Android Binder核心原理

本是古典何须时尚 2024-04-19 14:35 4阅读 0赞

Binder是Android的一种特色的跨进程的通信方式

##### 和AIDL的关系 #####

AIDL是封装了Binder的一种框架，使使用Binder，进行跨进程更加方便。

##### 为什么要学习Binder #####

例如startActivity，网络硬件各种服务，都使用到了跨进程的通讯，在系统层，Binder无处不在。

##### Binder的例子 #####

Binder相当于网络通讯中的路由器，只不过Binder是一个虚拟的设备  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70]

##### Binder的由来 #####

Linux内核以具备很多跨进程通讯方案  
1.管道，耗费性能  
2.共享内存，使多个进程可以访问同一块内存空间，管理混乱  
3.Socket适合于网络通讯，但对于进程间通讯，显然不适合  
…

那为什么还要用Binder?

1.  考虑安全性，本身就支持对通讯的双方进行身份的校验
2.  性能，效率比较高

##### Binder四个重要角色 #####

*  Server
 *  Client
 *  ServiceManager
 *  Binder驱动 (默认最大数是16，超过会阻塞，等待)  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

##### Binder四个重要角色 #####

*  IBinder:接口，代表了跨进程通讯的能力
 *  IInterface:代表Server端具备什么样的功能，什么样的能力，能提供哪些方法，对应的就是AIDL定义的接口
 *  Binder:继承自IBinder，是java实现类，在跨进程的时候，BInder驱动会自动进行Binder和BInderProxy的转换。
 *  Stub:AIDL会自动生成一个Stub类，继承自Binder，实现IInterface接口，是一个抽象类，具体的IInterface相关实现，需要开发者自己实现

##### Binder的优点 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

##### Binder驱动 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

##### Binder原理图 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

##### Binder通信机制完整流程 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

##### Binder流程 #####

*  打开Binder设备
 *  buffer创建 (用于进程间数据传递)
 *  开辟内存映射 (128K)
 *  ServiceManager启动
 *  打包Parcel中，数据写入Binder设备，copy\_from\_user
 *  服务注册，添加到链表svclist中
 *  定义主线程中的线程池
 *  循环从mIn和mOut中取出读写请求，发到Binder设备中

###### 来看下源码 ######

`frameworks/native/cmds/servicemanager.c`  
**打开binder设备文件**，返回文件描述符  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

然后在`/frameworks/native/cmds/servicemanager/binder.c`  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
打开binder设备驱动的时候，通过`mmap`开启内存的映射128K  
那什么时候调用了`mmap`呢 ? (**开辟内存映射**)

在`device google cuttlefish_kernel 4.4-x86_64/System.map`中

Android9.0在25306行，可以找到binder\_mmap  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
即，System.map启动的时候，开启了binder的mmap，开辟了内存映射

然后来看**ServiceManager的启动**  
在`/system/core/rootdir/init.rc`  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
然后来看**打包Parcel中**  
在`frameworks native libs binder IServiceManager.cpp`  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
会将service的信息打包到Parcel中，然后通过`remote->transact`往下一步进行传输

然后**数据怎么写入Binder设备**?  
来看`/frameworks /ative/libs/binder/IPCThreadState.cpp`  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
writeTransactionData:将Parcel中的信息封装成结构体写入  
waitForResponse:将设备写入到Binder当中，并且等待返回的结果

**服务是如何注册的?**  
在`frameworks/native/cmds/servicemanager.c`  
svc\_can\_register:做了权限的检查，是否有注册service的权限  
find\_svc:在svclist这个链表里去查找，看是否已被注册过  
`si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));`:没有注册过，那么就分配一个服务管理的结构svcinfo，并将其添加到svclist中  
`si->next = svclist;`:将代表该服务的结构插入到链表中来  
`binder_acquire(bs, handle);`:增加Binder的应用技术  
`binder_link_to_death(bs, handle, &si->death);`:如果该服务退出之后，那么就要通知ServiceManager  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]  
**定义主线程中的线程池**  
`frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp`  
定义主线程中的线程池，来进行不停地写不停地读的过程  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
**循环从mIn和mOut中取出读写请求，发到Binder设备中**  
pthread\_setspecific:将对象设为当前线程的私有  
mIn.setDataCapacity(256);mOut.setDataCapacity(256);: 输入输出各分配256字节，不断从mIn，mOut中来进行一些读写，然后发送到binder中来  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0V0aGFuQ28_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]

#### 其他 ####

[http://liuwangshu.cn/framework/binder/1-intro.html][http_liuwangshu.cn_framework_binder_1-intro.html]

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[http_liuwangshu.cn_framework_binder_1-intro.html]: http://liuwangshu.cn/framework/binder/1-intro.html