Spazio dei nomi linker

Il linker dinamico risolve due problemi nel design di Treble VNDK:

  • Le librerie condivise SP-HAL e le relative dipendenze, incluse le librerie VNDK-SP, vengono caricate nei processi del framework. Dovrebbero esserci alcuni meccanismi per evitare conflitti di simboli.
  • dlopen() e android_dlopen_ext() possono introdurre alcune dipendenze di runtime non visibili al momento della compilazione e possono essere difficili da rilevare utilizzando l'analisi statica.

Questi due problemi possono essere risolti dal meccanismo dello spazio dei nomi del linker. Questo meccanismo è fornito dal linker dinamico. Puoi isolerare le librerie condivise in spazi dei nomi del linker diversi in modo che le librerie con lo stesso nome, ma con simboli diversi, non entrino in conflitto.

D'altra parte, il meccanismo dello spazio dei nomi del linker offre la flessibilità necessaria per consentire a alcune librerie condivise di essere esportate da uno spazio dei nomi del linker e utilizzate da un altro spazio dei nomi del linker. Queste librerie condivise esportate possono diventare API di programmazione di applicazioni pubbliche per altri programmi, nascondendo al contempo i dettagli di implementazione all'interno degli spazi dei nomi del linker.

Ad esempio, /system/lib[64]/libcutils.so e /system/lib[64]/vndk-sp-${VER}/libcutils.so sono due librerie condivise. Queste due librerie possono avere simboli diversi. Vengono caricati in diversi spazi dei nomi del linker in modo che i moduli del framework possano dipendere da /system/lib[64]/libcutils.so e le librerie condivise SP-HAL possano dipendere da /system/lib[64]/vndk-sp-${VER}/libcutils.so.

D'altra parte, /system/lib[64]/libc.so è un esempio di biblioteca pubblica esportata da uno spazio dei nomi del linker e importata in molti spazi dei nomi del linker. Le dipendenze di /system/lib[64]/libc.so, ad esempio libnetd_client.so, vengono caricate nello spazio dei nomi in cui risiede /system/lib[64]/libc.so. Gli altri spazi dei nomi non avranno accesso a queste dipendenze. Questo meccanismo incapsula i dettagli di implementazione, fornendo al contempo le interfacce pubbliche.

Come funziona

Il linker dinamico è responsabile del caricamento delle librerie condivise specificate nelle voci DT_NEEDED o delle librerie condivise specificate dall'argomento di dlopen() o android_dlopen_ext(). In entrambi i casi, il linker dinamico trova lo spazio dei nomi del linker in cui risiede il chiamante e tenta di caricare le dipendenze nello stesso spazio dei nomi del linker. Se il linker dinamico non riesce a caricare la libreria condivisa nello spazio dei nomi del linker specificato, chiede allo spazio dei nomi del linker collegato le librerie condivise esportate.

Formato del file di configurazione

Il formato del file di configurazione si basa sul formato del file INI. Un tipico file di configurazione ha il seguente aspetto:

dir.system = /system/bin
dir.system = /system/xbin
dir.vendor = /vendor/bin

[system]
additional.namespaces = sphal,vndk

namespace.default.isolated = true
namespace.default.search.paths = /system/${LIB}
namespace.default.permitted.paths = /system/${LIB}/hw
namespace.default.asan.search.paths = /data/asan/system/${LIB}:/system/${LIB}
namespace.default.asan.permitted.paths = /data/asan/system/${LIB}/hw:/system/${LIB}/hw

namespace.sphal.isolated = true
namespace.sphal.visible = true
namespace.sphal.search.paths = /odm/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.permitted.paths = /odm/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.asan.search.paths  = /data/asan/odm/${LIB}:/odm/${LIB}
namespace.sphal.asan.search.paths += /data/asan/vendor/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.asan.permitted.paths  = /data/asan/odm/${LIB}:/odm/${LIB}
namespace.sphal.asan.permitted.paths += /data/asan/vendor/${LIB}:/vendor/${LIB}
namespace.sphal.links = default,vndk
namespace.sphal.link.default.shared_libs = libc.so:libm.so
namespace.sphal.link.vndk.shared_libs = libbase.so:libcutils.so

namespace.vndk.isolated = true
namespace.vndk.search.paths = /system/${LIB}/vndk-sp-29
namespace.vndk.permitted.paths = /system/${LIB}/vndk-sp-29
namespace.vndk.links = default
namespace.vndk.link.default.shared_libs = libc.so:libm.so

