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史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术
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JackJiang Lv.9 精华之王 白金版主 终身成就 5 年前 | 只看该作者 |只看大图 倒序浏览 |阅读模式
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1、引言


最新推荐：《Android保活从入门到放弃：乖乖引导用户加白名单吧(附7大机型加白示例)》（此文发布于2020年06月13日）。

随着Android系统的不断升级，即时通讯网技术群和社区里的IM和推送开发的程序员们，对于进程保活这件事是越来越悲观，必竟系统对各种保活黑科技的限制越来越多了，想超越系统的挚肘，难度越来越大。

但保活这件事就像“激情”之后的余味，总是让人欲罢不能，想放弃又不甘心。那么，除了像上篇《2020年了，Android后台保活还有戏吗？看我如何优雅的实现！》这样的正经白名单方式，不正经的“黑科技”是否还有发挥的余地？

答案是肯定的，“黑科技”仍发挥的余地。不是“黑科技”不行，而是技术没到位。

研究TIM的保活是一次偶然机会，发现在安全中心关闭了它的自启动功能的情况下， 一键清理、强力清理等各大招都无法彻底杀掉TIM，系统的自启动拦截也没能阻止TIM的永生，这引起了我强烈的兴趣，于是便有了本文。

本文将从Andriod系统层面为你深入剖析腾讯TIM这款IM应用的超强保活能力，希望能给你带来更多Android方面的灵感。

史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_timg.jpg

* 特别推荐：如果你喜欢本文，则续篇《Android进程永生技术终极揭密：进程被杀底层原理、APP对抗被杀技巧》你也肯定会喜欢！

* 特别申明：本文的技术研究和分析过程，仅供技术爱好者学习的用途，请勿用作非法用途。如有不妥，请联系站长。

扩展知识：腾讯TIM是什么？（以下文字来自百度百科）

TIM是由腾讯公司于2016年11月发布的多平台IM客户端应用。TIM是在QQ轻聊版的基础上加入了协同办公服务的支持，可QQ号登录，以及好友、消息同步等，适合办公使用。


2、本文作者


史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_0.jpg
袁辉辉：2019年5月加入字节跳动移动平台部。毕业于西安电子科技大，曾就职于小米、联想、IBM。

之前主要经历从事Android手机系统研发，在上一份小米MIUI系统组工作期间主要负责小米手机Android Framework架构优化、系统稳定、技术预研、平台建设等工作。热衷于研究Android系统内核技术，对Android系统框架有着深刻理解与丰富的实战经验，编写近200篇高质量文章，多次受邀参加业内Android技术大会演讲。

3、保活技术回顾


Android保活技术的进化，可以分为几个阶段。

第一个阶段：也就是各种“黑科技”盛行的时代，比如某Q搞出来的1像素、后台无声音乐（某运动计步APP就干过）等等。

这个阶段的一些典型主要技术手段，可以看以下这几篇文章：


第二个阶段：到了Android 6.0时代以后，Android保活就开始有点技术难度了，之前的各种无脑保活方法开始慢慢失效。

这个阶段的一些典型技术手段，可以读读以下这几篇文章：


第三个阶段：进入Android 8.0时代，Android直接在系统层面进行了各种越来越严格的管控，可以用的保活手段越来越少，保活技术的发展方向已发分化为两个方向——要么用白名单的方式走正经的保活路径、要么越来越“黑”一“黑”到底（比如本文将要介绍的TIM的保活手段）。

这个阶段可以用的保活已经手段不多了，以下几篇盘点了目前的一些技术可行性现状等：


4、什么是保活？


保活就是在用户主动杀进程，或者系统基于当前内存不足状态而触发清理进程后，该进程设法让自己免于被杀的命运或者被杀后能立刻重生的手段。

保活是”应用的蜜罐，系统的肿瘤“，应用高保活率给自己赢得在线时长，甚至做各种应用想做而用户不期望的行为，给系统带来的是不必要的耗电，以及系统额外的性能负担。

保活方案一直就层出不穷，APP开发们不断地绞尽脑汁让自己的应用能存活得时间更长， 主要思路有以下两个。

提升进程优先级，降低被杀概率：

  • 1）比如监听SCREEN_ON/OFF广播，启动一像素的透明Activity；
  • 2）启动空通知，提升fg-service；
  • ... ...

