1 鋪墊一下

鴻蒙系統終于公開源代碼了，正可謂“千呼萬喚始出來”。筆者也手癢下載了一套代碼，并研讀了一二。這里就先編寫一篇關于HDF的文檔。

其實，不同讀碼人都會有各自讀代碼的習慣和切入點，我之所以從HDF入手，完全是出于偶然。因為在一開始讀官方文檔時，看到說一部機器可以操作另一部機器的設備，為此，設備需要有一個重要的PublishService()函數。這種跨設備操作的能力也是鴻蒙的一大特色，應該比較有趣，于是就以這個PublishService()為切入點，開始研讀代碼，慢慢就涉及了HDF的更多知識，現在是時候整理出來了。

所謂HDF，應該是Harmony Driver Fundation的縮寫，說到底是鴻蒙形成的一套管理設備驅動的框架模型，也被稱為“驅動子系統”。在官網的文檔里介紹說這個驅動子系統具有以下重要能力：

彈性化的框架能力

規范化的驅動接口

組件化的驅動模型

歸一化的配置界面

讀完這四句話，不免讓人覺得好像明白了什么，又好像什么都沒明白。好吧，我還是按自己的習慣直接讀代碼吧。

為了便于理解代碼，我習慣于把軟件圖形化。為此，我介紹一點我的圖形表達方法。在我讀Java代碼時，如果要表達A類對象的某個成員引用了另一個B類對象，我常常會這樣繪制：

但是HDF的代碼是用C寫的，所以對應的圖形表達法也要有所變化。我們要區分一下：

1）A結構以某成員組合了另一個B結構；

2）A結構某成員是個指向B的指針；

這兩種情況可以分別表示為：

另外，有時候HDF會使用C語言的一些技巧進行鏈表表達或基類轉換，那么上面的圖形畫出來就會很累贅，針對這種情況，我有時候會這樣表達（以DevmgrService結構為例）：

可以看出，DevmgrService繼承于IDevmgrService，而IDevmgrService又在起始處組合了一個HdfDeviceObject（有時候也可以說是繼承于HdfDeviceObject）。也就是說：

1）DevmgrService的起始地址；

2）DevmgrService內部IDevmgrService部分的起始地址；

3）IDevmgrService內部HdfDeviceObject部分的起始地址；

這3個起始地址其實是同一處。用這種表達法，我們就不必畫出3個分離的框圖了。

好了，鋪墊部分就先寫這么多，下面我們來看HDF的實際內容。

2 DevmgrService和Dev Host

我們以hi3516 dv300為例，其系統一啟動，會運行到SystemInit()，其中會調用DeviceManagerStart()啟動與HDF相關的部分：

【vendor/hisi/hi35xx/hi3516dv300/module_init/src/System_init.c】

void SystemInit(void)

{

. . . . . .

#ifdef LOSCFG_DRIVERS_HDF

if (DeviceManagerStart()) {

PRINT_WARN("No drivers need load by hdf manager!");

}

#endif

. . . . . .

}

2.1 啟動DeviceManager

【drivers/hdf/lite/manager/src/Devmgr_service_start.c】

int DeviceManagerStart()

{

struct IDevmgrService *instance = DevmgrServiceGetInstance();

if (instance == NULL || instance->StartService == NULL) {

HDF_LOGE("Device manager start failed, service instance is null!");

return HDF_FAILURE;

}

struct HdfIoService *ioService = HdfIoServiceBind(DEV_MGR_NODE, DEV_MGR_NODE_PERM);

if (ioService != NULL) {

static struct HdfIoDispatcher dispatcher = {

.Dispatch = DeviceManagerDispatch,

};

ioService->dispatcher = &dispatcher;

ioService->target = (struct HdfObject *)&instance->object;

}

return instance->StartService(instance);

}

簡單地說，要啟動DeviceManager服務，就得先獲取一個DevmgrService實例，然后調用它的StartService()，又因為DevmgrService繼承于IDevmgrService，所以可以強制轉換成IDevmgrService*。

2.1.1 獲取DevmgrService單例

獲取實例時，其實用到了HDF機制提供的一個對象管理器，相關代碼如下：

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

struct IDevmgrService *DevmgrServiceGetInstance()

