android binder（二）应用层编程实例

一、binder驱动浅析

从上图看出，binder的通讯主要涉及三个步骤。

• 在 Binder Server 端定义好服务，然后向 ServiceManager 注册服务
• 在 Binder Client 中向 ServiceManager 获取到服务
• 发起远程调用，调用 Binder Server 中定义好的服务

整个流程都是建立在 Binder 驱动提供的跨进程调用能力之上，bingde驱动的实现比较复杂，现阶段我们先以黑盒的方式去了解它：

Binder 是一个 Linux 字符驱动，对外提供了以下函数供应用程序使用：

• open()，用于打开 binder 驱动，返回 Binder 驱动的文件描述符
• mmap()，用于在内核中申请一块内存，并完成应用层与内核层的虚拟地址映射
• ioctl，在应用层调用 ioctl 向内核层发送数据或者读取内核层发送到应用层的数据：

ioctl(文件描述符,ioctl命令,数据)

文件描述符是在调用 open 时的返回值，ioctl 命令和第三个参数"数据"的类型是相关联的，具体如下：

ioctl命令	数据类型	函数动作
BINDER_WRITE_READ	struct binder_write_read	应用层向内核层收发数据
BINDER_SET_MAX_THREADS	size_t	设置最大线程数
BINDER_SET_CONTEXT_MGR	int or flat_binder_object	设置当前进程为ServiceManager
BINDER_THREAD_EXIT	int	删除 binder 线程
BINDER_VERSION	struct binder_version	获取 binder 协议版本

二、安卓提供的封装

servicemanager - OpenGrok cross reference for /frameworks/native/cmds/servicemanager/

在 frameworks/native/cmds/servicemanager 目录下的 binder.c 和 bctest.c 针对应用编写的需求，对open mmap ioctl 等基本操作做了封装，提供了以下几个函数：

• binder_open：用于初始化 binder 驱动
• binder_become_context_manager：设置当前进程为 ServiceManager
• svcmgr_lookup：用于向 ServiceManager 查找服务
• svcmgr_publish：用于向 ServiceManager 注册服务
• binder_call：用于发起远程过程调用
• binder_loop：进入循环，在循环中，获取和解析收到的 binder 数据

三、ServiceManager 源码分析

• 打开 Binder 驱动
• 告知驱动自身为 service manager
• 循环处理
  • 从驱动读取数据
  • 解析数据并调用
    • 处理service端的注册服务请求：其实就是在一个链表记录服务名
    • 处理client获取服务请求：
      • 在链表查询服务
      • 返回 server 进程的 handle

service_manager.c
    binder_open //打开 Binder 驱动
    binder_become_context_manager //告知驱动自身为 service manager
    binder_loop
        binder_parse //从驱动读取数据并解析
        svcmgr_handler//根据不同的命令，进入不同的处理流程
            do_add_service //添加服务
            do_find_service//获取服务

四、编写自定义service代码

参考代码：bctest.c - OpenGrok cross reference for /frameworks/native/cmds/servicemanager/bctest.c

1、主流程：

• 打开binder驱动
• 注册服务
• 进入loop，等待client请求服务

2、消息处理流程

当 client 发起远程调用时，server 端会收到数据，并将这些数据传递给服务回调函数，这个回调函数需要我们自己来定义：也就是binder_loop(bs, test_server_handler)传入的test_server_handler函数。

3、服务处理流程：hello_service_handler

我们在注册服务的时候，传入了一个func handle， hello_service_handler。当收到client请求服务的时候，会进入这个函数进行处理。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <linux/types.h>
#include<stdbool.h>
#include <string.h>

#include "binder.h"

#define LOG_TAG "BinderServer"
#include <log/log.h>

#define HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO     1
#define HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO_TO  2


void sayhello(void)
{
	static int cnt = 0;
	//fprintf(stderr, "say hello : %d\n", ++cnt);
    ALOGW("say hello : %d\n", ++cnt);
}


int sayhello_to(char *name)
{
	static int cnt = 0;
	//fprintf(stderr, "say hello to %s : %d\n", name, ++cnt);
    ALOGW("say hello to %s : %d\n", name, ++cnt);
	return cnt;
}



int hello_service_handler(struct binder_state *bs,
                   struct binder_transaction_data_secctx *txn_secctx,
                   struct binder_io *msg,
                   struct binder_io *reply)
{
    struct binder_transaction_data *txn = &txn_secctx->transaction_data;