进程被杀后，重新拉起进程：

  • 1）监听系统或者第3方广播拉起进程。但目前安全中心/Whetstone已拦截；
  • 2）Native fork进程相互监听，监听到父进程被杀，则通过am命令启动进程。force-stop会杀整个进程组，所以这个方法几乎很难生效了。

5、初步分析


5.1初识TIM


执行命令adb shell ps | grep tencent.tim，可见TIM共有4个进程， 其父进程都是Zygote：
root@gityuan:/ # ps | grep tencent.tim
u0_a146   27965 551   1230992 43964 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:Daemon
u0_a146   27996 551   1252492 54032 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:MSF
u0_a146   28364 551   1348616 89204 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim:mail
u0_a146   31587 551   1406128 147976 SyS_epoll_ 00f6df4bf0 S com.tencent.tim

5.2一键清理看现象，排查初步怀疑


以下是对TIM执行一键清理后的日志：
12-21 21:12:20.265  1053  1075 I am_kill : [0,4892,com.tencent.tim:Daemon,5,stop com.tencent.tim: from pid 4617]
12-21 21:12:20.272  1053  1075 I am_kill : [0,5276,com.tencent.tim:mail,2,stop com.tencent.tim: from pid 4617]
12-21 21:12:20.305  1053  1075 I am_kill : [0,4928,com.tencent.tim,2,stop com.tencent.tim: from pid 4617]
12-21 21:12:20.330  1053  1075 I am_kill : [0,4910,com.tencent.tim:MSF,0,stop com.tencent.tim: from pid 4617]
12-21 21:13:59.920  1053  1466 I am_proc_start: [0,5487,10146,com.tencent.tim:MSF,service,com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService]
12-21 21:13:59.984  1053  1604 I am_proc_start: [0,5516,10146,com.tencent.tim,content provider,com.tencent.tim/com.tencent.mqq.shared_file_accessor.ContentProviderImpl]

Force-stop是系统提供的杀进程最为彻底的方式，详见文章《Android进程绝杀技–forceStop》。从日志可以发现一键清理后TIM的4个进程全部都已被Force-stop。但进程com.tencent.tim:MSF立刻就被DaemonMsfService服务启动过程而拉起。

问题1：安全中心已配置了禁止TIM的自启动， 并且安全中心和系统都有对进程自启动以及级联启动的严格限制，为何会有漏网之鱼？

怀疑1： 是否安全中心自启动没能有效限制，以及微信/QQ跟TIM有所级联，比如com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService服务名中以com.tencent.mobileqq(QQ的包名)开头。

经过dumpsys以及反复验证后排除了这种可能性，如下：
12-21 21:12:20.266  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146
12-21 21:12:20.291  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146
12-21 21:12:20.323  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146
12-21 21:12:20.323  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146
12-21 21:12:20.331  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146
12-21 21:12:20.332  1053  1075 I AutoStartManagerService: MIUILOG- Reject RestartService packageName :com.tencent.tim uid : 10146

怀疑2： 是否在TIM进程被杀后, 收到BinderDied后的死亡回调过程中将Service再次拉起，这个情况也很快就被排除， 因为force-stop这种冷面强力杀手， 并不会等到死亡回调再去清理进程相关信息，而是直接连根拔起，并不会走到AMS的死亡回调。

怀疑3： TIM设置了alarm机制，在callApp为空符合特征， 但经过分析这里就是普通的startService, 非startServiceInPackage()， 也排除了这种可能性：
//启动DaemonAssistService时，callApp为空，只有通过PendingIntent方式才可能出现这种情况
12-21 21:56:54.653 3181 3195 I am_start_service: [-1,NULL,10146,com.tencent.tim:Daemon,com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonAssistService,{cmp=com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonAssistService}]
12-21 21:56:56.666 3181 3827 I am_start_service: [-1,NULL,10146,com.tencent.tim:MSF,com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService,{cmp=com.tencent.tim/com.tencent.mobileqq.app.DaemonMsfService}]

既然排除以上3种可能，直接上断点来看看吧。

5.3Android Studio断点分析


一上断点就发现了意外的一幕：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_1.png

问题2：startService()的callingPid怎么可能等于0？

5.3.1）分析callingPid=0：

为什么说上面是意外的一幕呢？这需要对binder底层原理有一定深入理解，才能看出一些端倪，那就是此处callingPid=0是不合理逻辑的。很多人可能不太理解为何就不合乎逻辑， 这要从Binder原理说起， startService()这个Binder call是属于同步binder调用， 对于binder调用过程，只有异步Binder调用的情况下callingPid=0才会为空， 因为不需要reply应答数据给发送binder请求的那一端。 但如果是同步的，则必须要给出callingPid，否则无法将应答数据回传给发送方。 这是由Binder Driver所决定的，见如下Binder Driver核心代码。

(1) Binder发起端：根据当前ONE_WAY来决定是否设置from线程
binder_transaction(...) {
    ...
    if (!reply && !(tr->flags & TF_ONE_WAY))
        t->from = thread;
    else
        t->from = NULL;
    }
    ...
}

