لایه های GLES

در دستگاه‌هایی که اندروید ۱۰ (سطح API ۲۹) و بالاتر را اجرا می‌کنند، لایه‌بندی OpenGL ES (GLES) در دسترس است. یک برنامه‌ی قابل اشکال‌زدایی می‌تواند لایه‌های GLES را از APK خود، از دایرکتوری پایه خود یا از یک APK لایه انتخاب‌شده بارگیری کند.

استفاده از لایه GLES مشابه استفاده از لایه اعتبارسنجی Vulkan است.

الزامات

لایه‌های GLES فقط در نسخه‌های GLES 2.0+ پشتیبانی می‌شوند.

مقداردهی اولیه لایه

پس از پر کردن نقاط ورودی استاندارد، EGL Loader یک GLES LayerLoader نمونه‌سازی می‌کند. اگر لایه‌های اشکال‌زدایی فعال باشند، LayerLoader دایرکتوری‌های مشخص شده را برای یافتن لایه‌ها اسکن می‌کند، مانند کاری که Vulkan loader انجام می‌دهد.

اگر لایه‌بندی فعال باشد، LayerLoader لیست لایه‌های مشخص شده را جستجو و شمارش می‌کند. لیست لایه‌ها با نام فایل‌های جدا شده با دونقطه مشخص می‌شود.

LayerLoader لایه‌ها را به ترتیبی که شما مشخص می‌کنید، پیمایش می‌کند، بنابراین اولین لایه مستقیماً زیر برنامه قرار دارد. برای هر لایه، LayerLoader نقاط ورودی AndroidGLESLayer_Initialize و AndroidGLESLayer_GetProcAddress را ردیابی می‌کند. لایه‌ها باید این رابط‌ها را برای قابل بارگذاری بودن فراهم کنند.

typedef void* (*PFNEGLGETNEXTLAYERPROCADDRESSPROC)(void*, const char*);
void* AndroidGLESLayer_Initialize(void* layer_id, PFNEGLGETNEXTLAYERPROCADDRESSPROC get_next_layer_proc_address))

AndroidGLESLayer_Initialize() یک شناسه برای استفاده از لایه ( layer_id ) و یک نقطه ورود فراهم می‌کند که می‌توان آن را برای جستجوی توابع زیر لایه فراخوانی کرد. این نقطه ورود را می‌توان همانطور که در نمونه کد زیر نشان داده شده است، استفاده کرد:

const char* func = "eglFoo";
void* gpa = get_next_layer_proc_address(layer_id, func);

AndroidGLESLayer_GetProcAddress آدرس فراخوانی بعدی در زنجیره را که لایه باید پس از اتمام فراخوانی کند، می‌گیرد. اگر فقط یک لایه وجود داشته باشد، next مستقیماً به درایور اکثر توابع اشاره می‌کند.

typedef __eglMustCastToProperFunctionPointerType EGLFuncPointer;
void* AndroidGLESLayer_GetProcAddress(const char *funcName, EGLFuncPointer next)

برای هر لایه‌ای که GLES LayerLoader پیدا می‌کند، AndroidGLESLayer_Initialize را فراخوانی می‌کند، فهرست توابع libEGL را پیمایش می‌کند و AndroidGLESLayer_GetProcAddress برای همه توابع شناخته شده فراخوانی می‌کند. تعیین نحوه ردیابی آدرس بعدی بر عهده لایه است. اگر لایه تابعی را رهگیری کند، آدرس تابع را ردیابی می‌کند. اگر لایه تابعی را رهگیری نکند، AndroidGLESLayer_GetProcAddress همان آدرس تابعی را که به آن ارسال شده است، برمی‌گرداند. سپس LayerLoader فهرست هوک تابع را به‌روزرسانی می‌کند تا به نقطه ورودی لایه اشاره کند.

لایه‌ها نیازی به انجام کاری با اطلاعات ارائه شده توسط AndroidGLESLayer_Initialize و get_next_layer_proc_address ندارند، اما ارائه داده‌ها، پشتیبانی از اندروید را برای لایه‌های موجود، مانند Android GPU Inspector و RenderDoc ، آسان‌تر می‌کند. با این داده‌ها، یک لایه می‌تواند به جای انتظار برای فراخوانی‌های AndroidGLESLayer_GetProcAddress ، توابع را به طور مستقل جستجو کند. اگر لایه‌ها تصمیم بگیرند قبل از اینکه لودر تمام نقاط ورودی را جستجو کند، خود را مقداردهی اولیه کنند، باید از get_next_layer_proc_address استفاده کنند. eglGetProcAddress باید به صورت زنجیره‌ای به پلتفرم منتقل شود.