{

static struct IDevmgrService *instance = NULL; // 注意是static的，表示是個靜態單例

if (instance == NULL) {

instance = (struct IDevmgrService *)

HdfObjectManagerGetObject(HDF_OBJECT_ID_DEVMGR_SERVICE);

}

return instance;

}

以后我們會看到，這個HdfObjectManagerGetObject()會在多個地方調用，以便獲取不同的HDF對象。說起來也簡單，HDF機制里有一張表，記錄著該如何創建、釋放一些重要的HDF對象，該表格為g_liteObjectCreators：

【drivers/hdf/lite/manager/src/Devlite_object_config.c】

static const struct HdfObjectCreator g_liteObjectCreators[]

基于讀到的代碼，我們可以畫出這個表格：

概念還是比較簡單的，如果系統中的DevmgrService單例對象已經存在，就使用之。否則就利用HDF對象管理器創建一個DevmgrService對象。對于HDF對象管理器而言，不同類型的HDF對象，需要用到不同的創建函數，所以要查一下上表。比如DevmgrService對應的創建函數就是DevmgrServiceCreate()，該函數代碼如下：

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

struct HdfObject *DevmgrServiceCreate()

{

static bool isDevMgrServiceInit = false;

static struct DevmgrService devmgrServiceInstance;

if (!isDevMgrServiceInit) {

if (!DevmgrServiceConstruct(&devmgrServiceInstance)) {

return NULL;

}

isDevMgrServiceInit = true;

}

return (struct HdfObject *)&devmgrServiceInstance; // ???HdfObject，有小問題！

}

在“創建”時，如果發現是首次創建，則調用一個類似構造函數的DevmgrServiceConstruct()函數，來初始化對象里的函數表。這種做法是用C語言實現面向對象概念的常用做法。不過，此處的代碼有一個小bug，即最后那個強制轉換，從目前看到的代碼來說，DevmgrService間接繼承于HdfDeviceObject，而HdfDeviceObject并不繼承于HdfObject，所以是不應該這樣強制轉換的，除非HdfDeviceObject的第一個成員從“IDeviceIoService*”改為“IDeviceIoService”，我估計最早的代碼就是IDeviceIoService，后來因為某些原因，變成了指針形式，至于以后具體該怎么修正，這個就讓鴻蒙的工程師去費腦筋吧。DevmgrService的構造函數如下：

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

static bool DevmgrServiceConstruct(struct DevmgrService *inst)

{

if (OsalMutexInit(&inst->devMgrMutex) != HDF_SUCCESS) {

HDF_LOGE("%s mutex init failed", __func__);

return false;

}

struct IDevmgrService *devMgrSvcIf = (struct IDevmgrService *)inst;

if (devMgrSvcIf != NULL) {

devMgrSvcIf->AttachDevice = DevmgrServiceAttachDevice;

devMgrSvcIf->AttachDeviceHost = DevmgrServiceAttachDeviceHost;

devMgrSvcIf->StartService = DevmgrServiceStartService;

devMgrSvcIf->AcquireWakeLock = DevmgrServiceAcquireWakeLock;

devMgrSvcIf->ReleaseWakeLock = DevmgrServiceReleaseWakeLock;

HdfSListInit(&inst->hosts);

}

return true;

}

2.1.2 HdfIoServiceBind()

啟動DeviceManager時，第二個重要的動作是調用HdfIoServiceBind()：

struct HdfIoService *ioService = HdfIoServiceBind(DEV_MGR_NODE, DEV_MGR_NODE_PERM);

這一步在做什么呢？我們可以這樣理解，DevmgrService作為一個核心的系統服務，我們希望能像訪問虛文件系統的文件那樣打開它，并進一步向它傳遞諸如AttachDevice、StartServie......這樣的語義。這些語義最終會執行到上面列舉的DevmgrServiceAttachDevice、DevmgrServiceStartService等函數。

我們不必列舉太多代碼，下面是我繪制的一張關于DeviceManagerStart()的調用關系示意圖，可供參考：

圖中已經明確注明，DevmgrService在虛文件系統里對應的路徑應該是“/dev/dev_mgr”，而上面調用HdfIoServiceBind()后，實際上建立了一個文件系統的inode節點，示意圖如下：

