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ADB通信协议.md

File metadata and controls

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ADB通信协议

ADB的通信架构

ADB的通信架构会涉及到如下几个核心的模块：

  • adb server
  • adb daemon(adbd)
  • adb client
  • DDMS
  • JDWP

adb server

该模块是运行在电脑上的后台进程，进程名为adb，用于管理adb client与运行在手机上的adbd进程通信。

adb server会创建local socket和remote socket，前者用于和adb client同信，后者通过TCP/USB和adbd通信。

它主要是负责2件事情：

  • 管理运行的设备，负责维持与adbd进程与自身的数据通道
  • 实现PC和手机之间的通信

adb client可以通过adb start-server、adb kill-server来启动和终止与server之间的通信。

adb daemon

该模块是运行在手机上的服务进程，其进程名为adbd，它主要负责：

  • 用来连接手机和adb server
  • 为手机提供adb服务
  • adbd会创建local socket和remote socket，前者通过jdwp协议和dalvik vm进行通信，后者通过TCP/USB和adb server进行通信

adb client

该模块是运行在电脑上的，一般是通过命令行运行adb命令开调用来触达adb client，如adb install等等命令。

其主要的职责是解析命令的参数，做必要的预处理，然后发送给adb server，然后adb server将该命令转发还给手机，由adbd进行处理，产生结果再由adbd和adb server传回结果。

在这个过程中，client首先会检查adb server是否在运行，没有运行的话需要启动adb server。

总结

他们之间的通信关系如下：

DDMS

DDMS将IDE和手机设备之间建立起了一座桥梁，可以很方面的查看到目标机器上的信息。

JDWP

jdwp，即java debug wire protocol，Java调试线协议，是一个为Java调试而设计的通讯交互协议，它定义了调试器和被调试程序之间传递的信息的格式。

通过jdwp，就能实现IDE和vm之间的通信，可以调试vm，获取VM的包括类、对象、线程等信息。因此它是java调试技术的基础，更多关于JDWP的内容参考：JDWP 协议及实现和Android虚拟机调试器原理与实现

额外补充

adb server和设备之间的通信有USB和TCP方式，是这样区分的：

  • USB：真实的物理设备
  • TCP：模拟器或者真实的物理设备

在system/core/adb/adb.c源码中**(很老的版本了，新版本不确定是不是这样的，个人感觉逻辑上应该差不多吧)**：

/* for the device, start the usb transport if the
 * android usb device exists and the "service.adb.tcp.port" and
 * "persist.adb.tcp.port" properties are not set.
 * Otherwise start the network transport.
 */
property_get("service.adb.tcp.port", value, "");
if (!value[0])
    property_get("persist.adb.tcp.port", value, "");
if (sscanf(value, "%d", &port) == 1 && port > 0) {
    // listen on TCP port specified by service.adb.tcp.port property
    local_init(port);
} else if (access("/dev/android_adb", F_OK) == 0) {
    // listen on USB
    usb_init();
} else {
    // listen on default port
    local_init(DEFAULT_ADB_LOCAL_TRANSPORT_PORT);
}
init_jdwp();

就是adbd启动的时候会先检查是否设置了service.adb.tcp.port，设置了则采用TCP方式连接；没设置就去看USB设备下的/dev/android_adb文件是否存在，有的话则采用USB方式，否则用缺省的TCP端口去连接。

adb协议

android sdk采用C++实现了adb协议，从而可以通过命令行的方式去执行很多adb shell的命令。结合protocol.txt文件和RemoteAdbShell来分析下adb协议。

协议的消息头结构体：

struct message {
    unsigned command; 
    unsigned arg0;
    unsigned arg1;
    unsigned data_length;
    unsigned data_crc32;
    unsigned magic;
};

消息头是一个24字节的结构体，command指示出何种命令，arg0、arg1可以用来传递消息的补充信息，payloadLength是如果有payload数据的话，则指出数据的长度，checksum检查消息的合法性，magic是魔法数，它是由command ^ 0xffffffff计算而来。

关于合法性的校验如下：

public static boolean validateMessage(AdbMessage msg)
{
	/* Magic is cmd ^ 0xFFFFFFFF */
	if (msg.command != (msg.magic ^ 0xFFFFFFFF))
		return false;
	
	if (msg.payloadLength != 0)
	{
		if (getPayloadChecksum(msg.payload) != msg.checksum)
			return false;
	}
	
	return true;
}

adb协议定义了6种通信的消息，如下。

A_CNXN：connect

向adb_server发起建立连接的命令，它将产生的消息是：

message(A_CNXN, version, maxdata, "system-identity-string")