[vendor]
namespace.default.isolated = false
namespace.default.search.paths = /vendor/${LIB}:/system/${LIB}

Il file di configurazione include:

  • Diverse proprietà di mappatura delle directory all'inizio per consentire al linker dinamico di selezionare la sezione effettiva.
  • Diverse sezioni di configurazione degli spazi dei nomi del linker:
    • Ogni sezione contiene diversi spazi dei nomi (vertici del grafico) e diversi link di riserva tra gli spazi dei nomi (archi del grafico).
    • Ogni spazio dei nomi ha i propri percorsi di isolamento, di ricerca, consentiti e di visibilità.

Le tabelle seguenti descrivono in dettaglio il significato di ogni proprietà.

Proprietà di mappatura della sezione della directory

Proprietà Descrizione Esempio

dir.name

Un percorso a una directory a cui si applica la sezione [name].

Ogni proprietà mappa gli eseguibili nella directory a una sezione di configurazione degli spazi dei nomi del linker. Potrebbero esserci due (o più) proprietà che hanno lo stesso name, ma rimandano a directory diverse.

dir.system = /system/bin
dir.system = /system/xbin
dir.vendor = /vendor/bin

Ciò indica che la configurazione specificata nella sezione [system] si applica agli eseguibili caricati da /system/bin o /system/xbin.

La configurazione specificata nella sezione [vendor] si applica agli eseguibili caricati da /vendor/bin.

Proprietà della relazione

Proprietà Descrizione Esempio
additional.namespaces

Un elenco di spazi dei nomi aggiuntivi separati da virgole (oltre allo spazio dei nomi default) per la sezione.

additional.namespaces = sphal,vndk

Ciò indica che nella configurazione [system] esistono tre spazi dei nomi (default, sphal e vndk).
namespace.name.links

Un elenco separato da virgole di spazi dei nomi di riserva.

Se non è possibile trovare una libreria condivisa nello spazio dei nomi corrente, il linker dinamico tenta di caricarla dagli spazi dei nomi di riserva. Lo spazio dei nomi specificato all'inizio dell'elenco ha una priorità maggiore.

namespace.sphal.links = default,vndk

Se una libreria condivisa o un file eseguibile richiede una libreria condivisa che non può essere caricata nello spazio dei nomi sphal, il linker dinamico tenta di caricare la libreria condivisa dallo spazio dei nomi default.

Se la libreria condivisa non può essere caricata nemmeno dal spazio dei nomi default, il linker dinamico tenta di caricarla dal nome vndk.

Infine, se tutti i tentativi falliscono, il linker dinamico restituisce un errore.
namespace.name.link.other.shared_libs

Un elenco di librerie condivise separate da due punti in cui è possibile eseguire ricerche negli spazi dei nomi other quando queste librerie non sono disponibili nello spazio dei nomi name.

Questa proprietà non può essere utilizzata con namespace.name.link.other.allow_all_shared_libs.

namespace.sphal.link.default.shared_libs = libc.so:libm.so

Ciò indica che il link di riserva accetta solo libc.so o libm.so come nome della libreria richiesta. Il linker dinamico ignora il link di riserva dallo spazio dei nomi sphal allo spazio dei nomi default se il nome della libreria richiesta non è libc.so o libm.so.
namespace.name.link.other.allow_all_shared_libs

Un valore booleano che indica se è possibile eseguire ricerche in tutte le librerie condivise nello spazio dei nomi other quando queste non sono disponibili nello spazio dei nomi name.

Questa proprietà non può essere utilizzata con namespace.name.link.other.shared_libs.

namespace.vndk.link.sphal.allow_all_shared_libs = true

Ciò indica che tutti i nomi delle librerie possono passare attraverso il link di riserva dallo spazio dei nomi vndk a sphal.

Proprietà dello spazio dei nomi

Proprietà Descrizione Esempio
namespace.name.isolated

Un valore booleano che indica se il linker dinamico deve controllare la posizione della libreria condivisa.

Se isolated è true, possono essere caricate solo le librerie condivise che si trovano in una delle directory search.paths (escluse le sottodirectory) o sotto una delle directory permitted.paths (incluse le sottodirectory).

