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Android架构纵横谈之——软件自愈能力 (3)

时间:2012-07-19 11:06来源:51cto 作者:宋宝华 点击:
Android架构纵横谈之软件自愈能力 (3) 最近马不停蹄往返进行Linux技术讲座,所以本回delay了一周。上回书说到Android中生死与共的Zygote和SystemServer,今回书我们讲SystemServer的watchdog,也为软件架构自愈系列的总结篇。 第三只狗:朝廷鹰犬 2012 年7

Android架构纵横谈之——软件自愈能力 (3)

较近马不停蹄往返进行Linux技术讲座,所以本回delay了一周。上回书说到Android中生死与共的Zygote和SystemServer,今回书我们讲SystemServer的watchdog,也为软件架构自愈系列的总结篇。

第三只狗:朝廷鹰犬

2012 年7月,网名为“吴法天”、人称中国十大“五毛”的中国政法大学副教授吴丹红,和网名为“此是燕云”的四川电视台记者周燕,“微博约架”北京朝阳公园南 门。众多网友前去围观,一场鸡飞狗跳的闹剧就此上演。吴法天被打,天朝为之轰动。笔者观此视频,对于吴被打,稍有振动,而较震慑心灵的是,视频中,吴被众 人齐呼“走狗”,却是有相当的讽刺意味。“走狗”,基本上是与“朝廷鹰犬”同等的概念,可笑的是,替现政府说话的人,目前成为“走狗”,换回70年前,又 是怎样的观景?当年彼是绿林,今日彼为走狗,想起小时候看过的电影《金镖黄天霸》,黄天霸曾经是伟大的无产阶级领袖,绿林好汉的三统领,后投靠清廷,于是 成为“鹰犬”,成功升级为与明朝东厂同等的地位。政治是个卑鄙的把戏,历史上屡次的成功者,基本上都是较卑鄙者。

“走 狗”、“鹰犬”的特点是,对主人卑躬屈膝,对民间进行秘密监控、暴力镇压、实施酷刑等,搞到人人自危。在Android的世界里,这样的“走狗”也必然存 在。在SystemServer启动一些service后,它需要不断监视一些重要service的状况,一旦发现某个service有异动,思想上与统 治者长期不一致,势必要采取行动。在SystemService的众多service中,重点监控对象包括ActivityManagerService 、PowerManagerService、WindowManagerService等,这个监控透过Android的watchdog实现 。

在 一个典型的嵌入式系统中,会存在一个硬件看门狗,正常运转的系统会周期喂狗,否则证明系统hang了。硬件看门狗存在相当大的局限性,它只能监控整个系统 而不能监控单个的进程或者线程。于是发明软件看门狗意义重大。SystemServer会用到软件看门狗来确保AM 、PM、WM这几个服务hang住之后,退出SystemServer进程,从而进入上回书中的Zygote与SystemServer的生死与共。注意 service是hang而不是死,绕到个死胡同里出不来了。镜湖女侠决定了革命,你再怎么去说服她也没有用了。这些重要的service运行于 SystemServer的进程空间,在祖国的怀抱里长大,它们热爱祖国热爱人民,只是步调偏了,不按照当局规定的方式“爱国”,当局透过Java里面去 synchronized某锁的时候长时间拿不到。

我们随便读一下PowerManagerService.java的源代码,会发现几乎所有的重要操作都会透过synchronized其中的mLocks进行,咱们抓几个看看:

很 显然,如果我们故意去synchronizedmLocks这个锁,如果长时间拿不到,基本可认定PowerManagerService在某个操作里面 hang了,短时间或者直接就拿到了,证明一切正常。PowerManagerService里面实现了monitor成员函数来 synchronized mLocks:

    // for watchdog

    public void monitor() {

        synchronized (mLocks) { }

    }      同样的道理,对于其他的几个service,我们也可以用类似的方法来验证它们是否hang。同志们啊,很多国内的书或者文档里面把这个侦测hang的过 程说成是侦测死锁,含义其实是大错特错了,也把广大的读者搞地不知所云。因为死锁只是引起hang的一种可能,hang的含义则更加广泛。缓刑或者监外执 行的罪犯,周期性地会去派出所报告工作,如果没去报告,很可能不是被家里人死锁在房间里打不开门了,更可能是跑路了。

同样,国内很多的教科书以内核cs8900驱动为例讲解网络设备驱动,我也反复在各大公司澄清过cs8900 那就是一反面教材,是一个平台相关信息渗透入与平台无关驱动代码的典型错误范例,需要拨乱反正啊有木有?

