实现Android系统的HAL（硬件适配层）

Android系统作为一个开放的平台，为了适配千变万化的硬件平台，定义了一个硬件适配层（HAL）框架。如果你实现自己硬件平台的硬件适配层，那么Android系统将会调用你的硬件适配层来为系统加速。如果你未定义自己平台硬件适配层（HAL），那么Android系统将调用软实现，这样的话不会发挥出你的硬件平台的最大效能。本文简略介绍一下Android系统的HAL层，进而介绍怎样实现HAL层，以起到抛砖引玉的作用。


     Android系统HAL层位于hardware目录下面。HAL层是以桩的形式实现的，请看如下取自hardware/hardware.c的代码：

int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module) {
     int status;
     int i;
     const struct hw_module_t *hmi = NULL;
     char prop[PATH_MAX];
     char path[PATH_MAX];
      /*
      * Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on
      * the same .so will simply increment a refcount (and not load
      * a new copy of the library).
      * We also assume that dlopen() is thread-safe.
      */
      /* Loop through the configuration variants looking for a module */
     for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1 ; i++) {
         if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT) {
             if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {
                 continue;
             }
             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",
                     HAL_LIBRARY_PATH, id, prop);
         } else {
             snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so",
                     HAL_LIBRARY_PATH, id);
         }
         if (access(path, R_OK)) {
             continue;
         }
         /* we found a library matching this id/variant */
         break;
     }
      status = -ENOENT;
     if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1) {
         /* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try
          * to load a different variant. */
         status = load(id, path, module);
     }
      return status;
 }

从代码中我们可以看出Android系统首先去系统属性查找硬件定义，然后再去加载相应硬件HAL层的特定模块（模块名字在函数参数id传入）so库文件，如果系统属性中未定义硬件属性则价值默认硬件HAL层对应模块的so库文件进行硬件加速。

     你可能会问Android加载了HAL层的so库文件，那么他怎么知道调用哪个函数呢？其实所有的硬件模块需要实现的接口Android系统都已经定义好了，位于hardware/libhardware/include/hardware下面，你打开会发现下面有很多Android定义好的HAL层模块，比如gralloc，copybit等等。自定义的HAL层的任何模块都必须按上述目录中定义好的接口来实现，否则就会HAL层出错（后果很严重）。这样Android系统正确的加载了HAL层特定模块的so库文件之后，它就知道这个模块的so库中包含哪些函数，需要的时候直接调用就可以了。

     Android系统其实是HAL层框架，大家实现HAL层必须要按照预先定义好的接口来实现。这样做的优势是扩展非常方便，当你有一个新的硬件平台需要跑Android，你只需要在hardware目录下面实现一个自己的HAL层就可以了，不需要修改Android框架的代码。因为现实世界中的平台千变万化，Simon也不可能对他们全部了解，所以这里就不具体介绍怎样实现具体的HAL层了，可供参考的实例很多，拿来模仿一下即可。

     为了让系统正确加载你的代码，你需要在系统属性中定义好你的硬件属性，这样Android系统才会正确的加载你的HAL层so库文件。那么需要定义那些系统属性呢？我们继续看hardware/hardware.c文件，发现如下定义：

static const char *variant_keys[] = {
     "ro.hardware",
  /* This goes first so that it can pick up a different
                        file on the emulator. */
     "ro.product.board",
     "ro.board.platform",
     "ro.arch" };

如果你仔细研究了上面hw_get_module函数的代码，会发现只要定义了上述系统属性中的一个就可以了。定义上述属性的方法有很多。我这里推荐一种方法就是在系统启动的时候，init进程会读取/proc/cpuinfo文件中的数据得到硬件信息，并且设置ro.hardware属性（具体请查看system/core/init/init.c文件），所以在kernal中定义好硬件信息是个很不错的想法。这样Android移植到一个新的硬件平台只需要移植Kernal（这步肯定是少不了的），另外定义好相应平台的HAL层就可以了，Android框架不需要做任何修改即可。