android usb adb流程[转]

android adb 概述

android adb的代码分为两部分：

kernel层的代码在如下路径：

drivers/usb/gadget/f_adb.c

drivers/usb/gadget/android.c

他吐给上层应用的是如下的设备节点：/dev/android_adb

应用层的代码在如下路径：

system/core/adb目录

针对device，该目录编译的输出是adbd

 

 

控制台上手动启动平板adb的功能的方法如下：

 

step1：在init.rc中申明adbd服务

1. <span style="font-size:18px;">service adbd /sbin/adbd
2. class core
3. #    socket adbd stream 660 system system
4. disabled
5. #    seclabel u:r:adbd:s0</span>

step2：init.rc中通过属性变量来触发usb adb功能

1. on property:sys.usb.config=adb
2. write /sys/class/android_usb/android0/enable 0
3. write /sys/class/android_usb/android0/idVendor 18d1
4. write /sys/class/android_usb/android0/idProduct D002
5. write /sys/class/android_usb/android0/functions ${sys.usb.config}
6. write /sys/class/android_usb/android0/enable 1
7. start adbd
8. setprop sys.usb.state ${sys.usb.config}

 

step3： init.rc中disable adb

1. <span style="font-size:18px;">on property:sys.usb.config=none
2. stop adbd
3. write /sys/class/android_usb/android0/enable 0
4. write /sys/class/android_usb/android0/bDeviceClass 0
5. setprop sys.usb.state ${sys.usb.config}</span>

step4：在控制台上执行命令setprop sys.usb.config adb 将使能adb功能

         在控制台上执行命令setprop sys.usb.confignone 将关闭adb功能    

 

以上默认是通过usb来实现adb的功能，其实也可以通过网络来实现adb的功能；方法如下：

device端：

step1:  setprop service.adb.tcp.port 5555

step2:  setprop sys.usb.confignone

setprop sys.usb.config adb

step3: 通过执行netstat -tna命令确认5555端口被监听。#以上操作如下图

 

pc端：

step1:  adb kill-server

step2: adb connect 10.1.32.4  #这里的地址就是平板的地址

step3: adb devices

step3: adb shell  #以上操作如下图

adb 出问题时的调试方法：

方法一：通过bus hound工具来抓pc跟device之间的usb 包的通讯。前提是需要对usb adb的命令包格式很熟悉。

方法二： 由属性变量：persist.adb.trace_mask来控制adb的log输出级别。其输出的log信息将被重定向到/data/adb/目录下的文件中。

具体源代码，请查看：/system/core/adb/adb.c(start_device_log函数), system/core/adb/adb.h(adb_trace_mask,AdbTrace)

方法三：由于方法二有一定的局限性，他是将printf的输出重定向到/data/adb/xxxx.txt文件中，这样很多的后台服务的打印信息是打印不出来的。

因为他的输入，输出被重定向到pty/pts或是pipe或是socket pair上了。所以我们的方法就是修改/system/core/adb/adb.h文件中的#  define  D(...) 宏，使其的打印输出到logcat中。方法如下：

1. /* you must define TRACE_TAG before using this macro */
2. define  D(...)                                      \
3. do {                                           \
4. if (ADB_TRACING) {                         \
5. int save_errno = errno;                \
6. adb_mutex_lock(&D_lock);               \
7. __android_log_print(3,"adb", "%s::%s():",           \
8. __FILE__, __FUNCTION__);       \
9. errno = save_errno;                    \
10. __android_log_print(3,"adb", __VA_ARGS__ );         \
11. fflush(stderr);                        \
12. adb_mutex_unlock(&D_lock);             \
13. errno = save_errno;                    \
14. }                                           \
15. } while (0)

上面的__android_log_print函数需要依赖头文件#include <android/log.h>和动态库：liblog ，动态库的链接方法：

LOCAL_STATIC_LIBRARIES +=  liblog    #交叉编译时使用

LOCAL_LDLIBS += -llog  #编译主机端的adb时使用

为了查看更多地log，可以将persist.adb.trace_mask设置为0x3ff。

一下将从几个专题来研究devices端的adbd后台的工作内容：

专题一：#######adb 从pc端发送命令到device端的流程：#############

output_thread(system/core/adb/transport.c)

get_apacket(分配一个apacket包所需的内存)

t->read_from_remote(p, t)

write_packet(t->fd, t->serial, &p) //注意该函数，真正只是发送包的开始地址，并不是发送整个包的内容数据

|

|t->fd对应的pipe另一端为： t->transport_socket ，而该句柄的接收处理函数为： transport_socket_events

|

\|/

transport_socket_events

read_packet(fd, t->serial, &p)) //fd即为t->transport_socket

handle_packet(p, (atransport *) _t); //该函数根据从pc端发送过来的命令，做相应的处理的。

注意：

read_from_remote/write_to_remote  对应从/dev/android_adb读取和写入数据

 

