Android10 Framework—Init进程-7.服务端属性安全上下文序列化

本章主要讲“属性安全上下文序列化”，现给出完整数据流程图
数据流程架构.png

void CreateSerializedPropertyInfo() {
    auto property_infos = std::vector();
    
    if (access("/system/etc/selinux/plat_property_contexts", R_OK) != -1) {
        if (!LoadPropertyInfoFromFile("/system/etc/selinux/plat_property_contexts",
                                      &property_infos)) {
            return;
        }
        
        
        
        if (!LoadPropertyInfoFromFile("/vendor/etc/selinux/vendor_property_contexts",
                                      &property_infos)) {
            
            LoadPropertyInfoFromFile("/vendor/etc/selinux/nonplat_property_contexts",
                                     &property_infos);
        }
        if (access("/product/etc/selinux/product_property_contexts", R_OK) != -1) {
            LoadPropertyInfoFromFile("/product/etc/selinux/product_property_contexts",
                                     &property_infos);
        }
        if (access("/odm/etc/selinux/odm_property_contexts", R_OK) != -1) {
            LoadPropertyInfoFromFile("/odm/etc/selinux/odm_property_contexts", &property_infos);
        }
    } else {
        if (!LoadPropertyInfoFromFile("/plat_property_contexts", &property_infos)) {
            return;
        }
        if (!LoadPropertyInfoFromFile("/vendor_property_contexts", &property_infos)) {
            
            LoadPropertyInfoFromFile("/nonplat_property_contexts", &property_infos);
        }
        LoadPropertyInfoFromFile("/product_property_contexts", &property_infos);
        LoadPropertyInfoFromFile("/odm_property_contexts", &property_infos);
    }

    auto serialized_contexts = std::string();
    auto error = std::string();
    
    
    if (!BuildTrie(property_infos, "u:object_r:default_prop:s0", "string", &serialized_contexts,
                   &error)) {
        LOG(ERROR) << "Unable to serialize property contexts: " << error;
        return;
    }

    constexpr static const char kPropertyInfosPath[] = "/dev/__properties__/property_info";
    
    if (!WriteStringToFile(serialized_contexts, kPropertyInfosPath, 0444, 0, 0, false)) {
        PLOG(ERROR) << "Unable to write serialized property infos to file";
    }
    selinux_android_restorecon(kPropertyInfosPath, 0);
}

这张图左侧将CreateSerializedPropertyInfo函数功能分为如下几部分：

读取属性相关安全上下文文件内容，构建成vector数组
将vector转化为TrieBuilder数据结构
使用TrieSerializer类对TrieBuilder中数据按照一定的结构写入内存，然后序列化为字符串
将字符串写入/dev/properties/property_info文件中

构建PropertyInfoEntry数组

属性安全上下文文件是在编译系统源码时产生的（这个过程就不详细讨论了），以AS上的如下google模拟器为例

属性安全上下文文件有如下文件

/system/etc/selinux/plat_property_contexts
/vendor/etc/selinux/vendor_property_contexts

文件部分内容如下：

audio.camerasound.force u:object_r:exported_audio_prop:s0 exact bool
audio.deep_buffer.media u:object_r:exported3_default_prop:s0 exact bool
audio.offload.video u:object_r:exported3_default_prop:s0 exact bool
audio.offload.min.duration.secs u:object_r:exported3_default_prop:s0 exact int
camera.disable_zsl_mode u:object_r:exported3_default_prop:s0 exact bool
camera.fifo.disable u:object_r:exported3_default_prop:s0 exact int
dalvik.vm.appimageformat u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
dalvik.vm.backgroundgctype u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
dalvik.vm.boot-dex2oat-threads u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact int
dalvik.vm.boot-image u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
dalvik.vm.checkjni u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact bool
dalvik.vm.dex2oat-Xms u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
dalvik.vm.dex2oat-Xmx u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string

