GameBench 获取任意三方 app FPS 实现猜想

Hly_Coder
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概述

由手机性能评测--3D场景可以知道，要想获取surfaceflinger中的fps值，要么是SHELL权限，要么就是拥有android.Manifest.permission.DUMP权限的应用（系统应用）。但是作为一个三方app，GameBench却可以获得任意程序的fps值，着实让人觉得不明觉厉。以下是运行时的截图，跑的是Unity3d写的demo。


分析

因为只有2条路可以拿到fps值，而DUMP权限那条是根本行不通的，因为三方app是不可能有系统签名的何况还是这么多个系统。所以真相应该只有一个，就是通过shell权限那条路拿到的。

进程分析

一个三方app如何能以shell权限运行呢？答案当然是： 不可能
想要获取进程之间的秘密，还是先让我们来看看启动GameBench后，多了哪些进程吧。
在运行GameBench前，使用命令adb shell ps | tee xxx/xxx/before.pid将所有的进程信息保存到before.pid文件中
然后在打开GameBench，并启动我们的Unity3d demo，当fps显示出来后再使用命令adb shell ps | tee xxx/xxx/after.pid保存所有的进程信息
然后使用对比工具BeyondCompare对比前后2支文件，接下来就是见证奇迹的时刻。
除了多了我们的Unity3d进程外，还多了如下的一个进程

shell     9007  1     18652  3992  ffffffff f74bd9ac S /data/local/tmp/gbhelperdaemon

是不是很激动？让我们来看看这个gbhelperdaemon是什么东西

gbhelperdaemon

从名字看，这应该是一个daemon程序，gb就是gamebench的缩写
我们知道它的位置在/data/local/tmp/ 我们先看看它是什么

  1. 首先查看权限
    ls -l /data/local/tmp/gbhelperdaemon
    输出结果如下

    -rwxrwxrwx shell    shell       34276 2016-08-23 15:13 gbhelperdaemon

    注意：这里是777的权限，并且owner和group都是shell

  2. 先使用如下命令将gbhelperdaemon pull出来

    adb pull /data/local/tmp/gbhelperdaemon xxx/xxx/
  3. 查看它的格式
    file xxx/xxx/gbhelperdaemon
    输出结果如下
    /home/hly/work/gbhelperdaemon: ELF 32-bit LSB shared object, ARM, version 1 (SYSV), 
dynamically linked (uses shared libs), stripped
    可以看出这是一个32位的ELF文件
  4. 以文本的方式编辑该文件，给出部分重要截图

    gb_efl_screenshot.png



    gb_efl_screenshot2.png


    这里有4个关键的地方已经用红色对话框标示出来。这个ELF文件应该至少会做3件事，首先开启了一个线程，然后使用了socket或者pipe来进行RPC。RPC传递的数据就是使用的dumpsys surfaceflinger --latency
  5. gen.sh
    查看/data/local/tmp/目录 ，你还会发现多了一个文件叫做gen.sh，内容很简单
    #!/bin/sh
/data/local/tmp/gbhelperdaemon &

推测

综上所述，gamebench的实现原理应该是这么的

  • 首先将gen.sh和gbhelperdaemon push到手机里面
  • 运行gen.sh脚本来启动daemon程序（或者直接启动daemon程序）
  • daemon程序会一直运行，并且等待其他socket来连接以便发送数据
  • 当我们运行gamebench这个app的时候，app会和daemon程序建立连接
  • 因为gbhelperdaemon 是拥有shell权限的，所以可以使用dumpsys surfaceflinger --latency来获取数据并计算出fps
  • 建立连接后，daemon程序会将获得的数据发送到我们的app端，app再显示出来。

疑问

那gen.sh和gbhelperdaemon是何时被放入到手机里面的呢？
还记得第一次运行gamebench时，（gamebench setup,看视频需翻墙）会提示让你先运行一个gamebench的桌面程序吗？
那个程序应该就是把脚本和elf文件放进了手机里面，并且启动了daemon程序。

验证

  1. 杀掉/data/local/tmp/gbhelperdaemon进程
    当正常运行gamebench的时候，杀掉gbhelperdaemon进程后，gamebench的fps一直显示为60。所以app是没办法获得fps数据，只能是daemon进程传递过来的
  2. 关掉gamebench app直接运行gen.sh，会得到如下结果


    可以看出来，daemon是一直在等待connection的
  3. 杀掉daemon，打开app
    当杀掉damon运行app的时候，会让你把手机连接电脑运行gb的一个桌面程序，才能继续运行。
    这个时候直接执行
    sh /data/local/tmp/gen.sh
    开启deamon程序，就可以不用再运行gb的桌面程序，并且会有如下的一些log输出

总结

gamebench的这种工作方式，不仅仅可以拿到fps还能拿到全部shell权限能访问的信息。运行在界面上的app就只是相当于一个外壳，包装的是shell。

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