Android Camera原理之cameraserver与cameraprovider是怎样联系的

咱们熟知的camera架构是下面这张图：

底层是camera driver，和硬件强相关；camera driver上层是操做驱动的camera HAL层，这也是各家厂商camera的核心代码，厂商封装好本身的代码，没必要遵照开源条件，camera HAL层也是修改优化的重点，这一块是跑在camera provider进程中的，下面会详细分析一下。camera service是camera provider和上层通讯的桥梁，只是做为一个中间层。camera framework是开发者熟知的调用接口。

camera架构 (1).jpg

 

camera framework和camera service层你们可能都比较熟悉，可是camera provider，就是咱们熟知的Camera HAL层，这一块咱们还不是很清楚。咱们本文主要就是想帮助你们理解清楚camera service与camera provider之间的联系。

前面已经讲了不少camera framework与camera service之间的调用联系和相互关系，这儿不展开描述了，camera HAL层一直比较神秘，由于google真是为了保证各家厂商能够完整保护本身的硬件源码，才在camera driver基础上搞了一个camera HAL，便于各家厂商封装本身的接口，因此各家厂商的camera HAL层实际上是不开源的，这也是各家厂商camera优化的重点。

1.camera provider是什么时候注册的？

就像aidl是framework和service之间IPC的通讯方式，实际上经过Binder IPC，camera provider与camera service之间的通讯也会借助一个载体hal ----> hardware abstract layer(硬件抽象层)。

下面看下具体的hal代码例子。

image.png

 

编译的时候会自动生成 .h 文件，这个里面包含的接口能够保证camera provider与 camera service直接通讯调用。

./out/soong/.intermediates/hardware/interfaces/camera/provider/2.4/android.hardware.camera.provider@2.4_genc++_headers/gen/android/hardware/camera/provider/2.4/ICameraProvider.h
./out/soong/.intermediates/hardware/interfaces/camera/provider/2.4/android.hardware.camera.provider@2.4_genc++_headers/gen/android/hardware/camera/provider/2.4/ICameraProviderCallback.h

言归正传，咱们知道camera provider主要处理 camera HAL的功能，camera service要和camera provider通讯，也是跨进程调用，原理和aidl相似的，也是须要注册service的。具体的注册过程以下：

下图反映了cameraprovider启动的时候，共注册了两个provider，一个名为 legacy/0 ，另外一个是 external/0

camera provider注册流程.jpg

 

具体的注册过程你们能够根据我上面图提示的代码路径去看一下，这儿不赘述了。

2.camera service如何调用camera provider？

camera provider注册的地方已经知道，有注册确定有调用，调用的地方就在camera service，为了方便你们的理解，直接贴上一张时序图，你们能够对照代码本身看看。

camera provider调用流程.jpg

 

从上面的调用流程来看，cameraservice初始化的时候，也会创建camera service和camera provider之间的联系，将创建的providerInfo放在内存中，以后直接取内存中的providerInfo，能够从camera service调用到camera provider了。

可是这儿我仍是要讲一讲具体的联系过程：

status_t CameraProviderManager::initialize(wp<CameraProviderManager::StatusListener> listener,
        ServiceInteractionProxy* proxy) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mInterfaceMutex);
    if (proxy == nullptr) {
        ALOGE("%s: No valid service interaction proxy provided", __FUNCTION__);
        return BAD_VALUE;
    }
    mListener = listener;
    mServiceProxy = proxy;
 
    // Registering will trigger notifications for all already-known providers
    bool success = mServiceProxy->registerForNotifications(
        /* instance name, empty means no filter */ "",
        this);
    if (!success) {
        ALOGE("%s: Unable to register with hardware service manager for notifications "
                "about camera providers", __FUNCTION__);
        return INVALID_OPERATION;
    }
 
    // See if there's a passthrough HAL, but let's not complain if there's not
    addProviderLocked(kLegacyProviderName, /*expected*/ false);
    addProviderLocked(kExternalProviderName, /*expected*/ false);
 
    return OK;
}

上面是CameraProviderManager的初始化过程，CameraProviderManager就是管理camera Service与camera provider之间通讯的工程管理类，两个参数，其中第二个参数就是远程代理类。这个参数已是默认赋值了。不信能够看下CameraProviderManager::initialize的定义。

status_t initialize(wp<StatusListener> listener,
            ServiceInteractionProxy *proxy = &sHardwareServiceInteractionProxy);

这是定义，默认值就是 ----> sHardwareServiceInteractionProxy，这个sHardwareServiceInteractionProxy是 ----> HardwareServiceInteractionProxy 的实例，能够看出在HardwareServiceInteractionProxy定义中，已经直接调用了ICameraProvider--->getService(...)了。

// Standard use case - call into the normal generated static methods which invoke
// the real hardware service manager
struct HardwareServiceInteractionProxy : public ServiceInteractionProxy {
    virtual bool registerForNotifications(
            const std::string &serviceName,
            const sp<hidl::manager::V1_0::IServiceNotification>
            &notification) override {
        return hardware::camera::provider::V2_4::ICameraProvider::registerForNotifications(
                serviceName, notification);
    }
    virtual sp<hardware::camera::provider::V2_4::ICameraProvider> getService(
            const std::string &serviceName) override {
        return hardware::camera::provider::V2_4::ICameraProvider::getService(serviceName);
    }
};

