为了解决碎片化、升级慢问题，android从8.0开始推出了Project Treble计划，诣在分离android framework和硬件驱动的耦合，system分区只存放原生android相关，vendor分区存放厂商相关定制。
主要通过HIDL、VNDK、SELinux来实现隔离，今天主要介绍VNDK相关的Linker namespace隔离机制。
VNDK
为了支持system分区可以升级到最新版本，而vendor分区保持不变，这意味着在不同时间编译的二进制文件必须能够相互配合使用，因此vendor分区程序只能访问system分区稳定的动态库。
共享库可分为以下三个子类别：
-
LL-NDK 库：是已知稳定的框架共享库。它们的开发者致力于保持其 API/ABI 稳定性。
- LL-NDK 包含以下库：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 和 libvulkan.so。
VNDK 库 (VNDK)： 是指可以安全复制两次的框架共享库。框架模块和供应商模块可以与其各自的库副本相关联。
框架专用库 (FWK-ONLY) ：被视为框架内部实现细节，不稳定，不得由供应商模块访问。
Same-Process HAL (SP-HAL)：是一组预先确定的 HAL，作为供应商共享库进行实现，并被加载到框架进程中。SP-HAL 由链接器命名空间进行隔离。SP-HAL 必须仅依赖于 LL-NDK 和 VNDK-SP。
VNDK-SP：是一部分预定义的符合条件的 VNDK 库。SP-HAL 和 VNDK-SP 均由 Google 定义。
Linker:namespace
Linker namespace解决了 Treble VNDK 设计中的两个难题：
- 将 SP-HAL 共享库及其依赖项（包括 VNDK-SP 库）加载到框架进程中。这种情况下应该有一些防止
出现符号冲突的机制。 - dlopen() 和 android_dlopen_ext() 可能会引入一些在编译时不可见的运行时依赖项，这些依赖项使用
静态分析很难检测到。
例如：
/system/lib/libcutils.so
/system/lib/vndk-sp/libcutils.so
这两个库可能有不同的符号。它们将加载到不同的链接器命名空间中，以便框架模块可以依赖于 /system/lib/libcutils.so，SP-HAL 共享库可以依赖于 /system/lib/vndk-sp/libcutils.so。
另一方面，比如libc.so 的依赖项libnetd_client.so被加载到libc.so 所在的命名空间中，其他命名空间将无法访问这些依赖项，可有效防止错综的依赖。
Namespace实现原理
简单来说就是用vector实现多个namespace功能的，没有namespace的linker只有一个LSPath和ALList，启用namespace后使用vector实现多个LSPath和ALList的相互隔离。
std::vector<android_namespace_t*> namespaces
std::vector<std::string> search_paths_;
soinfo_list_t soinfo_list_;
LSPath:搜索路径（Library Search Path）
ALList:已加载库列表（Alread Loaded Library list）
Namespace配置文件
ROM中配置文件位置：/system/etc/ld.config.txt、/system/etc/ld.config.vndk_lite.txt
配置说明：顾名思义，大部分配置即使不解释也能明白用途，详细解释参考谷歌官方介绍https://source.android.google.cn/devices/architecture/vndk/linker-namespace
dir.system = /system/bin
dir.vendor = /vendor/bin
[system]
additional.namespaces = sphal
namespace.default.isolated = true //true为仅加载搜索目录下的库，flase可以自行指定path
namespace.default.search.paths = /system/${LIB}:/vendor/${LIB} //不搜索子目录
namespace.default.permitted.paths = /system/${LIB}:/vendor/${LIB} //搜索子目录
namespace.sphal.isolated = true
namespace.sphal.visible = true //visible 为 true，该程序将能够获取链接器命名空间句柄，该句柄随后可传递到 android_dlopen_ext()。
namespace.sphal.search.paths = /vendor/${LIB}
namespace.sphal.links = default //如果无法加载到 sphal 命名空间，则动态链接器会尝试从 default 命名空间加载此共享库。
namespace.sphal.link.default.shared_libs = libc.so:libm.so //如果请求的库不是 libc.so、libm.so，则动态链接器会忽略从 sphal 到 default 命名空间的链接。
[vendor]
namespace.default.isolated = false
namespace.default.search.paths = /vendor/${LIB}:/system/${LIB}
namespace.default.permitted.paths = /system/${LIB}/vndk-28
Namespace：system|vendor/bin
bin程序启动时linker会根据配置文件初始化namespace，得到默认namespace：
static const char* const kLdConfigFilePath = "/system/etc/ld.config.txt";
static const char* const kLdConfigVndkLiteFilePath = "/system/etc/ld.config.vndk_lite.txt";
//初始化namespace，从/proc/self/exe确定路径