HdfVNodeAdapter的target在最后賦值為(struct HdfObject*)&instance->object，說到底其實就是指向了DevmgrService。

2.1.3 執行DevmgrService的StartService

接下來是啟動DeviceManager的第三步，調用instance->StartService()，這一步其實是在調用DevmgreviceStartService()函數。

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Devmgr_service.c】

int DevmgrServiceStartService(struct IDevmgrService *inst)

{

struct DevmgrService *dmService = (struct DevmgrService *)inst;

if (dmService == NULL) {

HDF_LOGE("Start device manager service failed, dmService is null");

return HDF_FAILURE;

}

return DevmgrServiceStartDeviceHosts(dmService);

}

主要就是在調用一個DevmgrServiceStartDeviceHosts()函數。這個函數應該算是個重量級函數，它會負責建立起DevmgrService內部主要的數據結構。我們先繪制一下該函數第一層次的調用關系，如下圖：

在進一步深入代碼細節之前，我們最好先大概說明一下。在鴻蒙HDF架構里，有一個“設備Host”的概念，根據官方的文檔，我們大概可以知道，一個Host用于整合若干業務相近的設備，這個原則被稱為相似相容原則。為了實現這個原則，HDF構造了一系列數據結構，我們列舉一下：

1）HdfHostInfo

2）DevHostServiceClnt

3）DevHostService

4）HdfDevice

5）HdfDeviceNode

. . . . . .

我們當然沒必要在一篇文檔里列出所有的數據結構，只需先明白：

1）設備管理服務（DevmgrService）內部可以管理若干Host；

2）每個Host內部可以整合若干業務相近的設備；

3）每個Host可以拆分成兩個部分：DevHostServiceClnt 和 DevHostService；

4）每個DevHostService可以添加多個設備；

從上面的調用關系圖中，我們可以看到DevmgrServiceStartDeviceHosts()函數的主要行為是：

1）先獲取一個驅動安裝器（單例）對象；

2）解析系統配置信息，將其轉換成一個以HdfHostInfo為表項的列表，這個就對應著系統里所有的host；

3）遍歷這張HdfHostInfo列表，為每個HdfHostInfo節點創建一個對應的DevHostServiceClnt對象；

4）新創建的DevHostServiceClnt節點會被插入DevmgrService的hosts列表中；

5）針對每個HdfHostInfo節點，利用剛剛獲取的驅動安裝器具體啟動該host。

2.1.3.1獲取驅動安裝器

現在我們詳細看上圖中調用的關鍵函數。

installer = DriverInstallerGetInstance();

先拿到一個驅動安裝器。

struct IDriverInstaller *DriverInstallerGetInstance()

{

static struct IDriverInstaller *installer = NULL;

if (installer == NULL) {

installer = (struct IDriverInstaller *)HdfObjectManagerGetObject(HDF_OBJECT_ID_DRIVER_INSTALLER);

}

return installer;

}

又看到HdfObjectManagerGetObject()，于是我們查前文那張表，可以找到驅動安裝器對應的創建函數是DriverInstallerCreate()：

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Hdf_driver_installer.c】

struct HdfObject *DriverInstallerCreate(void)

{

static bool isDriverInstInit = false;

static struct DriverInstaller driverInstaller;

if (!isDriverInstInit) {

DriverInstallerConstruct(&driverInstaller);

isDriverInstInit = true;

}

return (struct HdfObject *)&driverInstaller;

}

用的是一個單例的DriverInstaller對象。

2.1.3.2 獲取HdfHostInfo列表

啟動所有hosts的第二步，是獲取一個HdfHostInfo列表：

HdfAttributeManagerGetHostList(&hostList)

我們摘選該函數的主要句子，如下：

【drivers/hdf/lite/manager/src/Hdf_attribute_manager.c】

bool HdfAttributeManagerGetHostList(struct HdfSList *hostList)

{

. . . . . .

hdfManagerNode = GetHdfManagerNode(HcsGetRootNode());