(2) Binder接收端： 根据from线程是否为空， 来决定sender_pid是否为0. 这便是Java层所说的callingPid
binder_thread_read(...) {
    ...
    t_from = binder_get_txn_from(t);
    if (t_from) {
        struct task_struct *sender = t_from->proc->tsk;
 
        tr.sender_pid = task_tgid_nr_ns(sender,
                        task_active_pid_ns(current));
    } else {
        tr.sender_pid = 0;
    }
    ...
}

上述代码表明： 同步的Binder调用的情况下则callingPid必定不等于0。

下面告诉大家如何看一个Binder调用是否同步， 如下图最后一个参数代表的是FLAG_ONEWAY值，等于0则代表的是同步， 等于1则代表的是异步。

史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_2.png

以上代码是framework的框架代码，startService最终都会调用到这里来，所以callingPid必然是不可能出现为0的情况，让我们看不透到底哪个进程把com.tencent.tim: Daemon拉起的。

5.3.2）揭秘：

从前面的分析来看callingPid是不可能为0的， 但从结果来看的确是0， 出现矛盾就一定有反常规存在，难道是存在同步的Binder调用，也存在同时callingPid=0的case？答案是No.

从源码角度来看是没有这种可能性存在，后面再进一步追踪flags值的变化，从如下的flags=17，可以确定的是此处的startService的binder call是ONE_WAY的，这就可以确定的确是发起了异步的Binder调用。

代码如下：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_3.png

虽然callingPid=0，但从callUid=10146可以确定的一点是com.tencent.tim: Daemon进程是被来自TIM应用自身的某个进程所拉起的。

5.4小结


通过前面的初步分析，先整理一下思路，有以下初步结论：

  • 1）TIM至少有4个进程，且都是由Zygote进程fork, 保活是通过startService被拉起；
  • 2）排除 安全中心的对TIM限制自启动功能失效的情况；
  • 3）排除 TIM进程被杀后的Binder死亡回调过程通过Service重新拉起进程；
  • 4）排除 alarm机制 拉起进程；
  • 5）从callingPid=0，可以得出TIM没有走常规的系统框架中提供的startService()接口来启动服务，而是自定义的方式；
  • 6）从callingUid=10146, 可以得出TIM救活自己的方式，是通过TIM自身，而非系统或者第三方应用拉起。

到此不难得出一个猜想： 首先TIM应用能做到监听应用进程被杀的情况， 其次是TIM应用自身替换掉或者自定义一套Binder调用，主动跟Binder驱动进行数据交互。

6、深入分析


6.1寻求规律


TIM应用有4个进程，不断反复地尝试杀TIM每一个进程后，观察自启动的情况后。 发现了一个规律：com.tencent.tim: Daemon和com.tencent.tim:MSF进程任一被杀，都会先把对方进程拉起，然后跟着自杀后，再重启。

接下来就把范围锁定在这两个进程，然后来tracing信号处理情况。

6.2从signal角度来分析


打开signal开关：
root@gityuan:/ # echo 1 > /d/tracing/events/signal/enable
root@gityuan:/ # echo 1 > /d/tracing/tracing_on

执行如下命令抓取tracing log：
root@cancro/: cat /d/tracing/trace_pipe

日志如下：
//通过adb shell kill -9 10649,  将com.tencent.tim:Daemon进程杀掉
       sh-22775 [000] d..2 18844.276419: signal_generate: sig=9 errno=0 code=0 comm=cent.tim:Daemon pid=10649 grp=1 res=0
// 线程Thread-89 将tencent.tim:MSF进程也杀掉了
      Thread-89-10712 [000] dn.2 18844.340735: signal_generate: sig=9 errno=0 code=0 comm=tencent.tim:MSF pid=10669 grp=1 res=0
  Binder:14682_4-14845 [000] d..2 18844.340779: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0
  Binder:14682_1-14694 [000] d..2 18844.341418: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0
  Binder:14682_2-14697 [000] d..2 18844.345075: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=0
 tencent.tim:MSF-14682 [000] dn.2 18844.345115: signal_deliver: sig=9 errno=0 code=0 sa_handler=0 sa_flags=

从这里，可以发现com.tencent.tim: Daemon进程是由于其中一个线程Thread-89所杀，但从名字来看Thread-xxx，很明显是系统自动生成的编号。

问题3：进程内的名叫“Thread-89”的线程具有什么特点，如何做到把进程杀掉？

从下面的截图，可以看出MSF进程的这个特殊的线程当前在执行flock_lock操作，这个明显是一个文件加锁的操作， 这个方法很快就引起了我的注意。同理Daemon进程也有一个这样的线程， 离真相有近了一步。