CameraProviderManager::initialize 中加入了两个ProviderName，就是咱们camera provider的两个service name -----> （legacy/0 extrenal/0）
addProviderLocked(kLegacyProviderName, /expected/ false);
addProviderLocked(kExternalProviderName, /expected/ false);
这儿就实现了camera service与camera provider的桥接了。

3.CameraProviderManager→ProviderInfo数据结构

CameraProviderManager中提供了一个ProviderInfo来保存Camera provider信息，方便管理camera service调用 camera provider，下面分析一下ProviderInfo是怎么样的？方便咱们接下来从这个为切入掉分析camera provider里面代码。

struct ProviderInfo :
        virtual public hardware::camera::provider::V2_4::ICameraProviderCallback,
        virtual public hardware::hidl_death_recipient
{
    const std::string mProviderName;
    const sp<hardware::camera::provider::V2_4::ICameraProvider> mInterface;
 
    ProviderInfo(const std::string &providerName,
            sp<hardware::camera::provider::V2_4::ICameraProvider>& interface,
            CameraProviderManager *manager);
 
 
    status_t initialize();
    status_t addDevice(const std::string& name,
            hardware::camera::common::V1_0::CameraDeviceStatus initialStatus =
            hardware::camera::common::V1_0::CameraDeviceStatus::PRESENT,
            /*out*/ std::string *parsedId = nullptr);
 
 
    // ICameraProviderCallbacks interface - these lock the parent mInterfaceMutex
    virtual hardware::Return<void> cameraDeviceStatusChange(
            const hardware::hidl_string& cameraDeviceName,
            hardware::camera::common::V1_0::CameraDeviceStatus newStatus) override;
    virtual hardware::Return<void> torchModeStatusChange(
            const hardware::hidl_string& cameraDeviceName,
            hardware::camera::common::V1_0::TorchModeStatus newStatus) override;
 
 
    // hidl_death_recipient interface - this locks the parent mInterfaceMutex
    virtual void serviceDied(uint64_t cookie, const wp<hidl::base::V1_0::IBase>& who) override;
 
 
    //......
};

ProviderInfo继承了 hardware::camera::provider::V2_4::ICameraProviderCallback 与 hardware::hidl_death_recipient，其中ProviderInfo 第 2个参数就是camera service与cameraprovider通讯的IPC接口，保证两层能够顺利通讯。

ICameraProviderCallback 是 camera provider的 回调接口，也是能够IPC间通讯的，hardware::hidl_death_recipient 是hal层的死亡回调接口，方便在底层死亡的时候通知上层。

initialize() ----> initialize 函数的主要做用是初始化camera provider，而且IPC调用到camera provider 获取camera device信息，而后调用 addDevice接口将获取的camera device保存在内存中。

addDevice ----> 将底层获取的camera device信息保存在camera service中，防止屡次跨进程调用。

cameraDeviceStatusChange 与 torchModeStatusChange 都是 ICameraProviderCallback 的回调函数，当camera provider发生变化的时候须要通知上层这些变化。

serviceDied 是 hardware::hidl_death_recipient 的回调函数，当底层发生问题的时候会通知上层变化。

咱们在camera service中就是使用 ProviderInfo 来和底层的camera provider通讯，保存camera device顺利运行。

4.ProviderInfo ----> DeviceInfo3数据结构

ProviderInfo中还有几个DeviceInfo类型的数据结构，可是最新的都是采用了DeviceInfo3数据结构，因此这里只关注DeviceInfo3

// HALv3-specific camera fields, including the actual device interface
struct DeviceInfo3 : public DeviceInfo {
    typedef hardware::camera::device::V3_2::ICameraDevice InterfaceT;
    const sp<InterfaceT> mInterface;
 
    virtual status_t setTorchMode(bool enabled) override;
    virtual status_t getCameraInfo(hardware::CameraInfo *info) const override;
    virtual bool isAPI1Compatible() const override;
    virtual status_t dumpState(int fd) const override;
    virtual status_t getCameraCharacteristics(
            CameraMetadata *characteristics) const override;
 
    DeviceInfo3(const std::string& name, const metadata_vendor_id_t tagId,
            const std::string &id, uint16_t minorVersion,
            const hardware::camera::common::V1_0::CameraResourceCost& resourceCost,
            sp<InterfaceT> interface);
    virtual ~DeviceInfo3();
private:
    CameraMetadata mCameraCharacteristics;
};

DeviceInfo3中定义的InterfaceT 是 hardware::camera::device::V3_2::ICameraDevice 类型。

./hardware/interfaces/camera/device/3.2/ICameraDevice.hal ----> ./out/soong/.intermediates/hardware/interfaces/camera/device/3.2/android.hardware.camera.device@3.2_genc++_headers/gen/android/hardware/camera/device/3.2/ICameraDevice.h

操做底层camera device硬件就是经过这个接口调用的。