文件部分内容如下：

qemu.                   u:object_r:qemu_prop:s0
qemu.cmdline            u:object_r:qemu_cmdline:s0
vendor.qemu             u:object_r:qemu_prop:s0
vendor.network          u:object_r:vendor_net:s0
ro.emu.                 u:object_r:qemu_prop:s0
ro.emulator.            u:object_r:qemu_prop:s0
ro.radio.noril          u:object_r:radio_noril_prop:s0
net.eth0.               u:object_r:net_eth0_prop:s0
net.radio0.             u:object_r:net_radio0_prop:s0
net.shared_net_ip       u:object_r:net_share_prop:s0
ro.zygote.disable_gl_preload            u:object_r:qemu_prop:s0
#line 1 "system/sepolicy/reqd_mask/property_contexts"
# empty property_contexts file - this file is used to generate an empty
# non-platform property context for devices without any property_contexts
# customizations.

plat_property_contexts中内容结构如下：

属性名                   属性安全上下文(与selinux有关)         标志  属性值的类型
audio.camerasound.force u:object_r:exported_audio_prop:s0 exact bool

vendor_property_contexts内容与plat_property_contexts有以下几点差异：

vendor_property_contexts中没有类似exact string等字段
vendor_property_contexts中属性key有的是以.结尾的（这个后续分析代码会用到）

LoadPropertyInfoFromFile函数的作用就很清晰了，就是解析这些文件的内容保存到vector数组中（函数实现不复杂，大家自行看一下就可以了）。

注意：属性安全上下文文件中是没有属性value的，因为属性value的初始化不在在这个阶段实现的


    
void ParsePropertyInfoFile(const std::string& file_contents,
                           std::vector* property_infos,
                           std::vector<std::string>* errors) {
  
  
  errors->clear();

  
  for (const auto& line : Split(file_contents, "n")) {
    auto trimmed_line = Trim(line);
    if (trimmed_line.empty() || StartsWith(trimmed_line, "#")) {
      continue;
    }

    auto property_info_entry = PropertyInfoEntry{};
    auto parse_error = std::string{};
    
    if (!ParsePropertyInfoLine(trimmed_line, &property_info_entry, &parse_error)) {
      errors->emplace_back(parse_error);
      continue;
    }
    
    property_infos->emplace_back(property_info_entry);
  }
}

PropertyInfoEntry数组转化为TrieBuilder

这一过程是在如下调用中实现


BuildTrie(property_infos, "u:object_r:default_prop:s0", "string", &serialized_contexts,
                   &error)
    

bool BuildTrie(const std::vector& property_info,
               const std::string& default_context, const std::string& default_type,
               std::string* serialized_trie, std::string* error) {
  
  
  auto trie_builder = TrieBuilder(default_context, default_type);
  for (const auto& [name, context, type, is_exact] : property_info) {
    if (!trie_builder.AddToTrie(name, context, type, is_exact, error)) {
      return false;
    }
  }

  
  auto trie_serializer = TrieSerializer();
  *serialized_trie = trie_serializer.SerializeTrie(trie_builder);
  return true;
}

将vector转化为TrieBuilder数据结构过程大致做了如下工作：

将vector所有PropertyInfoEntry->context保存到TrieBuilder->contexts_中
将vector所有PropertyInfoEntry->type保存到TrieBuilder->types_中
将vector构建成一棵字典树（自行查阅字典树结构）
- 字典树的根节点是TrieBuilder->builder_root_
- 字典树每个节点是TrieBuilderNode，它里面会保存PropertyInfoEntry中的数据信息


auto trie_builder = TrieBuilder("u:object_r:default_prop:s0", "string");
    

TrieBuilder::TrieBuilder(const std::string& default_context, const std::string& default_type)
    : builder_root_("root") {
  auto* context_pointer = StringPointerFromContainer(default_context, &contexts_);
  builder_root_.set_context(context_pointer);
  auto* type_pointer = StringPointerFromContainer(default_type, &types_);
  builder_root_.set_type(type_pointer);
}