史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_4.png

史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_5.png

再来看看调用栈情况：
Cmd line: com.tencent.tim:Daemon
"Thread-89" prio=10 tid=12 Native
  | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x32c07460 self=0xf3382000
  | sysTid=10712 nice=-8 cgrp=bg_non_interactive sched=0/0 handle=0xee824930
  | state=S schedstat=( 44972457 14188383 124 ) utm=1 stm=3 core=0 HZ=100
  | stack=0xee722000-0xee724000 stackSize=1038KB
  | held mutexes=
  kernel: __switch_to+0x74/0x8c
  kernel: flock_lock_file_wait+0x2a4/0x318
  kernel: SyS_flock+0x19c/0x1a8
  kernel: el0_svc_naked+0x20/0x28
  native: #00 pc 000423d4  /system/lib/libc.so (flock+8)
  native: #01 pc 0000195d  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc+64)
 ...
  native: #29 pc 0000191f  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc+2)
  native: #30 pc 0000191d  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z9lock_filePc)
  native: #31 pc 0000191b  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z18notify_and_waitforPcS_+102)
  ...
  native: #63 pc 000018d1  /data/app/com.tencent.tim-1/lib/arm/libdaemon_acc.so (_Z18notify_and_waitforPcS_+28)
  at com.libwatermelon.WaterDaemon.doDaemon2(Native method)
  at com.libwatermelon.strategy.WaterStrategy2$2.run(WaterStrategy2.java:111)

从这个线程的调用栈中的名字， notify_and_waitfor让我想到了这极有可能用于监听文件来获知进程是否存活。 为了进一步观察这个特殊线程的工作使命， 这里还不需要GDB, 祭出strace大招应该就差不多。

6.3利用strace分析


root@gityuan:/ # strace -CttTip 22829 -CttTip 22793

结果如下：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_6.png

flock基础知识简介:

flock是Linux文件锁，用于多个进程同时操作同一个文件时，通过加锁机制保证数据的完整，flock使用场景之一，便是用于检测进程是否存在。flock属于建议性的锁，而非强制性锁，只是进程可以直接操作正被另一个进程用flock锁住的文件， 原因在于flock只检测文件是否加锁，内核并不会强制阻塞其他进程的读写操作，这便是建议性锁的内核策略。


方法原型： int flock(int fd, int operation)

第一个参数是文件描述符，第二参数指定锁的类型，有以下3个可选值：

  • 1）LOCK_SH: 共享锁， 同一时间运行多个进程同时持有该共享锁；
  • 2）LOCK_EX: 排它锁，只允许一个进程持有该锁；
  • 3）LOCK_UN: 移除该进程的该文件所持有的锁。

从strace可以推测出：com.tencent.tim:MSF进程的监控线程执行排它锁LOCK_EX类型的flock，尝试去获取某个文件，而该文件已被com.tencent.tim: Daemon进程所持有，所以MSF进程会被阻塞知道锁的释放，而一旦Daemon进程被杀，系统就会回收所有资源(包括文件)，这是Linux内核负责完成的。

当Daemon进程的文件被回收，就会释放flock， 从而MSF进程可以获取该锁，从而吐出“lock file success”的信息。 MSF得知Daemon进程被杀，然后执行一行ioctl(11, BINDER_WRITE_READ, 0xffffffffee823ed0) = 0 <0.000867> 。

这个应该就是TIM进程自身实现了一套执行startService的Binder调用，向Binder驱动发送 BINDER_WRITE_READ的ioctl命令。 再然后发送kill SIGKILL将自身MSF进程杀掉，同样的道理可以再次被拉起。

分析到这里，看执行了writev操作， 应该就是Log操作， 有一个关键词到 Watermelon 吸引了我的注意力， 搜索 Watermelon 关键词，果然找到新的一片天地。