 

专题二：###############adb 从device端发送响应到pc端的流程：#########

send_packet(apacket *p, atransport *t)//函数用来向pc端发送数据（通过usb或以太网）

write_packet(t->transport_socket, t->serial, &p)

|

 |t->fd对应的pipe另一端为： t->transport_socket ,该socket对是在 transport_registration_func 函数中申明  |的。

\|/

input_thread

read_packet(t->fd, t->serial, &p)

t->write_to_remote(p, t);

|

|

|对应于usb而言

\|/

remote_write //发送命令和数据到pc端

usb_write(t->usb, &p->msg, sizeof(amessage)) // 发送命令

usb_write(t->usb, &p->data, size) //发送数据

 

专题三：pc跟device之间传输adb数据包的格式

他们之间的数据传输单元称为：struct apacket，具体结构如下：

1. <span style="font-size:18px;">      struct apacket
2. {
3. apacket *next;   //adb package队列，可以对还未来得及处理的adb数据包进行入队列
4. unsigned len;
5. unsigned char *ptr;
6. amessage msg;     //adb数据包对应的命令头，对应一个IN或OUT传输
7. unsigned char data[MAX_PAYLOAD]; //命令包对应的数据部分，对应一个IN或OUT传输
8. };</span>

一个 apacket 包传输分为两个阶段：

第一个阶段是：命令传输阶段（required），存储在 apacket.msg 中

第二个阶段是：数据传输阶段（optional），存储在 apacket.data 中

adb支持的命令如下：

1. <span style="font-size:18px;">          #define A_SYNC 0x434e5953   //该命令用于adb push/pull命令
2. #define A_CNXN 0x4e584e43   //该命令用于pc和device进行adb连接时使用，该命令带有数据阶段
3. #define A_OPEN 0x4e45504f   //用于在devices端开启一个服务，譬如adb shell，adb logcat，adb remount等shell命令
4. #define A_OKAY 0x59414b4f   //表示接收ok，该命令没有数据阶段
5. #define A_CLSE 0x45534c43   //关闭对应的连接，关闭和打开都是双向的。
6. #define A_WRTE 0x45545257   //该命令用来向pc端或是device端发送数据，该命令一般都有数据阶段
7. #define A_AUTH 0x48545541</span>

