untuk perubahan yang kompatibel. Dalam AIDL, perubahan yang kompatibel dengan versi lama dilakukan di tempatnya. AIDL tidak memiliki konsep eksplisit tentang versi utama; sebagai gantinya, dimasukkan ke dalam nama paket. Misalnya, AIDL mungkin menggunakan nama paket bluetooth2.
  • AIDL tidak mewarisi prioritas realtime secara default. setInheritRt harus digunakan per-binder untuk mengaktifkan pewarisan prioritas realtime.