Android UID相关知识

一、UID/PID/GID/GIDS的含义和作用

  • UID : android中uid用于标识一个应用程序，uid在应用安装时被分配，并且在应用存在于手机上期间，都不会改变。一个应用程序只能有一个uid，多个应用可以使用sharedUserId 方式共享同一个uid，前提是这些应用的签名要相同。
  • PID : 进程ID，可变的
  • GID : 对应于linux中用户组的概念，android 中 gid 等于uid
  • GIDS : GIDS相当于一个权限的集合，一个UID可以关联GIDS，表明该UID拥有多种权限
    一个进程就是host应用程序的沙箱，里面一般有一个UID和多个GIDS，每个进程只能访问UID的权限范围内的文件和GIDs所允许访问的接口，构成了Android最基本的安全基础。

二、UID 的分配：

app 的 UID 和 GID 是安装的时候就确认的, 关键的代码如下：

private PackageParser.Package scanPackageDirtyLI(PackageParser.Package pkg,
final int policyFlags, final int scanFlags, long currentTime, @Nullable UserHandle user)
throws PackageManagerException {
if (DEBUG_PACKAGE_SCANNING) {
if ((policyFlags & PackageParser.PARSE_CHATTY) != 0)
Log.d(TAG, "Scanning package " + pkg.packageName);
}applyPolicy(pkg, policyFlags);
.....................................if (pkgSetting == null) {
.......................
// SIDE EFFECTS; updates system state; move elsewhere
if (origPackage != null) {
mSettings.addRenamedPackageLPw(pkg.packageName, origPackage.name);
}
//主要是这句， PMS 维护着 mSettings 这个数据结构，里面存储着所有应用的安装信息
mSettings.addUserToSettingLPw(pkgSetting);
} else {
// REMOVE SharedUserSetting from method; update in a separate call.
//
// TODO(narayan): This update is bogus. nativeLibraryDir & primaryCpuAbi,
// secondaryCpuAbi are not known at this point so we always update them
// to null here, only to reset them at a later point.
Settings.updatePackageSetting(pkgSetting, disabledPkgSetting, suid, destCodeFile,
pkg.applicationInfo.nativeLibraryDir, pkg.applicationInfo.primaryCpuAbi,
pkg.applicationInfo.secondaryCpuAbi, pkg.applicationInfo.flags,
pkg.applicationInfo.privateFlags, pkg.getChildPackageNames(),
UserManagerService.getInstance(), usesStaticLibraries,
pkg.usesStaticLibrariesVersions);
}
....................
return pkg;
}

frameworks\base\services\core\java\com\android\server\pm\Settings.java:

/**
* Registers a user ID with the system. Potentially allocates a new user ID.
* @throws PackageManagerException If a user ID could not be allocated.
*/
void addUserToSettingLPw(PackageSetting p) throws PackageManagerException {
if (p.appId == 0) {
// Assign new user ID
p.appId = newUserIdLPw(p);
} else {
// Add new setting to list of user IDs
addUserIdLPw(p.appId, p, p.name);
}
if (p.appId < 0) {
PackageManagerService.reportSettingsProblem(Log.WARN,
"Package " + p.name + " could not be assigned a valid UID");
throw new PackageManagerException(INSTALL_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE,
"Package " + p.name + " could not be assigned a valid UID");
}
}

// uid 的分配
// Returns -1 if we could not find an available UserId to assign
private int newUserIdLPw(Object obj) {
// Let's be stupidly inefficient for now...
final int N = mUserIds.size();
//从0开始，找到第一个未使用的ID，此处对应之前有应用被移除的情况，复用之前的ID
for (int i = mFirstAvailableUid; i < N; i++) {
if (mUserIds.get(i) == null) {
mUserIds.set(i, obj);
return Process.FIRST_APPLICATION_UID + i;
}
}//最多只能安装 9999 个应用
// None left?
if (N > (Process.LAST_APPLICATION_UID-Process.FIRST_APPLICATION_UID)) {
return -1;
}mUserIds.add(obj);
// 可以解释为什么普通应用的UID 都是从 10000开始的
return Process.FIRST_APPLICATION_UID + N;
}

三、查看应用UID 的几种方式

  • 方法1： ps 命令计算
    在这里插入图片描述
    这个 u0_a106 就表示该应用是 user 0（主用户）下面的应用，id是 106，前面说过 普通应用程序的UID 都是从 10000开始的，所以 最终计算出的 UID 就是 10106
    多用户情况下的 UID 计算类似：
    在这里插入图片描述

