GKI改造原则、机制和方法

Google在android11-5.4分支上开始要求所有下游厂商使用Generic Kernel Image（GKI），需要将SoC和device相关的代码从核心内核剥离到可加载模块中（下文称之为GKI改造），从而解决内核碎片化问题。GKI为内核模块提供了稳定的内核模块接口（KMI），模块和内核可以独立更新。本文主要介绍了在GKI改造过程中需遵循的原则、遇到的问题和解决方法。

一、不能破坏KMI

冻结KMI后，分支在其整个生命周期中都保持冻结状态，原则上不会接受破坏KMI的修改（除非发现严重的安全问题，且不能在不影响KMI稳定的情况下得到缓解）。在冻结的分支中，只有不破坏KMI的bug修复和partner features才能被接收。在不影响现有KMI接口的前提下，可以使用新导出的符号扩展KMI，新接口被接收添加到KMI后，必须保持稳定，不能被将来的修改破坏。

1. 问题现象：

替换google boot.img后，开机串口有如下打印错误，

[ 1.669135] init: Loading module /lib/modules/foo.ko with args ""

[ 1.676281] foo: disagrees about version of symbol xxx

2. 原因分析：

出现这种错误可能的原因是ko中调用的符号与vmlinux中的符号crc值不匹配，如在KMI接口使用的结构体中增加了新字段，间接地修改了接口定义：

3. 推荐方法：

(1) 扩展内核原生结构体和接口

(2) 向google申请，在内核原生结构体中加入一些padding

Google在android11-5.4分支中新增了两个宏

ANDROID_VENDOR_DATA，在结构体中保留一些padding以备将来可能的使用，这些padding正常的都是位于结构体尾部，padding变量标识n从1开始递增。

ANDROID_VENDOR_DATA_ARRAY同ANDROID_VENDOR_DATA，分配一个数组，数组大小是s，元素是u64类型。

下面是使用ANDROID_VENDOR_DATA和ANDROID_VENDOR_DATA_ARRAY在内核结构体中增加新字段的示例：

4. 措施：

在编译脚本中增加检测，编译GKI kernel后，比较生成的Module.symvers和原生android/abi_gki_aarch64.xml文件中符号的crc值，如果crc值不匹配，编译报错，表示使用了非规则的方法修改原生接口或结构体。

二、内核模块只能使用已export并添加到白名单中的接口

android11-5.4分支build.config.gki.aarch64文件中有如下配置

表示模块只能使用abi_gki_aarch64文件中的符号。

1. 问题现象：

替换google boot.img后，串口有如下打印错误：

[ 1.735506] foo: Unknown symbol xxx(err -2)

2. 原因分析：

原生内核没有用EXPORT_SYMBOL_GPL把接口xxx export，或已经export的接口没有添加到白名单（该接口abi可能不稳定）

3. 推荐方法：

(1) Google建议向上游linux社区申请将要使用的内核接口export，并向Google申请，将接口添加到白名单android/abi_gki_aarch64_xxx

android/abi_gki_aarch64_xxx

（2）使用其他已在白名单中的接口替代。

三、vendor hook机制

考虑到SoC和OEM厂商可能要对原生内核做一些客制化修改和优化，Google提供了一套vendor hook机制，下游厂商在需要修改内核源码的地方添加hook，并向Google申请，将patch upstream到AOSP。

1. vendor hook实现步骤如下：