主题四：device端对收到的pc端来的命令或数据的处理函数：handle_packet

1. <span style="font-size:18px;">void handle_packet(apacket *p, atransport *t)//system/core/adb/adb.c
2. {
3. asocket *s;
4. D("handle_packet() %c%c%c%c\n", ((char*) (&(p->msg.command)))[0],
5. ((char*) (&(p->msg.command)))[1],
6. ((char*) (&(p->msg.command)))[2],
7. ((char*) (&(p->msg.command)))[3]);
8. print_packet("recv", p);
9. switch(p->msg.command){
10. case A_SYNC:           //在adb push和pull命令时使用。
11. if(p->msg.arg0){
12. send_packet(p, t);
13. if(HOST) send_connect(t);
14. } else {
15. t->connection_state = CS_OFFLINE;
16. handle_offline(t);
17. send_packet(p, t);
18. }
19. return;
20. case A_CNXN: /* CONNECT(version, maxdata, "system-id-string") */ //在adb连接过程时使用。
21. /* XXX verify version, etc */       //首先由pc发送一个A_CNXN命令和对应的数据，然后device收到后，会回复一个
22. //A_CNXN命令并带上数据阶段。
23. if(t->connection_state != CS_OFFLINE) {
24. t->connection_state = CS_OFFLINE;
25. handle_offline(t);
26. }
27. parse_banner((char*) p->data, t);
28. if (HOST || !auth_enabled) {
29. handle_online(t);
30. if(!HOST) send_connect(t);
31. } else {
32. send_auth_request(t);
33. }
34. break;
35. case A_AUTH:
36. if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_TOKEN) {
37. t->connection_state = CS_UNAUTHORIZED;
38. t->key = adb_auth_nextkey(t->key);
39. if (t->key) {
40. send_auth_response(p->data, p->msg.data_length, t);
41. } else {
42. /* No more private keys to try, send the public key */
43. send_auth_publickey(t);
44. }
45. } else if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_SIGNATURE) {
46. if (adb_auth_verify(t->token, p->data, p->msg.data_length)) {
47. adb_auth_verified(t);
48. t->failed_auth_attempts = 0;
49. } else {
50. if (t->failed_auth_attempts++ > 10)
51. adb_sleep_ms(1000);
52. send_auth_request(t);
53. }
54. } else if (p->msg.arg0 == ADB_AUTH_RSAPUBLICKEY) {
55. adb_auth_confirm_key(p->data, p->msg.data_length, t);
56. }
57. break;
58. case A_OPEN: /* OPEN(local-id, 0, "destination") */  执行一个adb命令时，首先是发送的这个命令
59. if (t->online) {
60. char *name = (char*) p->data;  //命令对应的数据，该数据字段一般包含所要执行的shell命令
61. name[p->msg.data_length > 0 ? p->msg.data_length - 1 : 0] = 0;
62. D("open usb\n");
63. s = create_local_service_socket(name); // 根据命令的名字执行相应的后台服务线程，通过socket对或是pty/pts来实现本地socket跟
64. if(s == 0) {                         //后台服务线程之间的通讯，本地socket用于跟对应命令的后台服务线程通讯
65. send_close(0, p->msg.arg0, t);
66. } else {
67. s->peer = create_remote_socket(p->msg.arg0, t); //对端socket即用于实现跟pc端的交互，主要是向pc发送数据
68. s->peer->peer = s;
69. send_ready(s->id, s->peer->id, t);
70. s->ready(s);
71. }
72. }
73. break;
74. case A_OKAY: /* READY(local-id, remote-id, "") */
75. if (t->online) {
76. if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
77. if(s->peer == 0) {
78. s->peer = create_remote_socket(p->msg.arg0, t);
79. s->peer->peer = s;
80. }
81. s->ready(s);
82. }
83. }
84. break;
85. case A_CLSE: /* CLOSE(local-id, remote-id, "") */
86. if (t->online) {
87. if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
88. s->close(s);  //关闭时双向的，现实pc端发送关闭命令，然后是device端回复关闭命令，close 对应 local_socket_close
89. }
90. }
91. break;
92. case A_WRTE:    // 对应pc端给device发送数据，分为两个阶段：一个阶段是命令：WRTE(包含在 apacket.msg中);另一个阶段是数据(包含在 apacket.data中)
93. if (t->online) {
94. if((s = find_local_socket(p->msg.arg1))) {
95. unsigned rid = p->msg.arg0;
96. p->len = p->msg.data_length;
97. if(s->enqueue(s, p) == 0) {  //enqueue 对应的函数是 local_socket_enqueue
98. D("Enqueue the socket\n");
99. send_ready(s->id, rid, t);
100. }
101. return;
102. }
103. }
104. break;
105. default:
106. printf("handle_packet: what is %08x?!\n", p->msg.command);
107. }
108. put_apacket(p);
109. }</span>

上面函数中的remote_socket_enqueue函数，用于向pc端发送命令和数据

1. <span style="font-size:18px;">static int remote_socket_enqueue(asocket *s, apacket *p)
2. {
3. D("entered remote_socket_enqueue RS(%d) WRITE fd=%d peer.fd=%d\n",
4. s->id, s->fd, s->peer->fd);
5. p->msg.command = A_WRTE;      //apackge包对应的命令
6. p->msg.arg0 = s->peer->id;
7. p->msg.arg1 = s->id;
8. p->msg.data_length = p->len;
9. send_packet(p, s->transport);
10. return 1;
11. }</span>

上面函数create_local_service_socket的实现如下：

1. <span style="font-size:18px;">asocket *create_local_service_socket(const char *name)
2. {
3. asocket *s;
4. int fd;
5. #if !ADB_HOST
6. if (!strcmp(name,"jdwp")) {
7. return create_jdwp_service_socket();
8. }
9. if (!strcmp(name,"track-jdwp")) {
10. return create_jdwp_tracker_service_socket();
11. }
12. #endif
13. D("begin service_to_fd:%s\n",name);
14. fd = service_to_fd(name);//该函数的功能就是根据name来创建相应的后台服务，并创建一个socket pair或是pty/pts管道对，返回的fd对应该管道的一端；
15. if(fd < 0) return 0;     //该管道的另一端，将dup重定向到该后台服务的输入输出句柄。
16. s = create_local_socket(fd);//安装本地句柄，即上面返回的fd句柄的输入和输出处理函数：local_socket_event_func
17. D("LS(%d): bound to '%s' via %d\n", s->id, name, fd);
18. #if !ADB_HOST
19. if ((!strncmp(name, "root:", 5) && getuid() != 0)
20. || !strncmp(name, "usb:", 4)
21. || !strncmp(name, "tcpip:", 6)) {
22. D("LS(%d): enabling exit_on_close\n", s->id);
23. s->exit_on_close = 1;
24. }
25. #endif
26. return s;
27. }</span>