    可以看到 工作用户的 userID 是 14，后面是一样的。计算方式是：

/**
* Returns the uid that is composed from the userId and the appId.
* @hide
*/
public static int getUid(@UserIdInt int userId, @AppIdInt int appId) {
if (MU_ENABLED) {//是否支持多用户
//PER_USER_RANGE  为 100000
return userId * PER_USER_RANGE + (appId % PER_USER_RANGE);
} else {
return appId;
}
}

所以最后 工作空间内应用的 UID 是 100000 * 14 + 10106 = 1410106

  • 方法2： 通过 pid 查看
    在这里插入图片描述

    第2列 的 10854 就是 com.tencent.mm进程当前的PID号，然后执行

cat proc/pid号/status

就会得到一大串数据，里面就包含了UID的信息.
在这里插入图片描述

  • 方法3： 如果手机有root权限的话，可以导出 data/system/packages.list 文件， 里面可以看到所有应用的包名及对应的 UID

  • 方法4：通过代码拿到应用的 ApplicationInfo的实例，applicationInfo.uid，参考第4节

四、通过uid获取包名，通过包名获取uid

  • 通过包名获取UID
PackageManager mPm = getPackageManager();
try {
ApplicationInfo applicationInfo = mPm.getApplicationInfo("com.tencent.mm", 0);
int uid = applicationInfo.uid;
Toast.makeText(MainActivity.this, "" + uid, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
  • 通过 UID 获取包名
String packagename = getPackageManager().getNameForUid(uid);

五、设置自己的应用UID为系统进程的UID

系统进程UID有三种：

android:sharedUserId=“android.uid.system”
android:sharedUserId=“android.uid.shared”
android:sharedUserId=“android.media”

我们这里取第一种来实验下，其他两种实现的方式都一样。

1、声明UID

首先我们需要在manifest中声明该应用的UID：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"package="cn.izis.chessdeskrobot"android:sharedUserId="android.uid.system">
...
</manifest>

2、签名打包

六、sharedUserId介绍

安装在设备中的每一个apk文件，Android给每个APK进程分配一个单独的用户空间,其manifest中的userid就是对应一个Linux用户都会被分配到一个属于自己的统一的Linux用户ID，并且为它创建一个沙箱，以防止影响其他应用程序（或者其他应用程序影响它）。用户ID 在应用程序安装到设备中时被分配，并且在这个设备中保持它的永久性。
通过Shared User id,拥有同一个User id的多个APK可以配置成运行在同一个进程中.所以默认就是可以互相访问任意数据. 也可以配置成运行成不同的进程, 同时可以访问其他APK的数据目录下的数据库和文件.就像访问本程序的数据一样.

UID在linux中就是用户的ID，表明时哪个用户运行了这个程序，主要用于权限的管理。而在android 中又有所不同，因为android为单用户系统，这时UID 便被赋予了新的使命，数据共享，为了实现数据共享，android为每个应用几乎都分配了不同的UID，不像传统的linux，每个用户相同就为之分配相 同的UID。（当然这也就表明了一个问题，android只能时单用户系统，在设计之初就被他们的工程师给阉割了多用户），使之成了数据共享的工具。

因此在android中PID，和UID都是用来识别应用程序的身份的，但UID是为了不同的程序来使用共享的数据。
对于一个APK来说，如果要使用某个共享UID的话，必须做一下两部步：
1、相同的在Manifest节点中增加android:sharedUserId属性。
2、相同的在Android.mk中增加LOCAL_CERTIFICATE的定义。（既签名相同）

如果有看系统源码的同学，可以看到一些系统应用就是这样：
系统中所有使用android.uid.system作为共享UID的APK，都会首先在manifest节点中增加 android:sharedUserId=“android.uid.system”，然后在Android.mk中增加 LOCAL_CERTIFICATE := platform。可以参见Settings等

系统中所有使用android.uid.shared作为共享UID的APK，都会在manifest节点中增加 android:sharedUserId=“android.uid.shared”，然后在Android.mk中增加 LOCAL_CERTIFICATE := shared。可以参见Launcher等

系统中所有使用android.media作为共享UID的APK，都会在manifest节点中增加 android:sharedUserId=“android.media”，然后在Android.mk中增加LOCAL_CERTIFICATE := media。可以参见Gallery等。

关于签名：
build/target/product/security目录中有四组默认签名供Android.mk在编译APK使用：

1、testkey：普通APK，默认情况下使用。
2、platform：该APK完成一些系统的核心功能。经过对系统中存在的文件夹的访问测试，这种方式编译出来的APK所在进程的UID为system。
3、shared：该APK需要和home/contacts进程共享数据。
4、media：该APK是media/download系统中的一环。

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