Android Media Framework（七）MediaCodecService

Android引入Treble架构后，OpenMAX框架以HIDL Service的形式为System分区提供服务，本文将探讨该服务是如何启动，服务提供了什么内容，以及服务是如何被应用层所使用的。

1 概述

在Android的Treble架构中，为了确保系统的稳定性和模块化，厂商的实现通常被放置在Vendor分区。因此，之前提到的由厂商实现的库libstagefrighthw.so和组件实现libvdec_xxx.so需要被编译到Vendor分区。由于System分区和Vendor分区之间的资源是隔离的，不能直接互通，所以当系统或应用需要访问Vendor分区中的资源时，就需要使用HIDL（Hardware Interface Definition Language）来定义接口，并通过hwbinder机制来实现跨分区的通信。

为了让System分区能够调用到Vendor分区中厂商实现的OMX组件，Android定义了相关的HIDL接口，并实现了HIDL Service。相关文件路径如下：

HIDL接口定义位于：hardware/interfaces/media/omx/1.0，编译生成的C++文件位于out/soong/.intermediates/hardware/interfaces/media/1.0

HIDL接口实现位于：frameworks/av/media/libstagefright/omx/1.0

服务启动文件位于：/frameworks/av/services/mediacodec/main_codecservice.cpp

实现HIDL Service除了需要代码实现外，还需要以下支持文件：

兼容性矩阵：hardware/interfaces/compatibility_matrices/compatibility_matrix.3.xml

清单文件：device/google/cuttlefish/shared/config/android.hardware.media.omx@1.0.xml

启动脚本：frameworks/av/services/mediacodec/android.hardware.media.omx@1.0-service.rc

2 服务启动

service vendor.media.omx /vendor/bin/hw/android.hardware.media.omx@1.0-serviceclass mainuser mediacodecgroup camera drmrpc mediadrmioprio rt 4task_profiles ProcessCapacityHigh

开机启动时，程序将加载以上脚本，执行二进制文件/vendor/bin/hw/android.hardware.media.omx@1.0-service。bin文件由main_codecservice.cpp编译而成：

int main(int argc __unused, char** argv)
{strcpy(argv[0], "media.codec");LOG(INFO) << "mediacodecservice starting";signal(SIGPIPE, SIG_IGN);android::ProcessState::initWithDriver("/dev/vndbinder");android::ProcessState::self()->startThreadPool();// 配置HIDL Service线程池::android::hardware::configureRpcThreadpool(64, false);// Default codec servicesusing namespace ::android::hardware::media::omx::V1_0;sp<IOmx> omx = new implementation::Omx();if (omx == nullptr) {LOG(ERROR) << "Cannot create IOmx HAL service.";} else if (omx->registerAsService() != OK) {LOG(ERROR) << "Cannot register IOmx HAL service.";} else {LOG(INFO) << "IOmx HAL service created.";}sp<IOmxStore> omxStore = new implementation::OmxStore(property_get_int64("vendor.media.omx", 1) ? omx : nullptr);if (omxStore == nullptr) {LOG(ERROR) << "Cannot create IOmxStore HAL service.";} else if (omxStore->registerAsService() != OK) {LOG(ERROR) << "Cannot register IOmxStore HAL service.";}::android::hardware::joinRpcThreadpool();
}

main函数创建了一个Omx对象和一个OmxStore对象，之后将这两个对象注册到hwbinder驱动当中，也就是说进程提供了两个服务。在Android手机或电视上执行ps -A可以看到该进程正在运行，服务名称为media.codec：

console:/ $ ps -A | grep media.codec
mediacodec     683     1      56196  11684 0                   0 S media.codec

configureRpcThreadpool设定服务线程数量最大为64，理论上来说，我们最多能够同时创建32路组件。

2、IOmx

IOmx.hal

interface IOmx {listNodes() generates (Status status,vec<ComponentInfo> nodeList);allocateNode(string name,IOmxObserver observer) generates (Status status,IOmxNode omxNode);createInputSurface() generates (Status status,IGraphicBufferProducer producer,IGraphicBufferSource source);
}

IOmx.hal声明了三个接口，我们暂且先了解前面两个：

  • listNodes：从OMXStore中获取组件信息，该方法不是给ACodec使用，而是给OmxStore使用；
  • allocateNode：根据组件名称创建一个组件；

构造函数

struct Omx : public IOmx, public hidl_death_recipient {Omx();virtual ~Omx();// Methods from IOmxReturn<void> listNodes(listNodes_cb _hidl_cb) override;Return<void> allocateNode(const hidl_string& name,const sp<IOmxObserver>& observer,allocateNode_cb _hidl_cb) override;Return<void> createInputSurface(createInputSurface_cb _hidl_cb) override;// Method from hidl_death_recipientvoid serviceDied(uint64_t cookie, const wp<IBase>& who) override;// Method for OMXNodeInstancestatus_t freeNode(sp<OMXNodeInstance> const& instance);protected:OMXStore* mStore;Mutex mLock;KeyedVector<wp<IBase>, sp<OMXNodeInstance> > mLiveNodes;KeyedVector<OMXNodeInstance*, wp<IBase> > mNode2Observer;MediaCodecsXmlParser mParser;
};

Omx继承于IOmx，除了实现了IOmx的三个接口，Omx还有新增一个接口freeNode。细想一下，IOmx服务只提供了创建组件的接口，但是没有提供销毁组件的接口，是不是有些奇怪，组件应该如何销毁呢？Omx提供的freeNode方法该如何被调用呢？先把疑问留在这里，后续的文章将解决这个问题。

