Android 權限控制代碼分析
前在文章介紹過(guò)android系統管理層次：http://blog.csdn.net/andyhuabing/article/details/7030212 ，這里就核心代碼分析一下
android系統充分利用了linux的用戶(hù)權限管理方法，所以如果需要移植到其它系統，這一塊也是一個(gè)相當不小的工作量。那么android系統到底是如何使用這些的有利因素呢？
首先需要知道linux權限的兩個(gè)基本知識：
1、 一個(gè)用戶(hù)可以屬于多個(gè)組.
2、 一個(gè)文件只能屬于某個(gè)組。
這里主要是在AndroidManifest.xml中聲明權限，主要是通過(guò)在AndroidManifest.xml中顯示地聲明應用程序需要的權限，防止應用程序錯誤的使用服務(wù)，不恰當訪(fǎng)問(wèn)資源。
Android中每種權限都用一個(gè)獨立的標簽表示.如：
<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
<uses-permission android:name="android.permission.READ_PHONE_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
當在安裝(Install) 應用程序時(shí)，Android就會(huì )給予一個(gè)UID。這個(gè)UID可連結到該應用程序的 AndroidManifest.xml檔案的內容。所User在安裝你的應用程序時(shí)，在屏幕上的窗口里可以檢視這個(gè) AndroidManifest.xml檔案的內容。在檢視時(shí)，用戶(hù)會(huì )看到你對應用程序的目的、權限等說(shuō)明。當你接受這支程序的意圖、權限說(shuō)明之后，Android就安裝它，并給它一個(gè)UID。萬(wàn)一在你的應用程序執行期間有越軌(企圖做出非權限范圍)的行為時(shí)，用戶(hù)將會(huì )得到Android的警告訊息。
下面是兩個(gè)安裝程序安裝時(shí)的界面
這兩個(gè)應用其實(shí)代碼是一樣的，唯一的不同就是它們的AndroidManifest.xml，圖2的AndroidManifest.xml中多了如下內容：
<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
即需要使用存儲設備和錄音設備，在安裝的時(shí)候，就會(huì )提示用戶(hù)它需要的權限。Android里面是怎么去控制的呢？
在安裝apk的時(shí)候，會(huì )解析這個(gè)AndroidManifest.xml，把相應的信息保存起來(lái)。
代碼路徑：frameworks\base\core\java\android\content\pm\PackageParser.java
最終調用的是private Package parsePackage(
Resources res, XmlResourceParser parser, int flags, String[] outError)
這個(gè)函數，在里面對AndroidManifest.xml進(jìn)行了解析，其中就有
private Package parsePackage(
Resources res, XmlResourceParser parser, int flags, String[] outError)
throws XmlPullParserException, IOException {
...
String tagName = parser.getName();
if (tagName.equals("application")) {
...
} else if (tagName.equals("permission-group")) {
if (parsePermissionGroup(pkg, res, parser, attrs, outError) == null) {
return null;
}
} else if (tagName.equals("permission")) {
if (parsePermission(pkg, res, parser, attrs, outError) == null) {
return null;
}
} else if (tagName.equals("permission-tree")) {
if (parsePermissionTree(pkg, res, parser, attrs, outError) == null) {
return null;
}
} else if (tagName.equals("uses-permission")) {
sa = res.obtainAttributes(attrs,
com.android.internal.R.styleable.AndroidManifestUsesPermission);
// Note: don't allow this value to be a reference to a resource
// that may change.
String name = sa.getNonResourceString(
com.android.internal.R.styleable.AndroidManifestUsesPermission_name);
sa.recycle();
if (name != null && !pkg.requestedPermissions.contains(name)) {
pkg.requestedPermissions.add(name.intern());
}
XmlUtils.skipCurrentTag(parser);
}
...
}
這里對它使用的權限進(jìn)行了解析。
這里保存的都是"android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"這樣的字符串，在解析完后，會(huì )調用grantPermissionsLP函數獲取對應的group_id，
代碼路徑：frameworks\base\services\java\com\android\server\PackageManagerService.java
private void grantPermissionsLP(PackageParser.Package pkg, boolean replace) {
...
if (allowed) {
if (!gp.grantedPermissions.contains(perm)) {
changedPermission = true;
gp.grantedPermissions.add(perm);
gp.gids = appendInts(gp.gids, bp.gids);
} else if (!ps.haveGids) {
gp.gids = appendInts(gp.gids, bp.gids);
}
} else {
Slog.w(TAG, "Not granting permission " + perm
+ " to package " + pkg.packageName
+ " because it was previously installed without");
}
...
}
這里把相應的組都保存到了gids中。
當應用程序啟動(dòng)的過(guò)程中會(huì )調用
private final void startProcessLocked(ProcessRecord app,
String hostingType, String hostingNameStr)
代碼路徑：frameworks\base\services\java\com\android\server\am\ActivityManagerService.java
private final void startProcessLocked(ProcessRecord app,
String hostingType, String hostingNameStr) {
...
try {
int uid = app.info.uid;
int[] gids = null;
try {
gids = mContext.getPackageManager().getPackageGids(
app.info.packageName);
} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
Slog.w(TAG, "Unable to retrieve gids", e);
}
...