6.4TIM日志


//旧的MSF进程
24538 24562 D Watermelon: lock file success  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2
24538 24562 E Watermelon: Watch >>>>Daemon<<<<< Daed !!
24538 24562 E Watermelon: java_callback:onDaemonDead
24538 24562 V Watermelon: onDaemonDead
24576 24576 D Watermelon: lock file success  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1
24576 24576 E Watermelon: Watch >>>>Daemon<<<<< Daed !!
24576 24576 E Watermelon: process exit
//新daemon进程
25103 25103 V Watermelon: initDaemon processName=com.tencent.tim:Daemon
25103 25103 E Watermelon: onDaemonAssistantCreate
25134 25134 D Watermelon: start daemon24=/data/user/0/com.tencent.tim/app_bin/daemon2
//app_d进程
25137 25137 D Watermelon: pipe read datasize >> 316 <<
25137 25137 D Watermelon: indicator_self_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1
25137 25137 D Watermelon: observer_daemon_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/observer_p1
25137 25137 I Watermelon: sIActivityManager==NULL
25137 25137 I Watermelon: BpActivityManager init
//新daemon
25103 25120 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2
25103 25120 D Watermelon: lock file success  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2
25137 25137 I Watermelon: BpActivityManager init end
//app_d进程
25137 25137 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1
25137 25137 D Watermelon: lock file success  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1
//新MSF进程
25119 25119 V Watermelon: initDaemon processName=com.tencent.tim:MSF
25119 25119 V Watermelon: mConfigurations.PERSISTENT_CONFIG.PROCESS_NAME=com.tencent.tim:MSF
25119 25119 E Watermelon: onPersistentCreate
25153 25153 D Watermelon: start daemon24=/data/user/0/com.tencent.tim/app_bin/daemon2
25119 25144 D Watermelon: pipe write len=324
25159 25159 D Watermelon: pipe read datasize >> 324 <<
25159 25159 D Watermelon: indicator_self_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1
25159 25159 D Watermelon: observer_daemon_path >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/observer_d1
25159 25159 I Watermelon: sIActivityManager==NULL
25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init
25119 25144 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2
25119 25144 D Watermelon: lock file success  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2
25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init end
//各进程进入监听就绪状态
25159 25159 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1
25159 25159 D Watermelon: lock file success  >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1
25119 25144 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...
25119 25144 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p2
25159 25159 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...
25159 25159 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d1
25137 25137 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...
25137 25137 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_p1
25103 25120 E Watermelon: Watched >>>>OBSERVER<<<< has been ready...
25103 25120 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2

再从其中的截取核心片段：
25159 25159 I Watermelon: BpActivityManager init
25119 25144 D Watermelon: start try to lock file >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2
25119 25144 D Watermelon: lock file success >> /data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2

不难看出：

  • 1）TIM自身通过向servicemanager查询来获取AMS的代理BpActivityManager， 然后自己去写startService通信过程的数据；
  • 2）TIM通过两个进程通过flock来相互监听对方进程存活状态；
  • 3）监听的文件有比如：/data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/indicator_d2。

6.5indicator文件


进一步查看TIM所监听的路径下/data/user/0/com.tencent.tim/app_indicators/， 发现有4个监听文件：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_7.jpg

问题4：为何需要4个indicator文件？

进一步延伸：通过查看flock，再次发现新大陆，原来除了Daemon和MSF进程各有一个监听文件的线程， 还有两个由init进程作为父进程的app_d进程也监听文件：
gityuan@13203:~/gityuan$ adb shell ps -t | grep -i flock
u0_a146   10668 10649 1143304 85876 flock_lock 00f6e1e3d8 S Thread-85
u0_a146   10712 10669 1158552 89664 flock_lock 00f6e1e3d8 S Thread-89
u0_a146   10687 1     12768  564   flock_lock 00f73113d8 S app_d
u0_a146   10717 1     12768  560   flock_lock 00f74353d8 S app_d

不难发现，以上几个进程/线程的uid=10146，进一步通过ps命名查找。

再一次刷新对TIM应用的认识：原来TIM有6个进程，其中还有2个是挂在init进程下，名字跟tencent没有关系，差点错过了这两个特殊的进程。

史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_8.png

这两个app_d进程其实也是做着同样的相互监听的工作， 应该是备选方案。当有概率恰巧Daemon和MSF进程同时被杀而来不及互保的情况下，那么可以走紧急通道app_d 将TIM进程拉起。可谓是暗藏玄机， 6个进程中有4个进程可以相互保活， 以保证TIM进程永生。

问题5： 这4个进程到达是什么如何相互监听的呢？

通过不断分析被杀与重启前后的规律与特征，得出进程与监听文件的关系图：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_9.png

进一步揭露面纱，得到如下结论：

  • 1）Daemon与MSF两进程等待对方所持有的锁，两个app_d进程相互等待对方所持有的锁；
  • 2）app_d1进程被杀， 则app_d2观察后通过拉起DaemonMsfService服务来启动MSF进程，然后跟着被杀；
  • 3）app_d2进程被杀，则app_d1观察后通过拉起DaemonAssistService服务来启动Daemon进程，然后跟着被杀；
  • 4）Daemon与MSF两进程， 如果杀掉其中一个，则另个一个进程观察后通过拉起服务方式来启动对方进程，然后跟着被杀；然后app_d两个进程也跟着重启。

另外猜想：监测indicator_p1和indicator_p2的两个进程有关联，indicator_d1和indicator_d2的进程有关联，后面会验证。

到这里又有出现新的疑问：Daemon进程死后，MSF进程通过flock能监测到该事件，可是app_d进程又是如何得知的呢？ app_d得知之后，又为何要再次自杀重启？

6.6从cgroup角度来分析


root@gityuan:/acct/uid_10146/pid_10649 # cat cgroup.procs                        
10649    //Daemon
10687    //app_d
root@gityuan:/acct/uid_10146/pid_10669 # cat cgroup.procs                        
10669   //MSF
10717  //app_d