Omx::Omx() :mStore(new OMXStore()),mParser() {(void)mParser.parseXmlFilesInSearchDirs();(void)mParser.parseXmlPath(mParser.defaultProfilingResultsXmlPath);
}

Omx的构造函数实例化了两个成员：

  • OMXStore：该对象在前一篇文章已经做过了解，它同于加载平台提供的软硬件编解码组件信息，管理组件的创建与销毁，是不是可以猜到allocateNode通过调用makeComponentInstance创建组件。
  • MediaCodecsXmlParser：xml解析工具类，对于Omx服务来说该类没有太大作用，我们放到OmxStore一节再做了解。

listNodes

Return<void> Omx::listNodes(listNodes_cb _hidl_cb) {std::list<::android::IOMX::ComponentInfo> list;char componentName[256];for (OMX_U32 index = 0;mStore->enumerateComponents(componentName, sizeof(componentName), index) == OMX_ErrorNone;++index) {list.push_back(::android::IOMX::ComponentInfo());::android::IOMX::ComponentInfo& info = list.back();info.mName = componentName;::android::Vector<::android::String8> roles;OMX_ERRORTYPE err =mStore->getRolesOfComponent(componentName, &roles);if (err == OMX_ErrorNone) {for (OMX_U32 i = 0; i < roles.size(); ++i) {info.mRoles.push_back(roles[i]);}}}hidl_vec<ComponentInfo> tList;tList.resize(list.size());size_t i = 0;for (auto const& info : list) {convertTo(&(tList[i++]), info);}_hidl_cb(toStatus(OK), tList);return Void();
}

listNodes方法循环调用OMXStore的enumerateComponents和getRolesOfComponent方法，获取平台提供的所有组件信息，将这些信息以ComponentInfo的形式回传给调用者。要注意的是，这个方法中用到了两种ComponentInfo，一种是::android::IOMX::ComponentInfo，它是一个普通的结构体；另一种是ComponentInfo，它是可以通过HIDL调用传递的类型，在IOmx.hal中定义。

allocateNode

Return<void> Omx::allocateNode(const hidl_string& name,const sp<IOmxObserver>& observer,allocateNode_cb _hidl_cb) {using ::android::IOMXNode;using ::android::IOMXObserver;sp<OMXNodeInstance> instance;{// 1.Mutex::Autolock autoLock(mLock);if (mLiveNodes.size() == kMaxNodeInstances) {_hidl_cb(toStatus(NO_MEMORY), nullptr);return Void();}// 2. 创建OMXNodeInstance实例instance = new OMXNodeInstance(this, new LWOmxObserver(observer), name.c_str());// 2. 创建OMX组件OMX_COMPONENTTYPE *handle;OMX_ERRORTYPE err = mStore->makeComponentInstance(name.c_str(), &OMXNodeInstance::kCallbacks,instance.get(), &handle);// 3. 将OMX组件绑定到OMXNodeInstance实例instance->setHandle(handle);// 4. 寻找组件的quirks并且设定给OMXNodeInstance// Find quirks from mParserconst auto& codec = mParser.getCodecMap().find(name.c_str());if (codec == mParser.getCodecMap().cend()) {LOG(WARNING) << "Failed to obtain quirks for omx component ""'" << name.c_str() << "' ""from XML files";} else {uint32_t quirks = 0;for (const auto& quirk : codec->second.quirkSet) {if (quirk == "quirk::requires-allocate-on-input-ports") {quirks |= OMXNodeInstance::kRequiresAllocateBufferOnInputPorts;}if (quirk == "quirk::requires-allocate-on-output-ports") {quirks |= OMXNodeInstance::kRequiresAllocateBufferOnOutputPorts;}}instance->setQuirks(quirks);}// 5. 将创建的OMXNodeInstance实例存储到键值列表中mLiveNodes.add(observer.get(), instance);mNode2Observer.add(instance.get(), observer.get());}observer->linkToDeath(this, 0);// 6. 将创建的OMXNodeInstance实例返回给应用层_hidl_cb(toStatus(OK), new TWOmxNode(instance));return Void();
}

allocateNode方法是本篇重点了解内容之一，客户端将利用该方法来创建组件：

  1. 正式创建组件之前要先检查当前已经运行了多少个组件实例，IOmx定义的kMaxNodeInstances值为16，也就是说最大支持16个组件同时运行；
  2. 创建OMXNodeInstance实例，将客户端创建的IOmxObserver（callback）对象传递给它；
  3. 使用OMXStore的makeComponentInstance方法创建OMX组件，传入OMXNodeInstance句柄和OMXNodeInstance::kCallbacks；
  4. 将创建的OMX组件句柄绑定到OMXNodeInstance实例；
  5. 在解析的xml文件中搜寻组件相关的quirks并且设定给OMXNodeInstance实例；
  6. 将创建的OMXNodeInstance实例存储到键值列表中；
  7. 将创建的OMXNodeInstance实例返回给应用层；

OMXNodeInstance就是我们在Spec阅读中提到的IL Client，它在整个OpenMAX框架中起着承上启下的作用，向下它封装了OMX Core API的调用，屏蔽了Core API的调用细节；向上重新封装了更为简单的API给应用层使用。

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整体架构参考上图，OMXNodeInstance和OMX Component互相持有对方的句柄，OMXNodeInstance调用OMX Core API，传入组件句柄即可操作指定组件；OMX Component调用OMXNodeInstance实现的callback，传入OMXNodeInstance句柄即可向指定客户端实例发送消息。

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