لایه‌ها را قرار دهید

GLES LayerLoader به ترتیب اولویت، لایه‌ها را در مکان‌های زیر جستجو می‌کند:

۱. محل سیستم برای روت

این کار نیاز به دسترسی روت دارد

adb root
adb disable-verity
adb reboot
adb root
adb shell setenforce 0
adb shell mkdir -p /data/local/debug/gles
adb push <layer>.so /data/local/debug/gles/

۲. دایرکتوری پایه برنامه

برنامه‌ی هدف باید قابل اشکال‌زدایی باشد، یا باید دسترسی روت داشته باشید:

adb push libGLTrace.so /data/local/tmp
adb shell run-as com.android.gl2jni cp /data/local/tmp/libGLTrace.so .
adb shell run-as com.android.gl2jni ls | grep libGLTrace
libGLTrace.so

۳. APK خارجی

ABI برنامه هدف خود را تعیین کنید، سپس یک APK حاوی لایه‌هایی که می‌خواهید بارگذاری کنید را نصب کنید:

adb install --abi armeabi-v7a layers.apk

۴. در فایل APK برنامه‌ی هدف

مثال زیر نحوه قرار دادن لایه‌ها در APK برنامه را نشان می‌دهد:

$ jar tf GLES_layers.apk
lib/arm64-v8a/libGLES_glesLayer1.so
lib/arm64-v8a/libGLES_glesLayer2.so
lib/arm64-v8a/libGLES_glesLayer3.so
lib/armeabi-v7a/libGLES_glesLayer1.so
lib/armeabi-v7a/libGLES_glesLayer2.so
lib/armeabi-v7a/libGLES_glesLayer3.so
resources.arsc
AndroidManifest.xml
META-INF/CERT.SF
META-INF/CERT.RSA
META-INF/MANIFEST.MF

فعال کردن لایه‌ها

شما می‌توانید لایه‌های GLES را به صورت جداگانه یا کلی فعال کنید. تنظیمات هر برنامه در طول راه‌اندازی مجدد سیستم حفظ می‌شوند، در حالی که ویژگی‌های کلی در راه‌اندازی مجدد سیستم پاک می‌شوند.

مدل و سیاست‌های امنیتی اندروید با سایر پلتفرم‌ها تفاوت قابل توجهی دارد. برای بارگذاری لایه‌های خارجی، یکی از موارد زیر باید صحیح باشد:

  • فایل مانیفست برنامه‌ی هدف شامل عنصر فراداده‌ی زیر است (فقط برای برنامه‌هایی که اندروید ۱۱ (سطح API 30) یا بالاتر را هدف قرار می‌دهند، اعمال می‌شود):

    <meta-data android:name="com.android.graphics.injectLayers.enable" android:value="true" />

    شما باید از این گزینه برای پروفایل کردن برنامه خود استفاده کنید.

  • برنامه‌ی هدف قابل اشکال‌زدایی است. این گزینه اطلاعات اشکال‌زدایی بیشتری به شما می‌دهد، اما ممکن است بر عملکرد برنامه‌ی شما تأثیر منفی بگذارد.

  • برنامه‌ی هدف روی نسخه‌ی userdebug سیستم‌عامل اجرا می‌شود که دسترسی روت را اعطا می‌کند.

برای فعال کردن لایه‌ها در هر برنامه:

# Enable layers
adb shell settings put global enable_gpu_debug_layers 1

# Specify target application
adb shell settings put global gpu_debug_app <package_name>

# Specify layer list (from top to bottom)
# Layers are identified by their filenames, such as "libGLLayer.so"
adb shell settings put global gpu_debug_layers_gles <layer1:layer2:layerN>

# Specify packages to search for layers
adb shell settings put global gpu_debug_layer_app <package1:package2:packageN>

برای غیرفعال کردن لایه‌ها در هر برنامه:

# Delete the global setting that enables layers
adb shell settings delete global enable_gpu_debug_layers

# Delete the global setting that selects target application
adb shell settings delete global gpu_debug_app

# Delete the global setting that specifies layer list
adb shell settings delete global gpu_debug_layers_gles

# Delete the global setting that specifies layer packages
adb shell settings delete global gpu_debug_layer_app

برای فعال کردن لایه‌ها به صورت سراسری:

# This attempts to load layers for all applications, including native
# executables
adb shell setprop debug.gles.layers <layer1:layer2:layerN>

ایجاد یک لایه

لایه‌ها باید دو تابع زیر را که در مقداردهی اولیه EGL Loader شرح داده شده است، نمایش دهند:

AndroidGLESLayer_Initialize
AndroidGLESLayer_GetProcAddress

لایه‌های غیرفعال

برای لایه‌ای که فقط تعداد انگشت‌شماری از توابع را رهگیری می‌کند، یک لایه با مقداردهی اولیه غیرفعال بهینه است. لایه با مقداردهی اولیه غیرفعال منتظر می‌ماند تا GLES LayerLoader تابع مورد نیاز خود را مقداردهی اولیه کند.