从而，进一步获取更多关于TIM深层次的关联，通过查看cgroup发现，Daemon和app_d1是同一个group的， MSF和app_d2是同一个group的。

问题6： app_d到底是如何创建出来？又是如何成为init进程的子进程的？

从进程创建与退出的角度来看看来看：
// 5170（MSF进程） --> 5192 --> 5201(退出) --> 5211（存活）
tencent.tim:MSF-5170  [001] ...1 55659.446062: sched_process_fork: comm=tencent.tim:MSF pid=5170 child_comm=tencent.tim:MSF child_pid=519
Thread-300-5192  [000] ...1 55659.489621: sched_process_fork: comm=Thread-300 pid=5192 child_comm=Thread-300 child_pid=5201
<...>-5201  [003] ...1  55659.501074: sched_process_exec: filename=/data/user/0/com.tencent.tim/app_bin/daemon2 pid=5201 old_pid=5201
daemon2-5201  [009] ...1  55659.533492: sched_process_fork: comm=daemon2 pid=5201 child_comm=daemon2 child_pid=5211
daemon2-5201  [009] ...1  55659.535169: sched_process_exit: comm=daemon2 pid=5201 prio=120
daemon2-5201  [009] d..3  55659.535341: signal_generate: sig=17 errno=0 code=262145 comm=Thread-300 pid=5192 grp=1 res=1

说明：其中一个app_d进程是由MSF进程，通过两次fork，然后父进程退出，从而成为了孤儿进程，然后托孤给init进程，这是Linux进程机制所保证的。 同理，另一个app_d进程是由Daemon进程所fork。到这里，那么总算是认清的app_d的由来。 app_d是由于cgroup关联所以可以得知Daemon进程的情况。 关于重启的原因是为了重新建立互动的关系。

问题7：为何单杀daemon，会牵连app_d进程被杀，这是什么原理？

解答：从杀进程的日志上来是调用killProcessGroup()杀进程，可事实上adb只调用kill -9 pid的方式，单杀一个进程，怎么就牵连了app_d进程。 这是由于当daemon进程被杀后，死亡回调会回来后，在binderDied()的过程执行了killProcessGroup()。

如果从Linux内核层面，研究过Binder死亡回调机制的童鞋，到这里还就会有想到一个新的疑问如下。

问题8：app_d是由daemon进程间接fork出来的， 会共享binder fd，所以即便daemon进程被杀，死亡回调也不会触发，这又是何触发的呢？

解答：由于app_d进程被fork后，马上执行了exec()系的函数， 而在ProcessState打开Binder驱动的时候， 有一个非常重要的flag, 那就是O_CLOEXEC。

采用O_CLOEXEC方式打开的问题，当新创建的进程调用exec（）函数成功后，文件描述符会自动关闭， 代码如下：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_10.png

6.7剖根问底


问题9：TIM到底对Binder框架做了什么级别的修改？这4个互保进程，既然callingPid=0，有没有办法知道到底是由谁拉起谁的？

前面既然说了，TIM强行修改了ONEWAY的方式。可以去掉该flags, 为了调试，这里就针对TIM，并且code=34(即START_SERVICE_TRANSACTION)， 并且修改flag的case下：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_11.png

从实验结果来看，通过修改IPCThreadState.cpp代码， 完成control住了 TIM的所有修改， 这里可以说明：

TIM分别在Java层和Native层，主动向ServiceManager进程查询AMS后，获取BpActivityManager代理对象，然后继续使用框架中的IPCThreadState跟Binder驱动交互，并没有替换掉libbinder.so。


其实，还可以更高级的玩法，连IPCThreadState这些框架通信代码也不使用， 彻底地去自定义Binder交互代码，类似于servicemanager的方式。可以自己封装ioctl()，直接talkWithDriver。TIM保活还有改进空间， 提供保活变种方案，这样的话，上面的调试代码也拦截不了其对flags修改为ONEWAY的过程。 即使如此，一切都在Control之中， 完全可以在Binder Driver中拦截再定位其策略， 玩得再高级也主要活动在用户态， 内核态的策略还是相对安全的， 此所谓“魔高一座，道高一尺”。

另外，通过增加上面的临时代码，再次多次实验对比，可以得出如下关系图：
史上最强Android保活思路：深入剖析腾讯TIM的进程永生技术_12.png

二度fork是指前面介绍了，fork后再fork，然后托孤，无论如何跟最初的进程都属于同一个group，有着级联被杀关系。

  • 1）杀掉Daemon进程，则MSF进程观察到会去拉起Daemon进程； 同时app_d1因为同一个group而被杀，则app_d2进程观察到也拉起Daemon进程，这就是双保险；
  • 2）杀掉app_d1进程， 则app_d2进程观察到会拉起MSF进程；
  • 3）直接force-stop进程， 则6个进程都会被杀，只是杀的过程并非所有进程同一时刻点被杀，而是有前后顺序，所以造成能自启。