	/* 根据txn->code知道要调用哪一个函数
	 * 如果需要参数, 可以从msg取出
	 * 如果要返回结果, 可以把结果放入reply
	 */

	/* sayhello
	 * sayhello_to
	 */
	
    uint16_t *s;
	char name[512];
    size_t len;
    //uint32_t handle;
    uint32_t strict_policy;
	int i;


    // Equivalent to Parcel::enforceInterface(), reading the RPC
    // header with the strict mode policy mask and the interface name.
    // Note that we ignore the strict_policy and don't propagate it
    // further (since we do no outbound RPCs anyway).
    strict_policy = bio_get_uint32(msg);

    switch(txn->code) {
    case HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO:
		sayhello();
		bio_put_uint32(reply, 0); /* no exception */
        return 0;

    case HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO_TO:
		/* 从msg里取出字符串 */
		s = bio_get_string16(msg, &len);  //"IHelloService"
		s = bio_get_string16(msg, &len);  // name
		if (s == NULL) {
			return -1;
		}
		for (i = 0; i < len; i++)
			name[i] = s[i];
		name[i] = '\0';

		/* 处理 */
		i = sayhello_to(name);

		/* 把结果放入reply */
		bio_put_uint32(reply, 0); /* no exception */
		bio_put_uint32(reply, i);
		
        break;

    default:
        fprintf(stderr, "unknown code %d\n", txn->code);
        return -1;
    }

    return 0;
}

int test_server_handler(struct binder_state *bs,
                struct binder_transaction_data_secctx *txn_secctx,
                struct binder_io *msg,
                struct binder_io *reply)
{
    struct binder_transaction_data *txn = &txn_secctx->transaction_data;
	
    int (*handler)(struct binder_state *bs,
                   struct binder_transaction_data *txn,
                   struct binder_io *msg,
                   struct binder_io *reply);

	handler = (int (*)(struct binder_state *bs,
                   struct binder_transaction_data *txn,
                   struct binder_io *msg,
                   struct binder_io *reply))txn->target.ptr;
	
	return handler(bs, txn, msg, reply);
}


int main(int argc, char **argv)
{
    struct binder_state *bs;
    uint32_t svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;
    uint32_t handle;
	int ret;

    
    //打开驱动
    bs = binder_open("/dev/binder", 128*1024);
    if (!bs) {
        fprintf(stderr, "failed to open binder driver\n");
        return -1;
    }

	//添加服务
	ret = svcmgr_publish(bs, svcmgr, "hello", hello_service_handler);
    if (ret) {
        fprintf(stderr, "failed to publish hello service\n");
        return -1;
    }
    
    binder_loop(bs, test_server_handler);

    return 0;
}

五、编写自定义client 代码

编写 Client 程序的主要流程如下：

• open binder 驱动
• 向service manager查询服务，获取到服务的句柄 handle
• 通过 handle 调用远程调用函数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <linux/types.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>
#include "binder.h"

#define HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO     1
#define HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO_TO  2

int g_handle = 0;
struct binder_state *g_bs;

void sayhello(void)
{
    unsigned iodata[512/4];
    struct binder_io msg, reply;

	/* 构造binder_io */
    bio_init(&msg, iodata, sizeof(iodata), 4);
   

	/* 放入参数 */
    bio_put_uint32(&msg, 0);  // strict mode header
    bio_put_string16_x(&msg, "IHelloService");

	/* 调用binder_call */
    if (binder_call(g_bs, &msg, &reply, g_handle, HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO))
        return ;
	
	/* 从reply中解析出返回值 */
    binder_done(g_bs, &msg, &reply);
	
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    struct binder_state *bs;
    uint32_t svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;
	int ret;

    bs = binder_open("/dev/binder", 128*1024);
    if (!bs) {
        fprintf(stderr, "failed to open binder driver\n");
        return -1;
    }

    g_bs = bs;

	/* get service */
	g_handle = svcmgr_lookup(bs, svcmgr, "hello");
	if (!g_handle) {
        return -1;
	} 

    //调用服务
    sayhello();

}

六、梳理（待整理）

ref：

https://juejin.cn/post/7214342319347712057

Android系统--Binder系统具体框架分析(一) - lkq1220 - 博客园

https://juejin.cn/post/7210245482861264955

第5课第1节_Binder系统_C程序示例_框架分析_哔哩哔哩_bilibili

XRefAndroid - Support AOSP 15.0 AndroidXRef & OpenHarmony 5.0

【Android ServiceManager】从源码入手，剖析ServiceManager是如何处理客户端的请求的？_bnservicemanager 源码实现-CSDN博客

https://cs.android.com/android/platform/superproject/main