std::vector<android_namespace_t*> init_default_namespaces(const char* executable_path);
so加载时调用的System.loadLibrary()、dlopen()、android_dlopen_ext()最终都走到do_dlopen():
- void* caller_addr = __builtin_return_address(0);//得到当前函数返回地址
- soinfo* const caller = find_containing_library(caller_addr);//查找地址所在的动态库
- android_namespace_t* ns = get_caller_namespace(caller);//ns为调用库所在命名空间
也就是说新加载so的namespace与加载者保持一致。关键代码如下：
void* dlopen(const char* filename, int flag) {
const void* caller_addr = __builtin_return_address(0);//得到当前函数返回地址
return __loader_dlopen(filename, flag, caller_addr);
}
void* do_dlopen(const char* name, int flags,
const android_dlextinfo* extinfo,
const void* caller_addr) {
soinfo* const caller = find_containing_library(caller_addr);//查找地址所在的动态库
android_namespace_t* ns = get_caller_namespace(caller);//ns为调用库所在命名空间
soinfo* si = find_library(ns, translated_name, flags, extinfo, caller);//根据ns来find
}
//根据ns来load
if (load_library(ns, task, zip_archive_cache, load_tasks, rtld_flags, search_linked_namespaces)) {
return true;
}
struct soinfo {
soinfo(android_namespace_t* ns, const char* name, const struct stat* file_stat,
off64_t file_offset, int rtld_flags);
android_namespace_t* primary_namespace_;
android_namespace_list_t secondary_namespaces_;
}
Namespace：APK
System.loadLibrary()--> nativeLoad() -->Runtime.c::Runtime_nativeLoad()-->JVM_NativeLoad()-->Openjdkjvm.cc::JVM_NativeLoad()-->java_vm_ext.cc::LoadNativeLibrary()-->native_loader.cpp::OpenNativeLibrary()-->android_dlopen_ext()--> libdl.cpp::android_dlopen_ext()
System.loadLibrary()走到OpenNativeLibrary() 将创建一个 classloader- namespace命名空间，并将它们链接到 default 命名空间。
static constexpr const char* kClassloaderNamespaceName = "classloader-namespace";
const char* namespace_name = kClassloaderNamespaceName;
android_namespace_t* ns = android_create_namespace(namespace_name,
nullptr,
library_path.c_str(),
namespace_type,
permitted_path.c_str(),
parent_ns.get_android_ns());
if (!android_link_namespaces(ns, nullptr, system_exposed_libraries.c_str())) { //nullptr将取default namespace
*error_msg = dlerror();
return false;
}
//system_exposed_libraries
static constexpr const char kPublicNativeLibrariesSystemConfigPathFromRoot[] =
"/etc/public.libraries.txt";
static constexpr const char kPublicNativeLibrariesVendorConfig[] =
"/vendor/etc/public.libraries.txt";
apk namespace 补充
system APP可以访问/system/lib,但是update后不能访问。
必须访问public.txt导出的库，否则update后加载so将crash。
frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java:
boolean isBundledApp = mApplicationInfo.isSystemApp()
&& !mApplicationInfo.isUpdatedSystemApp();
if (isBundledApp) {
libraryPermittedPath += File.pathSeparator
+ Paths.get(getAppDir()).getParent().toString();
// This is necessary to grant bundled apps access to
// libraries located in subdirectories of /system/lib
libraryPermittedPath += File.pathSeparator + defaultSearchPaths;
}
VNDK升级架构概览