int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",
mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid,
gids, debugFlags, null);
}
這里就是獲取前面保存的gids,再后面調用創(chuàng )建了一個(gè)新的進(jìn)程，這里傳的參數就有g(shù)ids
創(chuàng )建新進(jìn)程利用jni最終調用 forkAndSpecializeCommon 函數 (路徑:\dalvik\vm\native\dalvik_system_Zygote.c)
static pid_t forkAndSpecializeCommon(const u4* args, bool isSystemServer)
{
pid_t pid;
uid_t uid = (uid_t) args[0];
gid_t gid = (gid_t) args[1];
ArrayObject* gids = (ArrayObject *)args[2];
u4 debugFlags = args[3];
ArrayObject *rlimits = (ArrayObject *)args[4];
int64_t permittedCapabilities, effectiveCapabilities;
...
pid = fork();
if (pid == 0) {
int err;
/* The child process */
err = setgroupsIntarray(gids);
if (err < 0) {
LOGE("cannot setgroups(): %s", strerror(errno));
dvmAbort();
}
err = setrlimitsFromArray(rlimits);
if (err < 0) {
LOGE("cannot setrlimit(): %s", strerror(errno));
dvmAbort();
}
err = setgid(gid);
if (err < 0) {
LOGE("cannot setgid(%d): %s", gid, strerror(errno));
dvmAbort();
}
err = setuid(uid);
if (err < 0) {
LOGE("cannot setuid(%d): %s", uid, strerror(errno));
dvmAbort();
}
...
}
我們看到在子進(jìn)程里調用setgroupsIntarray設置該進(jìn)程所屬的組，這樣它就擁有了該組的權限。也通過(guò)setgid及setuid決定了應用程序的uid及gid值。
舉個(gè)例子：
我們新建一Android工程，讀取其應用的uid/gid值,貼入如下代碼：
try{
java.lang.Process process = Runtime.getRuntime().exec("id");
InputStream input = process.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1204];
int len;
while((len = (input.read(bytes))) > 0)
{
System.out.print(new String(bytes, 0, len));
}
input.close();
這里運行運行linux的id命令的代碼，id命令的功能是輸出當前用戶(hù)的uid，主要的group id和所在的group
在其AndroidManifest.xml添加如下權限：
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
運行后看log里面有:
這里面就有groups=1015
再看下android_filesystem_config.h里面
代碼路徑：
system\core\include\private
有如下代碼
#define AID_ROOT 0 /* traditional unix root user */...
#define AID_WIFI 1010 /* wifi subsystem */
#define AID_ADB 1011 /* android debug bridge (adbd) */
#define AID_INSTALL 1012 /* group for installing packages */
#define AID_MEDIA 1013 /* mediaserver process */
#define AID_DHCP 1014 /* dhcp client */
#define AID_SDCARD_RW 1015 /* external storage write access */
再看下platform.xml
路徑：frameworks\base\data\etc
有如下配置
<permission name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" >
<group gid="sdcard_rw" />
</permission>
這樣就把android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE 、"sdcard_rw"、以及 1015組關(guān)聯(lián)起來(lái)了
我們再看下當sd卡掛載上去后目錄的權限：
ls -l
drwxr-xr-x root system 1970-01-01 08:00 obb
drwxr-xr-x root system 1970-01-01 08:00 asec
drwx------ root root 1970-01-01 08:00 secure
d---rwxr-x system sdcard_rw 2012-03-29 17:11 sdcard
可以看到對于sd卡，組用戶(hù)具有讀寫(xiě)權限，而我們的應用也加入了這個(gè)組，這樣它就可以操作sdcard了。
當一個(gè)應用需要操作sdcard而沒(méi)有在AndroidManifest.xml添加相應的權限時(shí)，就不能成功完成。
以下是同一個(gè)程序，一個(gè)有在AndroidManifest.xml添加WRITE_EXTERNAL_STORAGE權限，一個(gè)沒(méi)有，它們的對比，可以看到由于沒(méi)有權限程序運行異常了。
對于管理權限的xml文件補充說(shuō)明一下：
源代碼中權限文件位于： frameworks\base\data\etc 下面，鏡像生成在 system\etc\permissions\platform.xml中
文件權限讀取點(diǎn)：
readPermissions @ PackageManagerService.java
void readPermissions() {
// Read permissions from .../etc/permission directory.
File libraryDir = new File(Environment.getRootDirectory(), "etc/permissions");
if (!libraryDir.exists() || !libraryDir.isDirectory()) {
Slog.w(TAG, "No directory " + libraryDir + ", skipping");
return;
}
if (!libraryDir.canRead()) {
Slog.w(TAG, "Directory " + libraryDir + " cannot be read");
return;
}
// Iterate over the files in the directory and scan .xml files
for (File f : libraryDir.listFiles()) {
// We'll read platform.xml last
if (f.getPath().endsWith("etc/permissions/platform.xml")) {
continue;
}
if (!f.getPath().endsWith(".xml")) {
Slog.i(TAG, "Non-xml file " + f + " in " + libraryDir + " directory, ignoring");
continue;
}
if (!f.canRead()) {
Slog.w(TAG, "Permissions library file " + f + " cannot be read");
continue;
}
readPermissionsFromXml(f);
}
// Read permissions from .../etc/permissions/platform.xml last so it will take precedence
final File permFile = new File(Environment.getRootDirectory(),
"etc/permissions/platform.xml");
readPermissionsFromXml(permFile);
}
platform.xml 的重要性在于：
<!-- This file is used to define the mappings between lower-level system
user and group IDs and the higher-level permission names managed
by the platform.
Be VERY careful when editing this file! Mistakes made here can open
big security holes.
-->
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