Hardcoder框架的集成与调试

原创 MountainHigh 酷派技术团队

「Hardcoder是什么」

Hardcoder 是一套 Android APP 与系统间的通信解决方案，突破了 APP 只能调用系统标准 API，无法直接调用系统底层硬件资源的问题，让 Android APP 和系统能实时通信。APP 能充分调度系统资源如 CPU 频率，大小核，GPU 频率等来提升 APP 性能，系统能够从 APP 侧获取更多信息以便更合理提供各项系统资源。同时，对于 Android 缺乏标准接口实现的功能，APP 和系统也可以通过该框架实现机型适配和功能拓展。

Hardcoder 在微信的启动、发送视频、小程序启动等重度场景平均优化效果达 10%-30%；在手机 QQ 的启动、打开聊天界面、发送图片等场景的平均优化效果达 10%-50%。

简单地说，Hardcoder就是能让APP直接调度底层资源的一个框架，它能让APP根据自身各个使用场景，更加高效、有针对性地申请硬件资源，提升使用体验。

「Hardcoder通信框架」

Hardcoder 框架分为 Server 端和 Client 端。其中 Server 端在厂商系统侧实现，Client 端以 aar 形式合入到 APP中。

APP 在需要资源的时候，向 Hardcoder 的 Client 端发出请求。Hardcoder Client 端接收到请求后向 Hardcoder Server 端发出请求。Server 端接受到请求后会根据请求参数向硬件申请不同的资源，比如调整 CPU 频率，把线程绑定到大核运行等，实现了 APP 到系统的通信。同时系统也可把当前系统的状态通过 Hardcoder Client 在 Server 端注册的接口回调通知到 Client 端，从而 APP 可以获取到系统状态，实现系统到 APP 的通信。

本文的重点就是介绍如何将Hardcoder的Server端集成到Android系统中，并进行简单的调试。

「集成前测试」

在将HardCoder源码集成到系统之前，我们可以先用手动的方式对整个框架进行简单的测试。

Android Studio 源码编译

Hardcoder Github仓库地址：https://github.com/Tencent/Hardcoder.git

我们clone源码并通过AS编译后，可以得到如下几个关键的模块：

-测试apk

Path: Hardcoder_master\testapp\build\outputs\apk\debug\testapp-debug.apk

-Server端bin

Path: Hardcoder_master\libapp2sys\build\intermediates\cmake\debug\obj\arm64-v8a\server

-依赖so库

Path: Hardcoder_master\libapp2sys\build\intermediates\cmake\debug\obj\arm64-v8a\libc++_shared.so

测试前置条件

APP 判断手机是否支持 Hardcoder 会读取 persist.sys.hardcoder.name 的 property，若不为空则手机取 property 字段作为 server 端 socket name 请求建立 socket 连接。

所以为了让系统支持Hardcoder，我们需要手动设置persist.sys.hardcoder.name属性，并将属性值设置为socket name，这个会在之后的socket连接中用到。

这里暂定属性值为"coolsocket"，我们通过setprop手动设置属性值：

  adb shell setprop persist.sys.hardcoder.name coolsocket

设置后注意通过getprop看是否设置成功。

Hardcoder初始化

InitHardCoder
主要验证 Hardcoder 与系统间通信连接是否正常，每次启动应用后都需要点击 initHardCoder 建立 socket 连接再进行请求，否则 Hardcoder 不生效。
验证测试机是否支持 Hardcoder 方法：点击 initHardCoder 按钮，弹出 Toast 中若 server socket name 显示不为空，则此测试机支持 Hardcoder，若为空，则此测试机未支持 Hardcoder。