. . . . . .

hostNode = hdfManagerNode->child;

while (hostNode != NULL) {

struct HdfHostInfo *hostInfo = HdfHostInfoNewInstance();

. . . . . .

if (!GetHostInfo(hostNode, hostInfo)) {

HdfHostInfoFreeInstance(hostInfo);

hostInfo = NULL;

hostNode = hostNode->sibling;

continue;

}

hostInfo->hostId = hostId;

if (!HdfSListAddOrder(hostList, &hostInfo->node, HdfHostListCompare)) {

HdfHostInfoFreeInstance(hostInfo);

hostInfo = NULL;

hostNode = hostNode->sibling;

continue;

}

hostId++;

hostNode = hostNode->sibling;

}

return true;

}

我們稍微擴展一點知識來說明一下。在鴻蒙系統中，有一些系統級的配置文件，叫做HCS文件。系統可以利用類似hc-gen這樣的工具，根據配置文件生成二進制碼。當HDF啟動時，它會將二進制信息傳給DriverConfig模塊。該模塊會將二進制碼轉換成配置樹，并向開發者提供API去查詢這棵樹。

配置樹的根節點是g_hcsTreeRoot，節點類型為DeviceResourceNode。這棵配置樹里有一個特殊的節點，具有“hdf_manager”屬性，上面代碼中調用GetHdfManagerNode()一句，就是在獲取這個特殊節點。接著，上面的代碼里會嘗試遍歷該節點的所有child，并將每個child的信息整理進一個HdfHostInfo對象里。注意此時就會給HdfHostInfo分派一個hostId了，這個hostId后續還會用到。所有讀出的HdfHostInfo節點會按照其內記錄的優先級進行排序，并連成一個列表，優先級越高越靠近表頭。

2.1.3.3 遍歷HdfHostInfo列表

得到HdfHostInfo列表后，緊接著就會嘗試遍歷這張表。因為每個HdfHostInfo節點代表的就是一個host，所以每讀取一個HdfHostInfo，就會對應地生成一個DevHostServiceClnt對象。這些生成的DevHostServiceClnt都會插入到DevmgrService的hosts列表中。

每讀取一個HdfHostInfo信息后，就會利用驅動安裝器，啟動對應的host。

2.1.3.4啟動host

啟動host的動作是installer->StartDeviceHost()一步，它的調用關系如下：

大家還記得前文我說過，每個Host可以拆分成兩個部分：DevHostServiceClnt 和 DevHostService。這個就體現在上面的調用關系里。

StartDeviceHost一開始就會創建一個DevHostService對象，

【drivers/hdf/frameworks/core/manager/src/Hdf_driver_installer.c】

static int DriverInstallerStartDeviceHost(uint32_t devHostId, const char *devHostName)

{

struct IDevHostService *hostServiceIf = DevHostServiceNewInstance(devHostId, devHostName);

if ((hostServiceIf == NULL) || (hostServiceIf->StartService == NULL)) {

HDF_LOGE("hostServiceIf or hostServiceIf->StartService is null");

return HDF_FAILURE;

}

int ret = hostServiceIf->StartService(hostServiceIf);

if (ret != HDF_SUCCESS) {

HDF_LOGE("Start host service failed, ret is: %d", ret);

DevHostServiceFreeInstance(hostServiceIf);

}

return ret;

}

隨后調用的StartService，實際上對應DevHostServiceStartService()函數：

【drivers/hdf/frameworks/core/host/src/Devhost_service.c】

static int DevHostServiceStartService(struct IDevHostService *service)

{

struct DevHostService *hostService = (struct DevHostService*)service;

if (hostService == NULL) {

HDF_LOGE("Start device service failed, hostService is null");

return HDF_FAILURE;

}

return DevmgrServiceClntAttachDeviceHost(hostService->hostId, service);

}

此處調用的DevmgrServiceClntAttachDeviceHost()函數，內部涉及的內容挺多，我打算在下一篇文檔里再細說。現在我們已經對“啟動DeviceManager”的流程有了一點初步的認識，為了便于理解里面host的部分，我們畫一張示意圖總結一下，繪圖如下：

編輯：hfy