Service Manager
上篇文章android binder机制之--（我是binder）介绍了binder机制的概念，特点，应用模式和框架组成，这篇文章我们来介绍一下Android系统Binder机制的服务总管--Service Manager，service Manager在android binder机制中的低位那是相当重要了，所有的Server（System Server）都需要向他注册，应用程序需要向其查询相应的服务。
Service Manager这么厉害，那也不是谁都能成为这位大管家的。要想成为Service Manager，那自然要有两把刷子，下面就来分析这位服务管家是如何诞生的。我这里没有画出流程图，所以只能以代码展示出来了，因为每个文件都有很多代码，所以我只贴出重要的部分，说到哪里，就贴出哪里的代码，（你也可以参考源码来分析）这样会更容易理解所说的内容。在Android系统中，Service Manager的源码位于：
frameworks\base\cmds\servicemanager\service_manager.c
int main(int argc, char **argv)
{
struct binder_state *bs;/*定义一个binder驱动结构表示驱动状态的一个数据结构，里面记录了打开驱动的句柄即文件描述符，分配的内存空间以及内存空间的大小。*/
void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER; /*服务管理进程的句柄被定义为0，如下所示：#define BINDER_SERVICE_MANAGER ((void*) 0)*/
bs = binder_open(128*1024);
if (binder_become_context_manager(bs)) {
LOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
return -1;
}
svcmgr_handle = svcmgr;
binder_loop(bs, svcmgr_handler);
return 0;
}
没错，你看到了，这就是传说中的main函数，这说明ServiceManager就是一个进程，如果你不相信，在android的启动脚本init.rc里，我们可以找到答案：
service servicemanager /system/bin/servicemanager #一个系统服务服务
user system #用户
critical
onrestart restart zygote
onrestart restart media
上面的启动代码说明ServiceManager是Android的核心程序，可执行文件就是/system/bin/servicemanager，开机后就会自动运行。main函数是一个进程的入口，下面就让我从进程的入口出分析这段代码吧！我们以函数的调用流程为主线，来介绍Service Manager，会列出主要数据结构的定义。
（1）binder_open()
我们看到它先调用binder_open（）函数，这个函数的主要功能：打开binder设备（/dev/binder），然后将该文件映射到内存中，并返回这块内存的首地址。这样我们就可以像操作内存一样，来操作这个文件了。
struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize)
{
struct binder_state *bs;
bs = malloc(sizeof(*bs)); /*向系统申请分配指定size个字节的内存空间。返回类型是 void* 类型。void* 表示未确定类型的指针。void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针。*/
if (!bs) {
errno = ENOMEM;
return 0;
}
bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR); /*打开/dev/binder设备节点，返回一个文件描述符，这个描述符很重要，在后面的通讯中会频繁用到*/
if (bs->fd < 0) {
fprintf(stderr,"binder: cannot open device (%s)\n",
strerror(errno));
goto fail_open;
}
bs->mapsize = mapsize;
bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
/*将一个文件或者其它对象映射进内存，NULL表示映射区的开始地址；mapsize 表示映射区的长度；PROT_READ为期望的内存保护标志，表示页内容可以被读取；MAP_PRIVATE 为指定映射对象的类型；bs->fd表示有效的文件描述符；0表示被映射对象内容的起点。*/
if (bs->mapped == MAP_FAILED) {
fprintf(stderr,"binder: cannot map device (%s)\n",
strerror(errno));
goto fail_map;
}
/* TODO: check version */
return bs;
fail_map:
close(bs->fd);// 关闭文件句柄关闭文件描述符
fail_open:
free(bs);//释放内存
return 0;
}
binder_state是表示驱动状态的一个数据结构，里面记录了打开驱动的句柄即文件描述符，分配的内存空间以及内存空间的大小。我们看看它的定义：
frameworks\base\cmds\servicemanager\binder.c
struct binder_state
{
int fd; //设备文件描述符
void *mapped; //文件映射的内存地址
unsigned mapsize; //文件映射内存的大小
};
（2）binder_become_context_manager（）
就是这个函数使他自己变为了android binder机制的服务管家，其代码如下：
frameworks\base\cmds\servicemanager\binder.c
int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);
/*发送设置服务管家的命令到binder驱动，binder驱动做相应的处理，使其成为服务大管家，这里对binder的驱动部分不做详细介绍了*/
}
binder.c文件也是framework框架的内容，它是与binder驱动交互的接口。
这个函数通知binder kernel驱动程序这个进程将作为System Service Manager，使它自己变为了Server管理者，告诉Binder Kernel驱动程序这是一个服务管理进程。ioctl函数对BINDER_SET_CONTEXT_MGR的具体底层操作不做详细介绍，我们只要知道驱动为我们做了什么事就好：设置驱动中的全局变量binder_context_mgr_uid为当前进程的uid，并初始化一个binder_node赋值给全局变量binder_context_mgr_node。完成了注册Service Manager的工作。
（3）binder_loop()
从上一篇文章可以看出Service Manager是一个系统守护进程，作为一个Server大总管，本身也是一个server，它管理着系统的各个服务。
既然是一个server就要时刻准备为客户端提供服务，可不能忘了自己的责任那！它负责监听是否有其他程序向其发送请求，如果有请求就响应。每个服务都要在ServiceManager中注册，而请求服务的客户端去ServiceManager请求服务。要是Service Manager能调用一个循环函数进入到循环状态，再提供一个回调处理函数，用于处理不同的请求那就好了!
