Android（二）Binder 进程间通讯

目录

• 什么是 Binder ？
• Binder 架构
• Binder 机制
• Binder 驱动
• ServiceManager
• 通过 ServiceManager 注册服务
• 完整通信过程

内容摘自：一篇文章了解 Android Binder 进程间通讯机制

什么是 Binder ？

Binder 是 Android 系统进程间通信（IPC）的一种方式。译文为 “粘合剂” ，它的作用也和粘合剂一样，将系统中各个组件（如四大件）粘合到了一起，是各个组件之间的桥梁。

Binder 架构

• Binder 通信采用 C/S 架构。
• Binder 在 framework 层进行了封装，通过 JNI 技术调用 Native 层的 Binder 架构
• Binder 在 Native 层以 ioctl 的方式与 Binder 驱动通讯

Binder 机制

1. 首先要注册服务端，服务端通过 ServiceManager 注册服务
   1. 向 Binder 驱动的全局链表 binder_procs 中插入服务端的信息
   2. 向 ServiceManager 的 svcinfo 列表中缓存一下注册的服务

      svcinfo 列表保存了所有已注册服务的信息

2. 客户端获取服务，拿到服务的代理（也可以理解为引用）

   获取方式：通过 ServiceManager 从 svcinfo 列表中查询，返回服务端的代理

3. 通过 BinderProxy 将客户端请求参数发送给 ServiceManager
4. 通过共享内存的方式使用内核方法 copy_from_user() 将参数拷贝到内核空间
5. 客户端进入等待状态，Binder 驱动向服务端的 todo 列表中添加一条事务，执行完成之后把执行结果通过 copy_to_user() 将内核的结果拷贝到用户空间
6. 唤醒等待的客户端，把结果响应返回

Binder 驱动

先了解一些基本概念。

系统调用
用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用。

内核态/用户态
当一个进程（任务）执行系统调用而进入内核代码中执行时，就称进程处于内核运行态，简称内核态。此时处理器处于最高特权级（0级）的内核代码中运行。
当进程执行用户自己的代码时，称其处于用户运行态，简称用户态，此时处理器处于最低特权级（3级）的用户代码中运行

驱动
驱动程序一般指的是设备驱动程序（Device Driver），是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作；

如上图：

• 户空间中的 binder_open()，binder_mmap()，binder_ioctl()等方法通过 system call 来调用内核空间 Binder 驱动中的方法。
• 内核空间与用户空间通过 copy_from_user()，copy_to_user() 这两个内核方法来完成用户空间与内核空间内存的数据传输。
• Binder 驱动中有一个全局链表 binder_procs 保存服务端的进程信息

ServiceManager

通过 ServiceManager 可以与 Binder 驱动进行通讯。

ServiceManager的作用很简单：提供注册服务和查询服务的功能。

下图为 ServiceManager 启动的过程。

• ServiceManager 分为 framework 层和 native 层，framework 层只是对 native 层进行了封装，方便调用。
• 系统开机时，init 进程解析 init.rc 文件调用 service_manager.c 中的 main() 方法启动 ServiceManager 服务。
• ServiceManager 启动步骤：
  1. 打开驱动创建全局链表 binder_procs
  2. 将自己当前进程信息保存到 binder_procs 链表
  3. 开启 loop 不断处理共享内存中的数据

通过 ServiceManager 注册服务

1. 注册服务端：通过 ServiceManager 的 addService() 方法注册服务
2. ServiceManager 向 Binder 驱动发送 BC_TRANSACTION 命令（binder client）并携带 ADD_SERVICE_TRANSACTION命令。同时，注册服务的线程进入等待状态，waitForResponse()
3. Binder 驱动收到请求，向 ServiceManager 的 todo 队列里面添加一条事务：创建服务端进程 binder_node 信息并插入到 binder_procs 链表中
4. 事务处理完，发送 BR_TRANSACTION 命令，ServiceManager 收到命令后向 svcinfo 列表添加已经注册的服务。
5. 发送BR_REPLAY（binder replay）唤醒等待的线程，通知注册成功。

完整通信过程

1. 通过 ServiceManager 获取到服务端的 BinderProxy 代理对象，通过调用 BinderProxy 将参数、方法标识（例如：TRANSACTION_test）传给 ServiceManager，同时客户端线程进入等待状态。
2. ServiceManager 将用户空间的参数等请求数据复制到内核空间
3. 向服务端插入一条执行执行方法的事务
4. 事务执行完通知 ServiceManager 将执行结果从内核空间复制到用户空间，并唤醒等待的线程，响应结果，通讯结束。