Se isolated è false (valore predefinito), il linker dinamico non controlla il percorso delle librerie condivise.

namespace.sphal.isolated = true

Ciò indica che solo le librerie condivise in search.paths o in permitted.paths possono essere caricate nello spazio dei nomi sphal.
namespace.name.search.paths

Un elenco separato da due punti di directory in cui cercare le librerie condivise.

Le directory specificate in search.paths vengono anteposte al nome della libreria richiesta se le chiamate alle funzioni alle voci dlopen() o DT_NEEDED non specificano il percorso completo. La directory specificata all'inizio dell'elenco ha la priorità più alta.

Quando isolated è true, le librerie condivise che si trovano in una delle directory search.paths (escluse le sottodirectory) possono essere caricate indipendentemente dalla proprietà permitted.paths.

Ad esempio, se search.paths è /system/${LIB} e permitted.paths è vuoto, /system/${LIB}/libc.so può essere caricato, ma /system/${LIB}/vndk/libutils.so non può essere caricato.

namespace.default.search.paths = /system/${LIB}

Ciò indica che il linker dinamico cerca /system/${LIB} per le librerie condivise.
namespace.name.asan.search.paths

Un elenco di directory separate da due punti in cui cercare le librerie condivise quando è attivo AddressSanitizer (ASan).

namespace.name.search.paths viene ignorato quando ASan è attivo.

namespace.default.asan.search.paths = /data/asan/system/${LIB}:/system/${LIB}

Ciò indica che quando ASan è attivato, il linker dinamico cerca prima /data/asan/system/${LIB} e poi /system/${LIB}.
namespace.name.permitted.paths

Un elenco di directory (incluse le sottodirectory) separate da due punti in cui il linker dinamico può caricare le librerie condivise (oltre a search.paths) quando isolated è true.

Possono essere caricate anche le librerie condivise che si trovano nelle sottodirectory dipermitted.paths. Ad esempio, se permitted.paths è /system/${LIB}, possono essere caricati sia /system/${LIB}/libc.so che /system/${LIB}/vndk/libutils.so.

Se isolated è false, permitted.paths vengono ignorati e viene emesso un avviso.

namespace.default.permitted.paths = /system/${LIB}/hw

Ciò indica che le librerie condivise in /system/${LIB}/hw possono essere caricate nello spazio dei nomi default isolato.

Ad esempio, senza permitted.paths, libaudiohal.so non può caricare /system/${LIB}/hw/audio.a2dp.default.so nello spazio dei nomi default.
namespace.name.asan.permitted.paths

Un elenco di directory separate da due punti in cui il linker dinamico può caricare le librerie condivise quando ASan è attivato.

namespace.name.permitted.paths viene ignorato quando ASan è attivo.

namespace.default.asan.permitted.paths = /data/asan/system/${LIB}/hw:/system/${LIB}/hw

Ciò indica che quando ASan è attiva, le librerie condivise in /data/asan/system/${LIB}/hw o /system/${LIB}/hw possono essere caricate nello spazio dei nomi default isolato.
namespace.name.visible

Un valore booleano che indica se il programma (diverso da libc) può ottenere un handle dello spazio dei nomi del linker con android_get_exported_namespace() e aprire una libreria condivisa nello spazio dei nomi del linker passando l'handle a android_dlopen_ext().

Se visible è true, android_get_exported_namespace() restituisce sempre l'handle se lo spazio dei nomi esiste.

Se visible è false (valore predefinito), android_get_exported_namespace() restituisce sempre NULL indipendentemente dalla presenza dello spazio dei nomi. Le librerie condivise possono essere caricate in questo spazio dei nomi solo se (1) sono richieste da un altro spazio dei nomi del linker che ha un link di riserva a questo spazio dei nomi oppure (2) sono richieste da altre librerie condivise o eseguibili in questo spazio dei nomi.

namespace.sphal.visible = true

Ciò indica che android_get_exported_namespace("sphal") può restituire un handle dello spazio dei nomi del linker valido.

Creazione dello spazio dei nomi del linker

In Android 11, la configurazione del linker viene creata in fase di esecuzione in /linkerconfig anziché utilizzare file di testo normale in ${android-src}/system/core/rootdir/etc. La configurazione viene generata al momento del caricamento in base all'ambiente di runtime, che include i seguenti elementi:

  • Se il dispositivo supporta VNDK
  • Versione VNDK target della partizione del fornitore
  • Versione VNDK della partizione del prodotto
  • Moduli APEX installati

La configurazione del linker viene creata risolvendo le dipendenze tra gli spazi dei nomi del linker. Ad esempio, se sono presenti aggiornamenti ai moduli APEX che includono aggiornamenti delle dipendenze, la configurazione del linker viene generata in base a queste modifiche. Puoi trovare ulteriori dettagli per creare la configurazione del linker in ${android-src}/system/linkerconfig.

