Binder机制总结笔记

Binder机制总结笔记

  1. 什么是Binder?

    Binder的Android特有的IPC通信机制。Android的四大组件Activity、Service、Broadcast、ContentProvider,不同的App等都运行在不同的进程内,他们之间的通信都需要依靠Binder完成。因此Binder在整个Android系统都有着一个举足轻重的地位。

  2. Binder的架构如下:

    Binder采用的是C/S的架构方式。组成部分主要是client、server、Binder驱动、servicemanager。

    framework层只是一层封装,为了上层方便调用native层的操作。主要的处理是有native层通过ioctl与内核进行通讯。

  3. Binder机制

    Binder机制主要是通过servicemanager进程代理,管理和注册服务。首先,服务器向servicemanager注册服务,这些服务最终会保存在内核中的binderproc列表中,同时servicemanager的servInfo中也会缓存一份。客户端需要和服务端进行通信时,首先通过sm获取服务端的引用,这些引用存储在servInfo中,拿到引用之后就可以将参数通过BinderProxy传到sm,然后通过系统调用copy_from_user传到内核中,此时客户端进入等待,内核将服务放到binderproc的TODO队列中,执行完之后通过copy_to_user拷贝到用户空间,然后BinderProxy会传给客户端。

  4. binder驱动

    Android是基于linux内核的。因此Android需要遵循linux内存访问的机制。用户空间和内核空间交互的唯一方式就是系统调用。Android使用一系列系统调用使得用户空间和内核空间进行交互。binder驱动提供了用户空间一个进程和另一个进程使用binder通信的基础,是负责binder通信内核的模块。

  5. binder进程和线程

    binder驱动中管理着一个全局的binderprocs链表,这个链表中的每一个binderproc结构都对应用户空间中的一个binder进程,每一个binder进程里面只有一个IProcessState对象,这是单例模式保证的。每个binder线程内部也只有一个IPCThreadState对象,也是单例保证的。binder驱动中也有与之相应的结构binder_thread,binderproc结构中的rb_root thread就记录所有binder进程中的binder_thread。

    每一个binder的server进程注册之后,内部都会有一个binder线程池,先注册一个binder的线程,之后server进程也可以注册新的线程,或者binder驱动检测到当前没有空闲的线程的时候,那就会在线程池中新注册一个线程。biner线程池都是有一个最大的线程限制数目,默认是16个线程。

  6. servicemanager启动

    sm是读取init.rc配置文件启动的,通过调用binderOpen系统调用创建binderprocs链表,然后循环调用binderLooper不断处理共享内存中的数据。

  7. servicemanager注册服务

    某个service注册服务,调用addService函数。sm通过BC_TRANSACTION将ADD_SERVICE传到内核中,binder驱动将事务添加到TODO 列表中,此时注册服务的线程waitForResponse进入等待。Binder驱动收到命令之后,向servicemanager的事务队列中插入一条事务,这个事务就是创建一个binder_node并且插入到binderprocs中。执行完之后BR_TRANSACTION命令通知sm执行完成,sm将已注册的服务添加到servInfo中,通过BR_REPLY唤醒等待的线程。

  8. sm获取服务

    获取服务类似于注册服务的相反的过程。客户端通过getService函数获取服务,sm通过BC_TRANSACTION将CHECK_SERVICE的命令发给内核中,插入到sm的事务队列中,此时获取服务的队列进入等待。驱动收到的获取服务的命令之后,向sm发送BR_TRANSACTION查询已注册的服务,查到则返回,没有则再次查找。

  9. 完整的通信过程

    首先通过sm获取服务端的BinderProxy,通过BinderProxy将函数的参数和标识传递到内核中,Binder驱动会插入一条TODO事务,等执行之后,再将结果返回到用户空间,之后唤醒线程的等待,通信结束。

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