了 解了侦测service hang的原理,我们需要一套方法来实现这个侦测,这个过程透过watchdog来实现。在Android中,watchdog继承于thread类,代 码位于frameworks/base/services/java/com/android/server/Watchdog.java。采用单例模 式,提供getInstance() 接口,同时在watchdog创建的过程中,会创建一个用于消息处理的HeartbeatHandler:

public static Watchdog getInstance() {
        if (sWatchdog == null) {
            sWatchdog = new Watchdog();
        }

        return sWatchdog;
    }

    private Watchdog() {
        super("watchdog");
        mHandler = new HeartbeatHandler();
    }
SystemServer会调用watchdog的start函数,从而让继承于thread的Watchdog的run函数在一新线程被执行:

public void run() {
        boolean waitedHalf = false;
        while (true) {
            mCompleted = false;
            mHandler.sendEmptyMessage(MONITOR);//引发HeartbeatHandler在相应线程处理MONITOR消息

            synchronized (this) {
                long timeout = TIME_TO_WAIT;//周期性等待

                long start = SystemClock.uptimeMillis();
                while (timeout > 0 && !mForceKillSystem) {
                    try {
                        wait(timeout);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        Log.wtf(TAG, e);
                    }
                    timeout = TIME_TO_WAIT - (SystemClock.uptimeMillis() - start);
                }

                if (mCompleted && !mForceKillSystem) {
                    // monitor都返回了,mCompleted为真
                    waitedHalf = false;
                    continue;
                }

                if (!waitedHalf) {
                    // monitor没有都返回,再进行第二次等待判断
                    waitedHalf = true;
                    continue;
                }
            }

            // 第2次了,monitor还没都返回,确实hung了
            if (!Debug.isDebuggerConnected()) {
                //SystemServer自杀
                Process.killProcess(Process.myPid());
                System.exit(10);
            } else {
                Slog.w(TAG, "Debugger connected: Watchdog is *not* killing the system process");
            }

            waitedHalf = false;
        }
    }
这个run函数实现比较简单, 周期性地设置mCompleted变量为假,通知心跳handler去调用各个monitor,而心跳handler会调用各个service的 monitor,如果各个monitor都返回了,心跳handler会将mCompleted设置为真(这个过程是不是和使用硬件看门狗的情况下把定时 器复位惊人的相似?因此,我们可以把这个过程看做“喂狗”)。否则,经过2次等待watchgod的run()发现mCompleted还为假,就证明 hang了。我们看看心跳handler调用各个monitor的过程并“喂狗”的过程:

final class HeartbeatHandler extends Handler {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                case MONITOR: {
                    //调用每个monitor
                    final int size = mMonitors.size();
                    for (int i = 0 ; i < size ; i++) {
                        mCurrentMonitor = mMonitors.get(i);
                        mCurrentMonitor.monitor();
                    }

                    synchronized (Watchdog.this) {
                        mCompleted = true; //修改mCompleted为true
                        mCurrentMonitor = null;
                    }
                } break;
            }
        }
    }
而PowerManagerService等service如何进入上面代码中的for循环呢?那是因为他们正好实现了 这个Watchdog.Monitor接口,并透过Watchdog.getInstance().addMonitor(this)加到了 monitor列表里面。

结合第一回和第二回,我们基本可以看出整个Android软件自愈过程的“环环相扣”,成为一个多么完美的体系 啊!SystemServer监控重要service,重要service hang则SystemServer死,SystemServer死则Zygote监控到,Zygote也死并且杀死整个Java世界,Zygote死则 init监控到,init重新启动Zygote,之后SystemServer、service又进入重生过程,与死亡的过程相反。

这个过程我们 看到了多进程之间的千丝万缕的联系,以及多进程模型的魅力和设计哲学,程序员喜欢孤立的去看待自己的程序而不是总揽全局,而从体系架构的角度去思考问题, 我们更加能清楚我们位于整个软件的哪个组成部分。和宇宙大爆炸比起来,咱屌丝们的房子、车子都不过是过眼云烟,所以我们要尽快把自己的人生理想调整到配合 宇宙大爆炸的方向上来。从Android的init、Zygote、SystemServer和重要service的彼此关联中,我们至少体会到了一些什 么,整天盯着自己的几个函数玩,不在宇宙里玩,玩地多不过瘾啊?关系上是“宇宙大爆炸->Android-> 程序员”,不是“函数->模块->Android”,这是研究Android的方法学。谁可以帮我p一副图?把下面这个宇宙大爆炸图中p出个 Android,旁边再p出个苦B程序员呢?

在朝廷鹰犬的监控之下,无法与中央保持一致的service革命者就这样被watchdog给揪了出来。鹰犬问道,你只要放弃你的信念,保持喂狗,就可以活。而他(她)毅然选择了慷慨负死。威廉·华莱士道:“跟着我,你们将失去生命,但是,你们将获得自由” 。

(责任编辑:杭州华育 ;杭州java培训,网络营销培训,杭州计算机培训,it培训,详询客服报名咨询
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