其中A_CNXN是固定的值：

#define A_CNXN 0x4e584e43

而version和maxdata是固定的值，在新版本中：

version=0x01000000 
maxdata=256*1024

而在老版本中：

version=0x01000000 
maxdata=4096

maxdata确保了通信的数据包不能超过给定的值，除非在CONNECT的过程中设备告诉adb server它支持的maxdata值。

system-identity-string是必须满足如下格式的：

<systemtype>:<serialno>:<banner>
  • systemtype：类型，可以选择bootloader、device或host
  • serialno：unique ID，可不填
  • banner：human-readable version or identifier string

PS：测试下来，system-identity-string不填也是可以建立连接的

A_AUTH：authentication

A_AUTH消息是通知接收者需要和发送者进行身份的认证（RSA认证），它将产生的消息是：

message(A_AUTH, type, 0, "data")

其中A_AUTH是固定的值：

#define A_AUTH 0x48545541
  • TOKEN：type=1，此时data数据是随机的，接收者将用私钥对其加密
  • SIGNATURE：type=2，接收者回应包含已经加过密的data数据的AUTH通信包
  • RSAPUBLICKEY：type=3，接收者回应包含data数据为对应公钥的AUTH通信包

此时手机屏幕上回弹出时候需要安装公钥的对话框：

一旦验证通过，则通信建立完成。

A_OPEN：open

A_OPEN通知接受者，发送者有一个由local-id唯一标记的信息流，它希望能连接到由payload指定的位置。local-id一般设置为自增类型。

它将产生的消息是：

message(A_OPEN, local-id, remote-id, "")

其中A_OPEN是固定的值：

#define A_OPEN 0x4e45504f

通常可用的payload包括：

  • "tcp:<host>:<port>" - host may be omitted to indicate localhost
  • "udp:<host>:<port>" - host may be omitted to indicate localhost
  • "local-dgram:<identifier>"
  • "local-stream:<identifier>"
  • "shell" - local shell service
  • "upload" - service for pushing files across (like aproto's /sync)
  • "fs-bridge" - FUSE protocol filesystem bridge

A_OPEN消息会导致两种消息的A_OKAY，指示连接已经建立；A_CLSE，指示连接建立失败。A_OPEN消息的发出也以为这A_OKAY消息发出了。

A_OKAY：ready

A_OKAY告知接收者，发送者的（通过local-id唯一标识）已经准备好写数据了，并且已经和自己（通过remote-id唯一标识）建立了连接。

它将产生的消息是：

message(A_OKAY, local-id, remote-id, "")

其中A_OKAY是固定的值：

#define A_OKAY 0x59414b4f

A_CLSE：close

A_CLSE通知接收者，发送者和接受者的通信通道已经关闭。它将产生的消息是：

message(A_CLSE, local-id, remote-id, "")

其中A_CLSE是固定的值：

#define A_CLSE 0x45534c43

A_WRTE：write

发送消息数据给到接收者，payload不能超过maxdata。它将产生的消息是：

message(A_WRTE, local-id, remote-id, "")

其中A_WRTE是固定的值：

#define A_WRTE 0x45545257

write消息是在ready消息收到后才能发出的，后面有新的write消息要发出的话，需要等待其他的ready消息收到后。

总结

完整的通信流可描述为：

adb协议支持的命令

比如我们常用的的shell命令：

shell:command arg1 arg2 ...

更多命令具体参考https://android.googlesource.com/platform/system/core/+/master/adb/SERVICES.TXT

adb自定义协议使用场景

在APM系统中，采集CPU和内存消耗一般是通过读取系统文件。如CPU是读取：

/proc/stat

在8.0系统上，已经无法读取该文件了，这个时候通过adb自定义协议可以完成这个事情。只要发起这个命令：

shell:dumpsys cpuinfo | grep PACKAGE_NAME

参考资料

https://android.googlesource.com/platform/system/core/+/master/adb/protocol.txt https://android.googlesource.com/platform/system/core/+/master/adb/SERVICES.TXT https://juejin.im/post/5b7f837ef265da438151a05f#heading-15