local_socket_event_func函数展开如下：该函数是handle_packet与对应的后台服务之间的一个中转函数，他的任务包括：

任务一：将pc端发送过来的命令和数据报（统称为adb package）通过local_socket_enqueue函数放置在struct

apacket的next队列上，并触发如下函数的FDE_WRITE分支的处理，该分支将从apacket队列上取package，并将它写到管道另一端的后台服务上，作为后台服务的输入。

任务二：在要读出后台服务的输出结果时，通过调用函数local_socket_ready来触发如下函数的FDE_READ

分支，该分支将通过管道，读取后台服务的输出数据，并调用 s->peer->enqueue（即remote_socket_enqueue函数）将后台服务的输出发送到远端，即pc端上。

1. <span style="font-size:18px;">static void local_socket_event_func(int fd, unsigned ev, void *_s)
2. {
3. asocket *s = _s;
4. D("LS(%d): event_func(fd=%d(==%d), ev=%04x)\n", s->id, s->fd, fd, ev);
5. /* put the FDE_WRITE processing before the FDE_READ
6. ** in order to simplify the code.
7. */
8. if(ev & FDE_WRITE){
9. apacket *p;
10. while((p = s->pkt_first) != 0) {
11. while(p->len > 0) {
12. int r = adb_write(fd, p->ptr, p->len);//将pc段发送来的命令和数据写到后台服务
13. if(r > 0) {
14. p->ptr += r;
15. p->len -= r;
16. continue;
17. }
18. if(r < 0) {
19. /* returning here is ok because FDE_READ will
20. ** be processed in the next iteration loop
21. */
22. if(errno == EAGAIN) return;
23. if(errno == EINTR) continue;
24. }
25. D(" closing after write because r=%d and errno is %d\n", r, errno);
26. s->close(s);
27. return;
28. }
29. if(p->len == 0) {
30. s->pkt_first = p->next;//取队列中的下一个apackage包
31. if(s->pkt_first == 0) s->pkt_last = 0;
32. put_apacket(p);
33. }
34. }
35. /* if we sent the last packet of a closing socket,
36. ** we can now destroy it.
37. */
38. if (s->closing) {
39. D(" closing because 'closing' is set after write\n");
40. s->close(s);
41. return;
42. }
43. /* no more packets queued, so we can ignore
44. ** writable events again and tell our peer
45. ** to resume writing
46. */
47. fdevent_del(&s->fde, FDE_WRITE);
48. s->peer->ready(s->peer);
49. }
50. if(ev & FDE_READ){
51. apacket *p = get_apacket();
52. unsigned char *x = p->data;
53. size_t avail = MAX_PAYLOAD;
54. int r;
55. int is_eof = 0;
56. while(avail > 0) {
57. r = adb_read(fd, x, avail);//读取后台服务的输出
58. D("LS(%d): post adb_read(fd=%d,...) r=%d (errno=%d) avail=%d\n", s->id, s->fd, r, r<0?errno:0, avail);
59. if(r > 0) {
60. avail -= r;
61. x += r;
62. continue;
63. }
64. if(r < 0) {
65. if(errno == EAGAIN) break;
66. if(errno == EINTR) continue;
67. }
68. /* r = 0 or unhandled error */
69. is_eof = 1;
70. break;
71. }
72. D("LS(%d): fd=%d post avail loop. r=%d is_eof=%d forced_eof=%d\n",
73. s->id, s->fd, r, is_eof, s->fde.force_eof);
74. if((avail == MAX_PAYLOAD) || (s->peer == 0)) {
75. put_apacket(p);
76. } else {
77. p->len = MAX_PAYLOAD - avail;
78. <span style="white-space:pre">      </span>//以下将后台服务的输出发送到远端pc上。
79. r = s->peer->enqueue(s->peer, p);//remote_socket_enqueue，该分支在handle_packet函数中的被create_remote_socket初始化
80. D("LS(%d): fd=%d post peer->enqueue(). r=%d\n", s->id, s->fd, r);
81. if(r < 0) {
82. /* error return means they closed us as a side-effect
83. ** and we must return immediately.
84. **
85. ** note that if we still have buffered packets, the
86. ** socket will be placed on the closing socket list.
87. ** this handler function will be called again
88. ** to process FDE_WRITE events.
89. */
90. return;
91. }
92. if(r > 0) {
93. /* if the remote cannot accept further events,
94. ** we disable notification of READs.  They'll
95. ** be enabled again when we get a call to ready()
96. */
97. fdevent_del(&s->fde, FDE_READ);
98. }
99. }
100. /* Don't allow a forced eof if data is still there */
101. if((s->fde.force_eof && !r) || is_eof) {
102. D(" closing because is_eof=%d r=%d s->fde.force_eof=%d\n", is_eof, r, s->fde.force_eof);
103. s->close(s);
104. }
105. }
106. if(ev & FDE_ERROR){
107. /* this should be caught be the next read or write
108. ** catching it here means we may skip the last few
109. ** bytes of readable data.
110. */
111. //        s->close(s);
112. D("LS(%d): FDE_ERROR (fd=%d)\n", s->id, s->fd);
113. return;
114. }
115. }</span>