نمونه کد زیر نحوه ایجاد یک لایه غیرفعال را نشان می‌دهد.

namespace {

std::unordered_map<std::string, EGLFuncPointer> funcMap;

EGLAPI EGLBoolean EGLAPIENTRY glesLayer_eglChooseConfig (
  EGLDisplay dpy, const EGLint *attrib_list, EGLConfig *configs, EGLint config_size,
  EGLint *num_config) {

  EGLFuncPointer entry = funcMap["eglChooseConfig"];

  typedef EGLBoolean (*PFNEGLCHOOSECONFIGPROC)(
    EGLDisplay, const EGLint*, EGLConfig*, EGLint, EGLint*);

  PFNEGLCHOOSECONFIGPROC next = reinterpret_cast<PFNEGLCHOOSECONFIGPROC>(entry);

  return next(dpy, attrib_list, configs, config_size, num_config);
}

EGLAPI EGLFuncPointer EGLAPIENTRY eglGPA(const char* funcName) {

  #define GETPROCADDR(func) if(!strcmp(funcName, #func)) { \
    return (EGLFuncPointer)glesLayer_##func; }

  GETPROCADDR(eglChooseConfig);

  // Don't return anything for unrecognized functions
  return nullptr;
}

EGLAPI void EGLAPIENTRY glesLayer_InitializeLayer(
  void* layer_id, PFNEGLGETNEXTLAYERPROCADDRESSPROC get_next_layer_proc_address) {
     // This function is purposefully empty, since this layer does not proactively
     // look up any entrypoints
  }

EGLAPI EGLFuncPointer EGLAPIENTRY glesLayer_GetLayerProcAddress(
  const char* funcName, EGLFuncPointer next) {
  EGLFuncPointer entry = eglGPA(funcName);
  if (entry != nullptr) {
    funcMap[std::string(funcName)] = next;
    return entry;
  }
  return next;
}

}  // namespace

extern "C" {
  __attribute((visibility("default"))) EGLAPI void AndroidGLESLayer_Initialize(
    void* layer_id, PFNEGLGETNEXTLAYERPROCADDRESSPROC get_next_layer_proc_address) {
    return (void)glesLayer_InitializeLayer(layer_id, get_next_layer_proc_address);
  }
  __attribute((visibility("default"))) EGLAPI void* AndroidGLESLayer_GetProcAddress(
    const char *funcName, EGLFuncPointer next) {
    return (void*)glesLayer_GetLayerProcAddress(funcName, next);
  }
}

لایه‌های فعال

برای لایه‌های رسمی‌تر که نیاز به مقداردهی اولیه کامل از قبل دارند، یا لایه‌هایی که نیاز به جستجوی افزونه‌هایی دارند که برای EGL Loader شناخته شده نیستند، مقداردهی اولیه لایه فعال مورد نیاز است. این لایه از get_next_layer_proc_address که AndroidGLESLayer_Initialize ارائه می‌دهد برای جستجوی یک تابع استفاده می‌کند. این لایه همچنان باید به درخواست‌های AndroidGLESLayer_GetProcAddress از لودر پاسخ دهد تا پلتفرم بداند که فراخوانی‌ها را به کجا هدایت کند. نمونه کد زیر نحوه ایجاد یک لایه فعال را نشان می‌دهد.

namespace {

std::unordered_map<std::string, EGLFuncPointer> funcMap;

EGLAPI EGLBoolean EGLAPIENTRY glesLayer_eglChooseConfig (
  EGLDisplay dpy, const EGLint *attrib_list, EGLConfig *configs, EGLint config_size,
  EGLint *num_config) {

  EGLFuncPointer entry = funcMap["eglChooseConfig"];

  typedef EGLBoolean (*PFNEGLCHOOSECONFIGPROC)(
    EGLDisplay, const EGLint*, EGLConfig*, EGLint, EGLint*);

  PFNEGLCHOOSECONFIGPROC next = reinterpret_cast<PFNEGLCHOOSECONFIGPROC>(entry);

  return next(dpy, attrib_list, configs, config_size, num_config);
}

EGLAPI EGLFuncPointer EGLAPIENTRY eglGPA(const char* funcName) {

  #define GETPROCADDR(func) if(!strcmp(funcName, #func)) { \
    return (EGLFuncPointer)glesLayer_##func; }

  GETPROCADDR(eglChooseConfig);

  // Don't return anything for unrecognized functions
  return nullptr;
}

EGLAPI void EGLAPIENTRY glesLayer_InitializeLayer(
  void* layer_id, PFNEGLGETNEXTLAYERPROCADDRESSPROC get_next_layer_proc_address) {

  // Note: This is where the layer would populate its function map with all the
  // functions it cares about
  const char* func = eglChooseConfig;
  funcMap[func] = get_next_layer_proc_address(layer_id, func);
}

EGLAPI EGLFuncPointer EGLAPIENTRY glesLayer_GetLayerProcAddress(
  const char* funcName, EGLFuncPointer next) {
  EGLFuncPointer entry = eglGPA(funcName);
  if (entry != nullptr) {
    return entry;
  }

  return next;
}

}  // namespace

extern "C" {
  __attribute((visibility("default"))) EGLAPI void AndroidGLESLayer_Initialize(
    void* layer_id, PFNEGLGETNEXTLAYERPROCADDRESSPROC get_next_layer_proc_address) {
    return (void)glesLayer_InitializeLayer(layer_id, get_next_layer_proc_address);
  }
  __attribute((visibility("default"))) EGLAPI void* AndroidGLESLayer_GetProcAddress(
    const char *funcName, EGLFuncPointer next) {
    return (void*)glesLayer_GetLayerProcAddress(funcName, next);
  }
}