Isolamento dello spazio dei nomi del linker

Esistono tre tipi di configurazione. A seconda del valore di PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACES e BOARD_VNDK_VERSION in BoardConfig.mk, la configurazione corrispondente viene generata al momento dell'avvio.

PRODUCT_TREBLE_
LINKER_NAMESPACES		 BOARD_VNDK_
VERSION		 Configurazione selezionata Requisito VTS
true current VNDK Obbligatorio per i dispositivi lanciati con Android 9 o versioni successive
Vuoto VNDK Lite Obbligatorio per i dispositivi lanciati con Android 8.x
false Vuoto Legacy Per i dispositivi non Treble

La configurazione VNDK Lite isola le librerie condivise SP-HAL e VNDK-SP. In Android 8.0, deve essere il file di configurazione per il linker dinamico quando PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACES è true.

La configurazione VNDK isola anche le librerie condivise SP-HAL e VNDK-SP. Inoltre, questa configurazione fornisce l'isolamento completo del linker dinamico. Garantisce che i moduli nella partizione di sistema non dipendono dalle librerie condivise nelle partizioni del fornitore e viceversa.

In Android 8.1 o versioni successive, la configurazione VNDK è la configurazione predefinita e ti consigliamo vivamente di attivare l'isolamento completo del linker dinamico impostando BOARD_VNDK_VERSION su current.

Configurazione VNDK

La configurazione VNDK isola le dipendenze delle librerie condivise tra la partizione di sistema e le partizioni del fornitore. Rispetto alle configurazioni descritte nella precedente sottosezione, le differenze sono descritte di seguito:

  • Processi del framework

    • Vengono creati gli spazi dei nomi default, vndk, sphal e rs.
    • Tutti gli spazi dei nomi sono isolati.
    • Le librerie condivise di sistema vengono caricate nello spazio dei nomi default.
    • Gli SP-HAL vengono caricati nello spazio dei nomi sphal.
    • Librerie condivise VNDK-SP caricate nello spazio dei nomi vndk.

  • Processi del fornitore

    • Vengono creati gli spazi dei nomi default, vndk e system.
    • Lo spazio dei nomi default è isolato.
    • Le librerie condivise del fornitore vengono caricate nello spazio dei nomi default.
    • Le librerie condivise VNDK e VNDK-SP vengono caricate nello spazio dei nomi vndk.
    • LL-NDK e le sue dipendenze vengono caricati nello spazio dei nomi system.

La relazione tra gli spazi dei nomi del linker è illustrata di seguito.

Grafo dello spazio dei nomi del linker descritto nella configurazione VNDK

Figura 1. Isolamento dello spazio dei nomi del linker (configurazione VNDK).

Nell'immagine sopra, LL-NDK e VNDK-SP indicano le seguenti librerie condivise:

  • LL-NDK
    • libEGL.so
    • libGLESv1_CM.so
    • libGLESv2.so
    • libGLESv3.so
    • libandroid_net.so
    • libc.so
    • libdl.so
    • liblog.so
    • libm.so
    • libnativewindow.so
    • libneuralnetworks.so
    • libsync.so
    • libvndksupport.so
    • libvulkan.so
  • VNDK-SP
    • android.hardware.graphics.common@1.0.so
    • android.hardware.graphics.mapper@2.0.so
    • android.hardware.renderscript@1.0.so
    • android.hidl.memory@1.0.so
    • libRSCpuRef.so
    • libRSDriver.so
    • libRS_internal.so
    • libbase.so
    • libbcinfo.so
    • libc++.so
    • libcutils.so
    • libhardware.so
    • libhidlbase.so
    • libhidlmemory.so
    • libhidltransport.so
    • libhwbinder.so
    • libion.so
    • libutils.so
    • libz.so

Puoi trovare maggiori dettagli in /linkerconfig/ld.config.txt dal dispositivo.

Configurazione di VNDK Lite

A partire da Android 8.0, il linker dinamico è configurato per isolare le librerie condivise SP-HAL e VNDK-SP in modo che i relativi simboli non entrino in conflitto con altre librerie condivise del framework. La relazione tra gli spazi dei nomi del linker è illustrata di seguito.