注意：

system/core/adb/services.c对应各种命令的后台服务

system/core/adb/commandline.c包含各种后台服务的具体实现。

 

 

主题五：usb adb的bus hound分析

情景1：adb的链接过程

2.1.0  

3.1.0

4.1.0 

5.1.0
以上是通用的枚举过程，即取得描述符的内容。
6.1.0  set_config
7.1.0  取得描述符
至此完成设备的枚举，开始adb的连接过程。
8.1.0 发送adb命令：A_CNXN  为out传输
9.1.0 发送adb命令A_CNXN所带的数据 为out传输
10.1.0 由device端发送adb命令A_CNXN到host pc段。IN传输
11.1.0 为adb命令A_CNXN所带的数据，IN传输
12.1.0为adb命令A_OPEN
13.1.0为adb命令A_OPEN所带的数据
14.1.0为以上命令的响应：A_OKAY
15.1.0为adb命令A_WRTE
16.1.0为adb命令A_WRTE所带的数据
17.1.0为以上命令的响应
21.1.0位adb命令A_CLSE，没有数据阶段 IN传输
22.1.0为adb命令A_CLSE，没有数据阶段，关闭时双向的。OUT传输
以上即为adb连接过程的usb封包的分析

 

情景2：adb logcat过程

1.1.0对应adb命令A_OPEN
2.1.0对应adb命令A_OPEN所带的数据，这个数据中有如下命令：exec logcat
3.1.0为以上命令的响应，IN传输

4.1.0对应adb命令A_WRTE
5.1.0对应adb命令A_WRTE的数据 IN传输,打开设备节点/dev/log/main
6.1.0为以上命令的响应 OUT传输

7.1.0对应adb命令A_WRTE
8.1.0对应adb命令A_WRTE的数据，即为logcat的输出内容 IN传输
10.1.0为以上命令的响应，OUT传输

再往下，即为上面命令的重复，以不断输出logcat的log信息

 

情景3：adb pull过程

 

1.1.0对应adb命令A_OPEN
2.1.0对应adb命令A_OPEN所带的数据，这个数据中有如下命令：sync，
     该sync命令在service_to_fd函数中，被file_sync_service函数所处理
3.1.0为以上命令的响应，IN传输

4.1.0对应adb命令A_WRTE
5.1.0对应adb命令A_WRTE的数据 IN传输,数据内容为：STAT，pc用该命令来查询该文件是否存在，已经是有权限
6.1.0为以上命令的响应 OUT传输

13.1.0 对应adb命令A_WRTE  OUT传输
14.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据，该数据包含一个命令：RECV，表示pc从device段接收文件
15.1.0 为以上命令的响应

16.1.0 对应adb命令A_WRTE OUT传输
17.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据，表示要pull的是哪个文件
18.1.0 为以上命令的响应

19.1.0 对应adb命令A_WRTE IN传输
20.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据：DATA，表示开始数据传输，并且指定下一个命令需要传输的数据大小
21.1.0 为以上命令的响应

22.1.0 对应adb命令A_WRTE IN传输
23.1.0 对应adb命令A_WRTE的数据: 包含文件的具体内容，长度就是上面命令指定的长度
24.1.0 为以上命令的响应

重复19到24这个过程，直到文件被传输完成。

 

情景4：adb push过程

 

2.1.0对应adb命令A_OPEN所带的数据，这个数据中有如下命令：shell：
3.1.0为以上命令的响应，IN传输

4.1.0对应adb命令A_WRTE IN传输
5.1.0对应adb命令A_WRTE的数据 ,数据内容为：#,即为显示在pc上的cmd窗口上的#号。
6.1.0为以上命令的响应 OUT传输