我们首先安装testapp-debug.apk，点击“initHardCoder” Button，抓取日志如下：

  09-28 11:42:23.937 13995 18151 I Hardcoder.HardCoderJNI: readServerAddr, serverprop[persist.sys.hardcoder.name] result[coolsocket]  09-28 11:42:23.937 13995 18151 D HARDCODER: [com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI.cpp,Java_com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI_initHardCoder:146]"initHardCoder, start."  09-28 11:42:23.937 13995 18151 D HARDCODER: [client.h,init:476]"init m_remote:coolsocket, HEADER_VERSION:4"  09-28 11:42:23.937 13995 18151 D HARDCODER: [client.h,tryStartEngine:370]"tryStartEngine, TimeDiff:592504, remote:coolsocket, running:-1"  09-28 11:42:23.938 13995 18151 W HARDCODER: [localsocket.h,uninit:215]"uninit, pipe:[0,0], m_fd:0, queue:0, flag:1"  09-28 11:42:23.938 13995 18151 D HARDCODER: [localsocket.h,createSocket:249]"createSocket, localPath: .hardcoder.client.sock, remotePath: coolsocket"  09-28 11:42:23.938 13995 18151 W HARDCODER: [localsocket.h,createSocket:310]"createSocket, connect socket, ret:-1, local:.hardcoder.client.sock, remote:coolsocket"  09-28 11:42:23.938 13995 18151 E HARDCODER: [localsocket.h,createSocket:333]"createSocket, connect failed ret:-1 fd:93 path:coolsocket"  09-28 11:42:23.938 13995 18151 W HARDCODER: [localsocket.h,uninit:215]"uninit, pipe:[87,88], m_fd:0, queue:0, flag:0"  09-28 11:42:23.938 13995 18151 D HARDCODER: [com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI.cpp,Java_com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI_initHardCoder:151]"initHardCoder, end."  09-28 11:42:23.939 13995 18151 I Hardcoder.TestAPIs: initHardCoder, server socket name:coolsocket  09-28 11:42:23.950  586 1344 I BufferQueueProducer: [com.tencent.mm.hardcoder.testapp/com.tencent.mm.hardcoder.testapp.TestAPIs#0](this:0xb40000724d44dc58,id:220,api:1,p:13995,c:586) queueBuffer: fps=21.13 dur=1324.90 max=882.75 min=10.10

这里connect socket的时候返回值为-1，连接失败，显然是Server端未启动，socket建立连接失败。

Server端服务启动

这里会用到之前AS编译生成的server和libc++_shared.so

1.将server bin push到system/bin目录下并添加执行权限

2.将libc++_shared.so 依赖库push到system/lib64目录下并添加权限

3.最后手动运行server服务，记得加上socketname作为参数（这里是coolsocket）

 adb shell server coolsocket

我们再次点击“initHardCoder” Button，抓取日志如下：

  09-28 17:57:59.511   582  1814 I BufferQueueProducer: [com.tencent.mm.hardcoder.testapp/com.tencent.mm.hardcoder.testapp.QuickStart#0](this:0xb400007785b18258,id:64,api:1,p:25978,c:582) queueBuffer: f  ps=2.16 dur=8332.40 max=8059.14 min=10.83  09-28 17:57:59.531   582   582 I SurfaceFlinger: operator()(), mtkRenderCntDebug 757, screenshot (com.tencent.mm.hardcoder.testapp/com.tencent.mm.hardcoder.testapp.QuickStart#0)  09-28 17:57:59.550 25978 26043 I Hardcoder.HardCoderJNI: readServerAddr, serverprop[persist.sys.hardcoder.name] result[coolsocket]  09-28 17:57:59.551 25978 26044 I Hardcoder.HCPerfStatThread: HCPerfStatThread start to run.  09-28 17:57:59.552 25978 26043 I Hardcoder.HCPerfManager: HCPerfManager new thread[Thread[HCPerfManager,5,main]]  09-28 17:57:59.552 25978 26045 I Hardcoder.HCPerfManager: HCPerfManager thread run start, id:439, name:HCPerfManager  09-28 17:57:59.552 25978 26043 D HARDCODER: [com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI.cpp,Java_com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI_initHardCoder:146]"initHardCoder, start."  09-28 17:57:59.553 25978 26043 D HARDCODER: [client.h,init:476]"init m_remote:coolsocket, HEADER_VERSION:4"  09-28 17:57:59.553 25978 26043 D HARDCODER: [client.h,tryStartEngine:370]"tryStartEngine, TimeDiff:735507073, remote:coolsocket, running:-1"  09-28 17:57:59.553 25978 26043 W HARDCODER: [localsocket.h,uninit:215]"uninit, pipe:[0,0], m_fd:0, queue:0, flag:1"  09-28 17:57:59.553 25978 26043 D HARDCODER: [localsocket.h,createSocket:249]"createSocket, localPath: .hardcoder.client.sock, remotePath: coolsocket"  09-28 17:57:59.553 25978 26043 W HARDCODER: [localsocket.h,createSocket:310]"createSocket, connect socket, ret:0, local:.hardcoder.client.sock, remote:coolsocket"  09-28 17:57:59.553 25978 26043 W HARDCODER: [localsocket.h,createSocket:353]"create ClientProtocal socket:103 local:.hardcoder.client.sock remote:coolsocket"  09-28 17:57:59.554  7384  7384 D HardCoderServer: [localsocket.h,socketAccept:91]"socketAccept getsockopt pid:25978, uid:10151, gid:10151, len:12"  09-28 17:57:59.554  7384  7384 W HardCoderServer: [localsocket.h,socketAccept:94]"socketAccept fd:7, acceptFd:8, uid:10151, path:?"  09-28 17:57:59.554  7384  7384 W HardCoderServer: [server.h,recvEvecom.android.documentsuint:49]"Connect By uid:10151  fd:8"  09-28 17:57:59.554 25978 26043 D HARDCODER: [com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI.cpp,Java_com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI_initHardCoder:151]"initHardCoder, end."  09-28 17:57:59.554  7384  7384 D HardCoderServer: [localsocket.h,loop:193]"loop, select success, socketAccept, acceptfd:8, maxfd:8"  09-28 17:57:59.554 25978 26047 D HARDCODER: [localsocket.h,loop:126]"loop, m_fd:103, maxfd:103, isServer:0"  09-28 17:57:59.554 25978 26043 I Hardcoder.QuickStart: initHardCoder, server socket name:coolsocket  09-28 17:57:59.555 25978 26045 D Hardcoder.HardCoderReporter: process:[44,15]  09-28 17:57:59.555 25978 26046 I Hardcoder.HardCoderJNI: onData callbackType:1, requestId:0, timestamp:0, retCode:-20000, funcId:0, dataType:0  09-28 17:57:59.555 25978 26046 I Hardcoder.QuickStart: initHardCoder callback, isConnectSuccess:true