Grafico dello spazio dei nomi del linker descritto nella configurazione di VNDK Lite
Figura 2. Isolamento dello spazio dei nomi del linker (configurazione VNDK Lite)

LL-NDK e VNDK-SP indicano le seguenti librerie condivise:

  • LL-NDK
    • libEGL.so
    • libGLESv1_CM.so
    • libGLESv2.so
    • libc.so
    • libdl.so
    • liblog.so
    • libm.so
    • libnativewindow.so
    • libstdc++.so (non nella configurazione)
    • libsync.so
    • libvndksupport.so
    • libz.so (trasferito in VNDK-SP nella configurazione)
  • VNDK-SP
    • android.hardware.graphics.common@1.0.so
    • android.hardware.graphics.mapper@2.0.so
    • android.hardware.renderscript@1.0.so
    • android.hidl.memory@1.0.so
    • libbase.so
    • libc++.so
    • libcutils.so
    • libhardware.so
    • libhidlbase.so
    • libhidlmemory.so
    • libhidltransport.so
    • libhwbinder.so
    • libion.so
    • libutils.so

La tabella seguente elenca la configurazione degli spazi dei nomi per i processi del framework, tratta dalla sezione [system] della configurazione di VNDK Lite.

Namespace Proprietà Valore
default search.paths /system/${LIB}
/odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
/product/${LIB}
isolated false
sphal search.paths /odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
permitted.paths /odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
isolated true
visible true
links default,vndk,rs
link.default.shared_libs LL-NDK
link.vndk.shared_libs VNDK-SP
link.rs.shared_libs libRS_internal.so
vndk (per VNDK-SP) search.paths /odm/${LIB}/vndk-sp
/vendor/${LIB}/vndk-sp
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}
permitted.paths /odm/${LIB}/hw
/odm/${LIB}/egl
/vendor/${LIB}/hw
/vendor/${LIB}/egl
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}/hw
isolated true
visible true
links default
link.default.shared_libs LL-NDK
rs (per RenderScript) search.paths /odm/${LIB}/vndk-sp
/vendor/${LIB}/vndk-sp
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}
/odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
permitted.paths /odm/${LIB}
/vendor/${LIB}
/data (per il kernel RS compilato)
isolated true
visible true
links default,vndk
link.default.shared_libs LL-NDK
libmediandk.so
libft2.so
link.vndk.shared_libs VNDK-SP

La tabella seguente mostra la configurazione degli spazi dei nomi per i processi del fornitore, che è tratta dalla sezione [vendor] della configurazione VNDK Lite.

Namespace Proprietà Valore
default search.paths /odm/${LIB}
/odm/${LIB}/vndk
/odm/${LIB}/vndk-sp
/vendor/${LIB}
/vendor/${LIB}/vndk
/vendor/${LIB}/vndk-sp
/system/${LIB}/vndk-${VER}
/system/${LIB}/vndk-sp-${VER}
/system/${LIB} (deprecato)
/product/${LIB} (deprecato)
isolated false

Per ulteriori dettagli, consulta /linkerconfig/ld.config.txt dal dispositivo.

Cronologia del documento

Modifiche ad Android 11

  • In Android 11, i file ld.config.*.txt statici vengono rimossi dalla base di codice e LinkerConfig li genera in fase di runtime.

Modifiche ad Android 9

  • In Android 9, lo spazio dei nomi del linker vndk viene aggiunto ai processi del fornitore e le librerie condivise VNDK vengono isolate dallo spazio dei nomi del linker predefinito.
  • Sostituisci PRODUCT_FULL_TREBLE con un valore più specifico PRODUCT_TREBLE_LINKER_NAMESPACES.
  • Android 9 modifica i nomi dei seguenti file di configurazione del linker dinamico.
    Android 8.x Android 9 Descrizione
    ld.config.txt.in ld.config.txt Per i dispositivi con isolamento dello spazio dei nomi del linker di runtime
    ld.config.txt ld.config.vndk_lite.txt Per i dispositivi con isolamento dello spazio dei nomi del linker VNDK-SP
    ld.config.legacy.txt ld.config.legacy.txt Per i dispositivi precedenti con Android 7.x o versioni precedenti
  • Rimuovi android.hardware.graphics.allocator@2.0.so.
  • Le partizioni product e odm vengono aggiunte.