调用TrieBuilder构造函数，同时创建root节点builder_root_，并设置root->property_entry_的name、context、type分别为”root”、”u:object_r:default_prop:s0″、”string”
StringPointerFromContainer将root节点默认的default_context和default_type分别保存到TrieBuilder->contexts_和TrieBuilder->types_中


for (const auto& [name, context, type, is_exact] : property_info) {
    if (!trie_builder.AddToTrie(name, context, type, is_exact, error)) {
      return false;
    }
}
    

bool TrieBuilder::AddToTrie(const std::string& name, const std::string& context,
                            const std::string& type, bool exact, std::string* error) {
  auto* context_pointer = StringPointerFromContainer(context, &contexts_);
  auto* type_pointer = StringPointerFromContainer(type, &types_);
  return AddToTrie(name, context_pointer, type_pointer, exact, error);
}

这里就是循环遍历vector数组，StringPointerFromContainer将PropertyInfoEntry的context和type保存到TrieBuilder->contexts_和TrieBuilder->types_中

bool TrieBuilder::AddToTrie(const std::string& name, const std::string* context,
                            const std::string* type, bool exact, std::string* error) {
  TrieBuilderNode* current_node = &builder_root_;
  
  auto name_pieces = Split(name, ".");
  
  bool ends_with_dot = false;
  if (name_pieces.back().empty()) {
    ends_with_dot = true;
    name_pieces.pop_back();
  }

  
  
  while (name_pieces.size() > 1) {
    auto child = current_node->FindChild(name_pieces.front());
    
    if (child == nullptr) {
      child = current_node->AddChild(name_pieces.front());
    }
    
    if (child == nullptr) {
      *error = "Unable to allocate Trie node";
      return false;
    }
    
    current_node = child;
    
    name_pieces.erase(name_pieces.begin());
  }

  return true;
}

以下面属性为例

dalvik.vm.checkjni u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact bool
dalvik.vm.dex2oat-Xms u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
dalvik.vm.dex2oat-Xmx u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
ro.emulator.            u:object_r:qemu_prop:s0
vendor.qemu             u:object_r:qemu_prop:s0
vendor.network          u:object_r:vendor_net:s0

会构建出如下字典树的一部分

部分字典树1.png

在上图所示字典树构建过程中current_node会依次指向vm、ro、qemu等节点，然后调用如下代码进一步构建出完整字典树。

bool TrieBuilder::AddToTrie(const std::string& name, const std::string* context,
                            const std::string* type, bool exact, std::string* error) {
  TrieBuilderNode* current_node = &builder_root_;

  
  if (exact) {
    if (!current_node->AddExactMatchContext(name_pieces.front(), context, type)) {
      *error = "Duplicate exact match detected for '" + name + "'";
      return false;
    }
  } else if (!ends_with_dot) {
    if (!current_node->AddPrefixContext(name_pieces.front(), context, type)) {
      *error = "Duplicate prefix match detected for '" + name + "'";
      return false;
    }
  } else {
    auto child = current_node->FindChild(name_pieces.front());
    if (child == nullptr) {
      child = current_node->AddChild(name_pieces.front());
    }
    if (child == nullptr) {
      *error = "Unable to allocate Trie node";
      return false;
    }
    if (child->context() != nullptr || child->type() != nullptr) {
      *error = "Duplicate prefix match detected for '" + name + "'";
      return false;
    }
    child->set_context(context);
    child->set_type(type);
  }
  return true;
}