这里connect socket的时候返回值为0，并且日志打印initHardCoder callback, isConnectSuccess:true，表示Hardcoder初始化成功，APP之后就可以和Server端成功通信了。

JNI接口测试

APP统一通过StartPerformance接口来进行JNI接口的调用。

StartPerformance 用于向系统申请提高 cpu 频率、io 频率、gpu 频率、线程绑核等操作，分别对应 JNI 接口requestCpuHighFreq、requestGpuHighFreq、requestCpuCoreForThread、requestHighIOFreq 以及混合接口 requestUnifyCpuIOThreadCoreGpu，为方便调用，只需要调用统一接口 startPerformance 即可申请所有资源，对不同资源传入不同参数即可。

这里以requestCpuHighFreq接口为例：

int requestCpuHighFreq(int scene, int64_t action, int level, int timeoutms, int callertid, int64_t timestamp) {  pdbg("ManufacturerCoder requestCpuHighFreq scene:%d action:%d level:%d timeoutms:%d callertid:%d timestamp:%d", scene, TOINT(action), level, timeoutms, callertid, TOINT(timestamp/1000000L));  return RET_OK;}

在成功对Hardcoder初始化后，我们在测试apk中点击“requestCpuHighFreq” Button，抓取日志如下：

  09-28 18:05:28.779   582  1814 I BufferQueueProducer: [com.tencent.mm.hardcoder.testapp/com.tencent.mm.hardcoder.testapp.TestAPIs#0](this:0xb4000078072dcc58,id:68,api:1,p:25978,c:582) queueBuffer: fps  =9.37 dur=5867.87 max=4994.89 min=11.54  09-28 18:05:28.801 25978 26936 D HARDCODER: [header.h,genReqPack:46]"getReqPack funcid:1002, dataLen:9 callertid:26936 timestamp:9888930"  09-28 18:05:28.801 25978 26936 D HARDCODER: [header.h,genReqPack:111]"genReqPack pb header len:32 requestid:1632823528801268"  09-28 18:05:28.801 25978 26936 D HARDCODER: [protocol.h,requestCpuHighFreq:654]"requestCpuHighFreq requestid:1632823528801268, scene:101, action:1, level:1, timeoutms:10000, tid:26936, timestamp:9888930"  09-28 18:05:28.801 25978 26936 D HARDCODER: [com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI.cpp,Java_com_tencent_mm_hardcoder_HardCoderJNI_requestCpuHighFreq:202]"requestCpuHighFreq, requestId:1632823528801268, scene:101, action:1, level:1, timeoutms:10000, tid:26936, timestamp:" PRId64  09-28 18:05:28.801 25978 26047 D HARDCODER: [localsocket.h,loop:185]"loop, select success, read pipe ret:4"  09-28 18:05:28.801 25978 26047 D HARDCODER: [localsocket.h,checkCanWrite:65]"checkCanWrite FD_ISSET(fd, &fdset):1, fd:103"  09-28 18:05:28.801 25978 26047 D HARDCODER: [localsocket.h,loop:158]"loop, send sendPack finish, ret:41, fd:103, len:41, offset:41, queue:0, costtime:0 "  09-28 18:05:28.802  7384  7384 D HardCoderServer: [localsocket.h,loop:203]"loop, select success, recv fd:8, ret:41"  09-28 18:05:28.802  7384  7384 D HardCoderServer: [server.cpp,requestCpuHighFreq:32]"ManufacturerCoder requestCpuHighFreq scene:101 action:1 level:1 timeoutms:10000 callertid:26936 timestamp:9888930"  09-28 18:05:28.802  7384  7384 D HardCoderServer: [protocol.h,processReceive:402]"FUNC_CPU_HIGH_FREQ parse:1 [101,1,1,10000] resp:0"

可以看到，requestCpuHighFreq接口中的日志被成功打印，表明测试apk已经可以调用JNI接口，即可以通过接口申请硬件资源。

至此，我们完成了简单的集成前测试，从源码的编译，到prop的设置，再到服务的手动拉起和接口的调试，这个测试的目的在于证明方案的可行性。

「系统的集成」

前面我们通过Android Studio的编译，二进制push的方式进行集成前的测试，证明了方案的可行性。接下来我们需要将Hardcoder以源码编译的方式集成到系统中，方便后续驱动端的修改和调试。

Hardcoder源码编译

Hardcoder Server端源码除了server.cpp入口之外，其它主要包括localsocket和一些依赖的库，例如数据处理相关的库libcJSON和libamc_proto。cJSON大家应该比较熟悉，在这里主要用于数据的序列化，其实protobuf同样是用于数据的序列化，只不过比JSON的性能更好。

Protocol buffers通常称为Protobuf，是Google开发的一种协议，允许对结构化数据进行序列化和反序列化。谷歌开发它的目的是提供一种比XML更好的方式来进行系统间通信。因此，他们专注于使其比XML更简单，更小，更快，更易于维护。该协议甚至超越了JSON，具有更好的性能，更好的可维护性和更小的尺寸。

编译的时候发生了一个小插曲，protobuf本来是准备以库的形式编译，但是Android编译系统一直提示找不到这个库，在折腾了许久之后，最终笔者妥协了，将protobuf改成源码的方式和依赖的源文件一起编译，才解决了这个问题。

这里要注意的是，由于接口的兼容性问题，Hardcoder对protobuf的版本是有要求的，虽然Android源码本身已经包含了protobuf，但是由于兼容性问题，最终笔者选择了自行集成3.1.0的版本，而没有引用Android源码中的protobuf。