6.8分析思路归纳


我们来回顾一下上面的过程：

  • 1）先有了初步分析过程中对一些常规套路的可能性的排除，并嗅到callingPid=0的异常举动；
  • 2）沿着蛛丝马迹，不断反复尝试杀进程，从中寻找更多的规律，不断地向自己提出疑问；
  • 3）结合signal，strace, traces，ps，binder，linux，kill等技能 不断地解答自己的疑惑。

解系统层的问题，更像是侦探破案的感觉，要有敏锐的嗅觉，抓住蛛丝马迹，加上”大胆猜想，小心验证“ , 终究能找到案件的真相。 此所谓”点动成线，线动成面，面动成体“， 从零星的点滴勾画出全方面立体化的真相。

归纳下，主要提出过这些疑惑：

  • 问题1：安全中心已配置了禁止TIM的自启动， 并且安全中心和Whetstone都有对进程自启动以及级联启动的严格限制， 为何会有漏网之鱼？
  • 问题2：startService()的callingPid怎么可能等于0？
  • 问题3：进程内的名叫“Thread-89”的线程具有什么特点，如何做到把进程杀掉？
  • 问题4：为何需要4个indicator文件？
  • 问题5： 这4个进程到达是什么如何相互监听的呢？
  • 问题6： app_d到底是如何创建出来？又是如何成为init进程的子进程的？
  • 问题7：为何单杀daemon，会牵连app_d进程被杀，这是什么原理？
  • 问题8：app_d是由daemon进程间接fork出来的， 会共享binder fd，所以即便daemon进程被杀，死亡回调也不会触发，这又是何触发的呢？
  • 问题9：TIM到底对Binder框架做了什么级别的修改？这4个互保进程，既然callingPid=0，有没有办法知道到底是由谁拉起谁的？

7、本文总结


总结一下TIM的保活技术要点，我们可以得出以下经验：

  • 1）通过flock的文件排它锁方式来监听进程存活状态
       1.1）先采用一对普通的进程Daemon和MSF相互监听文件的方式来获得对方进程是否存活的状态;
       1.2）同时再采用一对退孤给init进程的app_d进程相互监听文件的方式来获得对方进程是否存活的状态； 而这两个进程都有间接由Daemon和MSF进程所fork而来；双重保险。
  • 2）不采用系统框架中startService的Binder框架代码，而是自身在Native层通过自己去查询获取BpActivityManager代理对象， 然后自己实现startService接口，并修改为ONEWAY的binder调用，既增加分析问题的难度，也进一步隐藏自身策略；
  • 3）当监听进程死亡，则通过自身实现的StartService的Binder call去拉起对方进程，系统对于这种方式启动进程并没有拦截机制。

这种flock的方式至少比网上常说的通过循环监听的方式，要强很多。

比往常的互保更厉害的是TIM共有6个进程（说明：使用过程也还会创建一些进程），其中4个进程，形成两组互动进程，其中一组利用Linux进程托孤原理，可谓是隐藏得很深来互保，进一步确保进程永生。

当然，进程收到signal信号后，如果恰巧这四个进程在同一个时刻点退出，那么还是有概率会被杀。

不走系统框架代码，自己去实现启动服务的binder call也是一大亮点，不过还有更高级的玩法，直接封装ioctl跟驱动交互。之前针对这个问题，做过反保活方案，后来为了某些功能缘故又放开对这个的限制，这里就不再继续展开了。

（欢迎阅读本文的续篇：《Android进程永生技术终极揭密：进程被杀底层原理、APP对抗被杀技巧》）

附录：有关IM/推送的进程保活/网络保活方成的文章汇总


《应用保活终极总结(一)：Android6.0以下的双进程守护保活实践》
《应用保活终极总结(二)：Android6.0及以上的保活实践(进程防杀篇)》
《应用保活终极总结(三)：Android6.0及以上的保活实践(被杀复活篇)》
《Android进程保活详解：一篇文章解决你的所有疑问》
《Android端消息推送总结：实现原理、心跳保活、遇到的问题等》
《深入的聊聊Android消息推送这件小事》
《为何基于TCP协议的移动端IM仍然需要心跳保活机制？》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(进程保活篇)》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)》
《移动端IM实践：实现Android版微信的智能心跳机制》
《移动端IM实践：WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析》
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评论 20
2 楼: maobiwen Lv.1 5 年前 | 只看该作者
能直接出个杀不死的demo吗
3 楼: 天黑请闭嘴 Lv.2 5 年前 | 只看该作者
好吧，本来死心了，这下又可以继续折腾保活了 哈哈
4 楼: JackJiang Lv.9 精华之王 白金版主 终身成就 楼主 5 年前 | 只看该作者
引用：maobiwen 发表于 2020-01-13 11:33
能直接出个杀不死的demo吗