而这段代码的逻辑处理依据就是前面将的vendor_property_contexts内容与plat_property_contexts有以下几点差异,总结如下：

有exact关键字属性处理
没有exact关键字属性处理
- .结尾s属性处理
- 非.结尾s属性处理
  根据这些特性处理后，构建的完整字典树如下

完整字典树.png

这里需要对TrieBuilderNode和PropertyEntryBuilder做一下详细说明

PropertyEntryBuilder
- name：当前节点的名字，例如图中vm节点
- context、type：如果该节点是整个属性的最后一个节点，那么值存在（例如emulator节点，因为ro.emulator没有定义type，所以没有值）；否则值为空
TrieBuilderNode
- property_entry_：记录当前节点的name、context、type信息
- children_:子节点，例如dalvik.vm.checkjni，vm是dalvik的子节点
- exact_matches_:具有相同前缀且都有exact标志的属性（称为精准属性），都会放到此数组中，上图中如下属性就是此类情况
```
dalvik.vm.checkjni u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact bool
dalvik.vm.dex2oat-Xms u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
dalvik.vm.dex2oat-Xmx u:object_r:exported_dalvik_prop:s0 exact string
```
- prefixes_:具有相同前缀且没有exact标志的属性，都会放到此数组中，上图中如下属性就是此类情况
```
vendor.qemu             u:object_r:qemu_prop:s0
vendor.network          u:object_r:vendor_net:s0
```

有了上面这些知识后，读者分析上面这段代码就会变得简单许多（读者自行分析一下）。这里重点说一下.结尾的属性

auto child = current_node->FindChild(name_pieces.front());
if (child == nullptr) {
  child = current_node->AddChild(name_pieces.front());
}
if (child == nullptr) {
  *error = "Unable to allocate Trie node";
  return false;
}
if (child->context() != nullptr || child->type() != nullptr) {
  *error = "Duplicate prefix match detected for '" + name + "'";
  return false;
}
child->set_context(context);
child->set_type(type);

与其它类型属性不同，它会创建一个节点然后添加到字典树中，因为这个节点是整个属性最后的节点，所以会设置context和type。

TrieBuilder序列化


BuildTrie(property_infos, "u:object_r:default_prop:s0", "string", &serialized_contexts,
                   &error)
    

bool BuildTrie(const std::vector& property_info,
               const std::string& default_context, const std::string& default_type,
               std::string* serialized_trie, std::string* error) {
  
  
  auto trie_builder = TrieBuilder(default_context, default_type);
  for (const auto& [name, context, type, is_exact] : property_info) {
    if (!trie_builder.AddToTrie(name, context, type, is_exact, error)) {
      return false;
    }
  }

  
  auto trie_serializer = TrieSerializer();
  *serialized_trie = trie_serializer.SerializeTrie(trie_builder);
  return true;
}

接着看看SerializeTrie是如何实现序列化的


    
std::string TrieSerializer::SerializeTrie(const TrieBuilder& trie_builder) {
  arena_.reset(new TrieNodeArena());

  
  auto header = arena_->AllocateObject(nullptr);
  
  header->current_version = 1;
  header->minimum_supported_version = 1;

  
  header->contexts_offset = arena_->size();
  
  SerializeStrings(trie_builder.contexts());

  
  header->types_offset = arena_->size();
  
  SerializeStrings(trie_builder.types());

  
  header->size = arena_->size();
  
  uint32_t root_trie_offset = WriteTrieNode(trie_builder.builder_root());
  header->root_offset = root_trie_offset;

  
  header->size = arena_->size();

  return arena_->truncated_data();
}

经过上面 4 部分写入后，内存中的数据排列如下：

序列化后内存数据结构.png

最后回到BuildTrie调用的地方

void CreateSerializedPropertyInfo() {
    auto serialized_contexts = std::string();
    auto error = std::string();
    if (!BuildTrie(property_infos, "u:object_r:default_prop:s0", "string", &serialized_contexts,
                   &error)) {
        LOG(ERROR) << "Unable to serialize property contexts: " << error;
        return;
    }

    constexpr static const char kPropertyInfosPath[] = "/dev/__properties__/property_info";
    if (!WriteStringToFile(serialized_contexts, kPropertyInfosPath, 0444, 0, 0, false)) {
        PLOG(ERROR) << "Unable to write serialized property infos to file";
    }
    selinux_android_restorecon(kPropertyInfosPath, 0);
}

serialized_contexts为序列化返回的字符串
WriteStringToFile将serialized_contexts写入到”/dev/properties/property_info”中

到此属性安全上下文序列化玩成。

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