Hardcoder Server端最终的bp编译文件如下(部分省略)：

cc_defaults {  name: "hcdefaults",  ...}
IGNORED_WARNINGS = [  "-Wno-sign-compare",  "-Wno-unused-parameter",  "-Wno-sign-promo",  "-Wno-error=return-type",]
cc_defaults {  name: "protobuf-cflags-defaults-3.1.0",  ...}
cc_defaults {  name: "libprotobuf-cpp-lite-defaults-3.1.0",  defaults: ["protobuf-cflags-defaults-3.1.0"],  local_include_dirs: [    "protobuf-3.1.0/android",    "protobuf-3.1.0/src",  ],  export_include_dirs: ["protobuf-3.1.0/src"],  cflags: IGNORED_WARNINGS,}
cc_prebuilt_library_shared {  name: "libc++_shared",  arch: {    arm64: {      srcs: ["libs/arm64-v8a/libc++_shared.so"],    },  },  compile_multilib: "64",}
cc_library_static {  name: "libcJSON",  defaults: ["hcdefaults"],  srcs: ["src/main/cpp/cjson/cJSON.c"],  export_include_dirs: ["src/main/cpp/cjson"],}
cc_library_static {  name: "libamc_proto",  host_supported: true,  defaults: ["hcdefaults","libprotobuf-cpp-lite-defaults-3.1.0"],  srcs: ["build/generated/source/proto/cpp/amc.pb.cc",    ...  ],  export_include_dirs: ["build/generated/source/proto/cpp","protobuf-3.1.0/src"],}
cc_binary {  name: "coolhcserver",  defaults: ["hcdefaults","libprotobuf-cpp-lite-defaults-3.1.0"],  shared_libs: [    "liblog",    "libc++_shared",  ],  static_libs: ["libcJSON","libamc_proto"],  srcs: [    "src/main/cpp/server.cpp",  ],  local_include_dirs: ["build/generated/source/proto/cpp","protobuf-3.1.0/src"],  init_rc: [    "rc/init.coolhcserver.rc",  ],}

其它集成相关修改

persist.sys.hardcoder.name

添加Hardcoder persist属性值，作为是否支持Hardcoder的标识，同时作为socket通信的桥梁。

在产品目录的Makefile中追加PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES属性：

PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += \  persist.sys.hardcoder.name=coolsocket

init.coolhcserver.rc

我们新建Hardcoder自己的rc，通过rc让coolhcserver自启动

service coolhcd /system/bin/coolhcserver  class main  user root  socket coolsocket stream 660 root system

注意这里需要为service分配socket资源，同时请在系统init.rc中import这个单独的rc文件，否则不会生效。

server.cpp的修改

server bin默认可以通过命令行传参，将socket name当做参数传入。

这里我们需要适当修改源码，在源码中获取socket name并当做实参传入：

int main(int argc, char *argv[]) {  setTag("HardCoderServer");  if (argc == 2) {    LocalSocketServer localsocket;    ManufacturerCoder *hc = new ManufacturerCoder(static_cast<IHardCoderDataCallback *>(&localsocket));    localsocket.start(argv[1], hc);  } else if (argc > 2) {    UdpServer udp;    ManufacturerCoder *hc = new ManufacturerCoder(static_cast<IHardCoderDataCallback *>(&udp));    udp.start(argv[1], atoi(argv[2]), hc);  }  else {    //fprintf(stderr, "usage:\n\t%s {ip} {port} (usage udp server)\nOR\n\t%s {path} (usage localsocket server)\n\n", argv[0], argv[0]);    LocalSocketServer localsocket;    ManufacturerCoder *hc = new ManufacturerCoder(static_cast<IHardCoderDataCallback *>(&localsocket));    localsocket.start(coolHardcoderSocketname, hc);  }  return 0;}

其中coolHardcoderSocketname可以通过property_get()来获取并赋值。

selinux权限

在添加coolhcserver自启动的rc后，我们会发现服务依然无法成功启动，这个时候我们需要添加service相关的selinux权限

file_contexts  /system/bin/coolhcserver     u:object_r:coolhcserver_exec:s0coolhcserver.te  type coolhcserver, domain, coredomain, mlstrustedsubject;  type coolhcserver_exec, exec_type, file_type, system_file_type;  init_daemon_domain(coolhcserver);

同时socket通信也需要添加相关的selinux权限

file_contexts  /dev/socket/coolsocket          u:object_r:coolhcd_socket:s0file.te  type coolhcd_socket, file_type, coredomain_socket;

之后服务便可以在开机后自启并成功进行socket通信

root  16612  1  11888  3340  do_select 0  S  coolhcserver

「写在最后」

本文主要介绍分享了Hardcoder Server端在Android系统中的编译集成方式，只是Hardcoder框架的其中一环。Hardcoder还有很多需要学习和实践的部分，例如APP侧的接入和编译、Server端和底层硬件的通信、实际应用场景下对性能的提升等等，大家有兴趣的话可以深入学习一下，以后有机会我们再细聊！

继续滑动看下一个

Hardcoder框架的集成与调试

「Hardcoder是什么」

「Hardcoder通信框架」

「集成前测试」

Android Studio 源码编译

测试前置条件

Hardcoder初始化

Server端服务启动

「系统的集成」

Hardcoder源码编译

其它集成相关修改

「写在最后」