HIDL MemoryBlock

HIDL MemoryBlock 是一个构建于 hidl_memory、HIDL @1.0::IAllocator 和 HIDL @1.0::IMapper 之上的抽象层。它专为具有多个内存块以共享单个内存堆的 HIDL 服务而设计。

性能改进

在应用中使用 MemoryBlock 可以显著减少 mmap/munmap 和用户空间分段错误的数量，从而提高性能。例如

  • 为每个缓冲区分配使用每个 hidl_memory 平均耗时 238 微秒/每次分配。
  • 使用 MemoryBlock 并共享单个 hidl_memory 平均耗时 2.82 微秒/每次分配。

架构

HIDL MemoryBlock 架构包括具有多个内存块且共享单个内存堆的 HIDL 服务

HIDL MemoryBlock

图 1. HIDL MemoryBlock 架构

正常用法

本节提供了一个使用 MemoryBlock 的示例，首先声明 HAL，然后实现 HAL。

声明 HAL

对于以下示例 IFoo HAL

import android.hidl.memory.block@1.0::MemoryBlock;

interface IFoo {
    getSome() generates(MemoryBlock block);
    giveBack(MemoryBlock block);
};

Android.bp 如下所示

hidl_interface {
    ...
    srcs: [
        "IFoo.hal",
    ],
    interfaces: [
        "android.hidl.memory.block@1.0",
        ...
};

实现 HAL

要实现示例 HAL

  1. 获取 hidl_memory（有关详细信息，请参阅 HIDL C++）。

    #include <android/hidl/allocator/1.0/IAllocator.h>

using ::android::hidl::allocator::V1_0::IAllocator;
using ::android::hardware::hidl_memory;
...
  sp<IAllocator> allocator = IAllocator::getService("ashmem");
  allocator->allocate(2048, [&](bool success, const hidl_memory& mem)
  {
        if (!success) { /* error */ }
        // you can now use the hidl_memory object 'mem' or pass it
  }));

  2. 使用获取的 hidl_memory 创建 HidlMemoryDealer 实例

    #include <hidlmemory/HidlMemoryDealer.h>

using ::android::hardware::HidlMemoryDealer
/* The mem argument is acquired in the Step1, returned by the ashmemAllocator->allocate */
sp<HidlMemoryDealer> memory_dealer = HidlMemoryDealer::getInstance(mem);

  3. 分配 MemoryBlock，这是一个使用 HIDL 定义的结构体。

    MemoryBlock 示例

    struct MemoryBlock {
IMemoryToken token;
uint64_t size;
uint64_t offset;
};

    使用 MemoryDealer 分配 MemoryBlock 的示例

    #include <android/hidl/memory/block/1.0/types.h>

using ::android::hidl::memory::block::V1_0::MemoryBlock;

Return<void> Foo::getSome(getSome_cb _hidl_cb) {
    MemoryBlock block = memory_dealer->allocate(1024);
    if(HidlMemoryDealer::isOk(block)){
        _hidl_cb(block);
    ...

  4. 取消分配 MemoryBlock

    Return<void> Foo::giveBack(const MemoryBlock& block) {
    memory_dealer->deallocate(block.offset);
...

  5. 操作数据

    #include <hidlmemory/mapping.h>
#include <android/hidl/memory/1.0/IMemory.h>

using ::android::hidl::memory::V1_0::IMemory;

sp<IMemory> memory = mapMemory(block);
uint8_t* data =

static_cast<uint8_t*>(static_cast<void*>(memory->getPointer()));

  6. 配置 Android.bp

    shared_libs: [
        "android.hidl.memory@1.0",

        "android.hidl.memory.block@1.0"

        "android.hidl.memory.token@1.0",
        "libhidlbase",
        "libhidlmemory",

  7. 查看流程以确定是否需要 lockMemory。

    通常，MemoryBlock 使用引用计数来维护共享的 hidl_memory，后者在首次映射其某个 MemoryBlock 实例时进行 mmap()，并在没有任何内容引用它时进行 munmap()。要使 hidl_memory 始终处于映射状态，可以使用 lockMemory，这是一个 RAII 样式对象，可在整个锁定生命周期内保持相应的 hidl_memory 处于映射状态。示例

    #include <hidlmemory/mapping.h>

sp<RefBase> lockMemory(const sp<IMemoryToken> key);

扩展用法

本节详细介绍了 MemoryBlock 的扩展用法。

使用引用计数管理 MemoryBlock

在大多数情况下，使用 MemoryBlock 最有效的方法是显式分配/取消分配。但是，在复杂的应用中，使用引用计数进行垃圾回收可能是一个更好的主意。要在 MemoryBlock 上使用引用计数，您可以将 MemoryBlock 与 Binder 对象绑定，这有助于计算引用并当计数减少到零时取消分配 MemoryBlock。

声明 HAL

声明 HAL 时，描述一个包含 MemoryBlock 实例和 IBase 的 HIDL 结构体

import android.hidl.memory.block@1.0::MemoryBlock;

struct MemoryBlockAllocation {
    MemoryBlock block;
    IBase refcnt;
};

使用 MemoryBlockAllocation 替换 MemoryBlock 并移除返回 MemoryBlock 的方法。它通过使用 MemoryBlockAllocation 的引用计数来取消分配。示例

interface IFoo {
    allocateSome() generates(MemoryBlockAllocation allocation);
};

实现 HAL

HAL 服务端实现的示例

class MemoryBlockRefCnt: public virtual IBase {
   MemoryBlockRefCnt(uint64_t offset, sp<MemoryDealer> dealer)
     : mOffset(offset), mDealer(dealer) {}
   ~MemoryBlockRefCnt() {
       mDealer->deallocate(mOffset);
   }
 private:
   uint64_t mOffset;
   sp<MemoryDealer> mDealer;
};

Return<void> Foo::allocateSome(allocateSome_cb _hidl_cb) {
    MemoryBlockAllocation allocation;
    allocation.block = memory_dealer->allocate(1024);
    if(HidlMemoryDealer::isOk(block)){
        allocation.refcnt= new MemoryBlockRefCnt(...);
        _hidl_cb(allocation);

HAL 客户端实现的示例

ifoo->allocateSome([&](const MemoryBlockAllocation& allocation){
    ...
);

附加和检索元数据

某些应用需要其他数据来与分配的 MemoryBlock 绑定。您可以使用两种方法附加和检索元数据

  • 如果应用访问元数据的频率与访问块本身的频率一样高，请附加元数据并将它们全部在一个结构体中传递。示例

    import android.hidl.memory.block@1.0::MemoryBlock;

struct MemoryBlockWithMetaData{
    MemoryBlock block;
    MetaDataStruct metaData;
};

  • 如果应用访问元数据的频率远低于访问块的频率，则使用接口被动传递元数据会更有效。示例

    import android.hidl.memory.block@1.0::MemoryBlock;

struct MemoryBlockWithMetaData{
    MemoryBlock block;
    IMetaData metaData;
};

    接下来，使用 MemoryDealer 将元数据与 MemoryBlock 绑定。示例

    MemoryBlockWithMetaData memory_block;
memory_block.block = dealer->allocate(size);
if(HidlMemoryDealer::isOk(block)){
    memory_block.metaData = new MetaData(...);