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從 hello world 到 Binder:一支 Android driver 的完整歷程

這份文件記錄在一台 Pixel 8 上,從零寫出一支 kernel driver 並逐步加上真實硬體驅動所需的每項機制的過程。

它和 pixel8-kernel-tutorial.md 的差別:

手冊這份
組織方式按主題,方便查按時間,照著走
內容「怎麼做 X」「為什麼是這個順序、當時錯在哪、怎麼發現的」
錯誤整理成檢查清單保留原始的診斷過程

每一段輸出都是實機或 QEMU 跑出來的,不是示意。

先看終點

最後那支 driver(約 1500 行)長這樣:

/dev/hello0          64 bytes buffer     ┐ 兩個 instance,屬性來自各自的
/dev/hello1          256 bytes buffer    ┘ firmware node,狀態完全獨立

介面:
  read()             事件串流(阻塞 / O_NONBLOCK)
  write()            寫入訊息
  poll()             等事件
  mmap()             直接映射 DMA 頁面,取資料不進 kernel
  ioctl() × 12       結構化命令,含 dma-buf 匯出/匯入、非同步填充
  /sys/.../message   sysfs 屬性
  /sys/.../stats     內部狀態

底層:
  hrtimer(硬中斷)   → kfifo → workqueue → wait queue
  dma_alloc_coherent  → 唯讀共享頁面
  dma_buf             → 跨 driver / 跨 process 分享
  dma_fence           → 「什麼時候可以讀」
  runtime PM + suspend/resume

40 項自動測試,實機與開滿 lockdep 的 QEMU 都通過。

但真正學到的東西不在這支 driver 裡,而在這一路上每一個「以為對了但其實錯了」的地方。那些才是這份文件的重點。

Part 1:先確認你不用刷機

1.1 兩個指令決定一切​

adb shell getprop ro.build.type
adb shell "zcat /proc/config.gz | grep CONFIG_MODULE_SIG_FORCE"

看到 userdebug 且 # CONFIG_MODULE_SIG_FORCE is not set,就代表:

  • 可以 adb root
  • 未簽章的模組可以直接 insmod

整個開發循環是 10 秒,不是 40 分鐘。 大部分 Pixel kernel 教學一開頭就叫你解鎖 bootloader、同步 300GB、刷五個 partition —— 那是給沒有這兩個條件的人的。

實測本機:AOSP_on_shiba、Android 15、kernel 6.1.99-android14-11。

1.2 只需要 GKI,不需要整棵 Pixel tree​

branch 從 uname -r 讀:6.1.99-android14-11 → GKI 世代是 android14、kernel 是 6.1。

repo init -u https://android.googlesource.com/kernel/manifest -b common-android14-6.1 --depth=1
repo sync -c --no-tags -j8

18G、約 15 分鐘。(完整 Pixel kernel tree 建議準備 250–300GB。)

1.3 版本不一致沒關係 —— 但要知道為什麼​

同步下來是 6.1.175,裝置是 6.1.99。差 76 個小版本,模組照樣載入,因為:

  1. CONFIG_MODVERSIONS 開啟時,kernel 的 same_magic() 會跳過 vermagic 開頭的版本字串,只比對符號 CRC
  2. android14-6.1 的 KMI 已凍結,匯出符號的 CRC 在整個 branch 內穩定

這個「版本可以不同、CRC 不能不同」的規則,在 Part 10 會變成整件事的關鍵。

Part 2:第一個模組

2.1 不要手寫 Kbuild​

Kleaf 的 ddk_module 會自動產生 Kbuild。手寫的那份不會被使用,只會讓你困惑。