没错，这个服务大管家就是这么干的，Binder_loop()就是这个守护进程的核心—循环体，而svcmgr_handler（）就是这个回调函数。
这里多说一句，有木有想过服务端和客户端是怎么与Service Manager通讯，请求服务的呢？实际上它们需要在自己进程中创建一个服务代理，才能与服务管家通讯，那么客户端（对于Serivce Manger来说，我们所说的）怎样它的才能怎样生成他的服务代理对象呢？答案是binder设备（/devbinder）为每一个服务维护一个句柄，调用binder_become_context_manager函数变为“Server大总管”的服务，他的句柄永远是0，是一个“众所周知”的句柄，这样每个程序都可以通过binder机制在自己的进程空间中创建一个Service Manager代理对象了。其他的服务在binder设备在设备中的句柄是不定的，需要向“Server大总管”查询才能知道。
void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
int res;
struct binder_write_read bwr; //一个读写数据结构
unsigned readbuf[32];
bwr.write_size = 0;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = 0;
readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER; //控制命令
binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned));
for (;;) {
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;
//通过设备描述符，将数据发给binder驱动
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
if (res < 0) {
LOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
break;
}
//解析驱动发来的数据，调用回调函数func
res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);
if (res == 0) {
LOGE("binder_loop: unexpected reply?!\n");
break;
}
if (res < 0) {
LOGE("binder_loop: io error %d %s\n", res, strerror(errno));
break;
}
}
}
Binder_loop()中传递了一个回调函数，这个回调函数在binder_parse()函数中被调用，用来处理驱动发来的消息，消息的解析这里就不介绍了，我们重点看看这个回调函数都干了什么？
int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
struct binder_txn *txn,
struct binder_io *msg,
struct binder_io *reply)
{
……
……
switch(txn->code) {
case SVC_MGR_GET_SERVICE://获取服务的请求，来自客户端
case SVC_MGR_CHECK_SERVICE://查找服务的请求，来自客户端
s = bio_get_string16(msg, &len);
ptr = do_find_service(bs, s, len);//查找服务
if (!ptr)
break;
bio_put_ref(reply, ptr);
return 0;
case SVC_MGR_ADD_SERVICE://添加系统服务的请求，自然是来自系统服务
s = bio_get_string16(msg, &len);
ptr = bio_get_ref(msg);
if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid))
return -1;
break;
case SVC_MGR_LIST_SERVICES: {
unsigned n = bio_get_uint32(msg);
si = svclist;
……
｝
……
return 0;
}
从上面的代码很容易看出，守护进程（服务管家）循环从binder设备文件读取数据，然后解析并响应请求，包括服务端的添加服务请求和客户端的查询，获取服务的请求。现在有两个主要的调用分支，应该先说那个？是先有蛋还是先有鸡？咱不去讨论，那是现有服务端，还是现有客户端呢？一般来说，系统会先启动服务，服务向管家请求注册服务，然后才有客户端的服务请求。不过，还是有服务端没了，客户端还是存在的情况，最多查询不到呗！咱也不必纠结，还是按照一般思路来讲解吧！
1）do_add_service()
int do_add_service(struct binder_state *bs,
uint16_t *s, unsigned len,
void *ptr, unsigned uid)
{
struct svcinfo *si;
if (!ptr || (len == 0) || (len > 127))
return -1;
if (!svc_can_register(uid, s)) { //查看该服务是否有注册权限
LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - PERMISSION DENIED\n",
str8(s), ptr, uid);
return -1;
}
si = find_svc(s, len); //在服务列表中查找服务，查看该服务是否已经注册
if (si) {
if (si->ptr) {
LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - ALREADY REGISTERED\n",
str8(s), ptr, uid);
return -1; //如果已经注册，拒绝添加
}
si->ptr = ptr;
} else {
si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));
if (!si) {
LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - OUT OF MEMORY\n",
str8(s), ptr, uid);
return -1;
}
si->ptr = ptr;
si->len = len;
memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));
si->name[len] = '\0';
si->death.func = svcinfo_death;
si->death.ptr = si;
si->next = svclist; /*svclist就是服务管家维护的服务列表，它是一个全局变量，这里完成服务在服务链表中添加的操作*/
svclist = si;
}
binder_acquire(bs, ptr);
binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);
return 0;
}
我们看到这个函数，首先检查是否有权限注册service，没权限就对不起了，出错返回；然后检查是否已经注册过，注册过的service将不能再次注册。然后构造一个svcinfo对象，并加入一个全局链表中svclist中。最后通知binder设备：有一个service注册进来。
2）do_find_services()
void *do_find_service(struct binder_state *bs, uint16_t *s, unsigned len)
{
struct svcinfo *si;
si = find_svc(s, len);
// LOGI("check_service('%s') ptr = %p\n", str8(s), si ? si->ptr : 0);
if (si && si->ptr) {
return si->ptr;
} else {
return 0;
}
}
Do_find_services()函数中调用了find_svc()，find_svc()函数定义如下：
struct svcinfo *find_svc(uint16_t *s16, unsigned len)
{
struct svcinfo *si;
for (si = svclist; si; si = si->next) {
if ((len == si->len) &&
!memcmp(s16, si->name, len * sizeof(uint16_t))) {
return si;
}
} //在服务链表中循环查找特定服务
return 0;
}
在Service Manager维护的服务链表中，查找指定服务的名字和大小，如果找到，返回对应的svcinfo结构的一个指针，否则，返回空。
本文只是简单分析了一下Service Manager，更多的细节没有设计，只是从整体框架进行了简略的分析，如果要详细了解，请参考源码。在后面，我们会继续分析Android binder机制之--（我是系统服务server）。