这主查对tim的成果进行研究分析，短时间直接出个demo没那么容易，可以想象的出来, tim专门负责这一块的人做了多少实验投入了多少时间
签名: 《长连接网关技术专题(十二)：大模型时代多模型AI网关的架构设计与实现》http://www.52im.net/thread-4831-1-1.html
5 楼: 小菜 Lv.1 5 年前 | 只看该作者
第一次回复，只因这篇文章太硬核了。
6 楼: JackJiang Lv.9 精华之王 白金版主 终身成就 楼主 5 年前 | 只看该作者
引用：小菜 发表于 2020-01-14 20:05
第一次回复，只因这篇文章太硬核了。

超硬，哈哈
签名: 《长连接网关技术专题(十二)：大模型时代多模型AI网关的架构设计与实现》http://www.52im.net/thread-4831-1-1.html
7 楼: 竟是大叔 Lv.1 5 年前 | 只看该作者
好吧，看得云里雾里  求Demo  
8 楼: DwayneZhang Lv.1 5 年前 | 只看该作者
楼主牛皮呀，腾讯也是狠。像TIM团队不能像手Q，微信一样，直接找国产系统厂商加白名单吗
9 楼: JackJiang Lv.9 精华之王 白金版主 终身成就 楼主 5 年前 | 只看该作者
引用：DwayneZhang 发表于 2020-01-18 17:06
楼主牛皮呀，腾讯也是狠。像TIM团队不能像手Q，微信一样，直接找国产系统厂商加白名单吗

微信和qq不需要他们去找，厂商会跪舔的。。。 普通的app相上白名单也不可能，除非是它们自家的或关系户的应用。
签名: 《长连接网关技术专题(十二)：大模型时代多模型AI网关的架构设计与实现》http://www.52im.net/thread-4831-1-1.html
10 楼: ywf.11 Lv.1 5 年前 | 只看该作者
只能说腾讯真的太狠了
11 楼: 金诚 Lv.1 5 年前 | 只看该作者
厉害厉害真的很全面
签名: 啊实打实大所大
12 楼: 凯得一逼 Lv.1 5 年前 | 只看该作者
引用：小菜 发表于 2020-01-14 20:05
第一次回复，只因这篇文章太硬核了。

强势
13 楼: 青柠檬不酸 Lv.1 4 年前 | 只看该作者
初次接触，直接看这么硬核的文章，有点蒙，慢慢研究
14 楼: JackJiang Lv.9 精华之王 白金版主 终身成就 楼主 4 年前 | 只看该作者
引用：青柠檬不酸 发表于 2020-07-01 16:52
初次接触，直接看这么硬核的文章，有点蒙，慢慢研究

从之前的文章看起，不要看终章，本文就属于终章的这种。
签名: 《长连接网关技术专题(十二)：大模型时代多模型AI网关的架构设计与实现》http://www.52im.net/thread-4831-1-1.html
15 楼: wangqi060934 Lv.1 4 年前 | 只看该作者
原文是2018年2月发表的，现在完全不适用了
16 楼: JackJiang Lv.9 精华之王 白金版主 终身成就 楼主 4 年前 | 只看该作者
引用：wangqi060934 发表于 2020-07-13 20:03
原文是2018年2月发表的，现在完全不适用了

还是乖乖看这篇吧：《Android保活从入门到放弃：乖乖引导用户加白名单吧(附7大机型加白示例)》
签名: 《长连接网关技术专题(十二)：大模型时代多模型AI网关的架构设计与实现》http://www.52im.net/thread-4831-1-1.html
17 楼: haizigg Lv.1 4 年前 | 只看该作者
貌似没什么用，趣清理保活方案谁有？有的话感谢大神发个demo，邮箱：847659598@qq.com
18 楼: wangqi060934 Lv.1 4 年前 | 只看该作者
引用：JackJiang 发表于 2020-07-13 20:04
还是乖乖看这篇吧：《Android保活从入门到放弃：乖乖引导用户加白名单吧(附7大机型加白示例)》

引导式的效用不大，用户不会仔细看的
19 楼: JackJiang Lv.9 精华之王 白金版主 终身成就 楼主 4 年前 | 只看该作者
引用：wangqi060934 发表于 2020-12-25 10:51
引导式的效用不大，用户不会仔细看的

不看那就怪不了程序员了。。
签名: 《长连接网关技术专题(十二)：大模型时代多模型AI网关的架构设计与实现》http://www.52im.net/thread-4831-1-1.html
20 楼: Rayman Lv.2 4 年前 | 只看该作者
这就是高手过招么？
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