Android Binder 机制详解

时间：2024-04-03 09:13:12

关于Binder的作用和历史来源此处就不讲了，大家可以百度到更详细的文章。
本文此处主要是讲一下 Binder 通信的原理。

一、Android Binder 原理

Android Binder 主要是分为IPC 和 RPC 两个：

IPC：进程内的通信（比如：管道，FIFO命名管道，消息队列，信号量，共享内存）。

比如 在进程内的A 要发送给进程 内的B ，使用IPC 发送就可以了。
（ps: 关于IPC详细的实现方法，此处就不讲了，我刚刚在网上找到一篇写的不错的博文：https://www.cnblogs.com/CheeseZH/p/5264465.html）

RPC：进程间的通信，远程过程调用，RPC是在IPC 的基础上进行封装的（IPC是基础）。

比如进程A 要发送数据 给进程B控制其中的LED，主要目的是控制LED，因为进程A是没有办法直接调用B种的LED控制函数，
因此通信过程就是： 进程A 讲要发送的数据进行封装，然后通过RPC发送给进程B，由进程B来解析数据，并相应的控制LED。

Android Binder 机制详解

IPC是基础，用于负责数据传输

我们知道数据传输存在三大基础： 源、目的、数据本身

拿前面的例子举例：
源就：就是 进程A
目的：就是 进程B
数据：就是一个buffer，数据格式由双方共同约定好

但问题来了，
Question 1、进程A 如何知道应该像那个进程B 进行访问，比如A像控制声音又应该向哪个进程B访问呢？
Answer ：
因此，要解决这个问题，就需要如下的流程：
首先，进程 B 就要向Servicemanager 注册服务 ，
接下来，进程A 向Servicemanager 查询相应的服务，得到一个handler，这个handler 就是指向进程 B
此时进程A就获取到了 进程B 的handler。

但问题来了，
Question 2、进程A应该调用 Handler (进程B) 中的哪个函数呢？如何实现传参和接受返回值？
Answer ：
调用哪个函数： 在进程A中，对进程B 中的函数进行编号
传递参数，及返回值：通过 IPC的 buff 来传输，格式由双方约定好

通过前面两个问题，我们实际上就已经将一个简单的Android Binder 模型给构建出来了。

我们用图将前面所有的文字描述形象的画出来：
Android Binder 机制详解

结合前面的分析，我们可以来猜想下Client、ServiceManger、Binder驱动、Server 的各自的工作事什么，
针对上面的图，我们再来做一个放大版的：
Android Binder 机制详解

二、 代码具体调用过程：

Android 源码 在目录 Frameworks/native/cmds/servicemanager/
里面包含了： service_manager.c、bctest.c、binder.c（binder.c是封装好的C库，后续可以通过它来写client和service程序）

1. service_manager 处理过程

// frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c
// Android.bp文件内容如下
cc_binary {
    name: "servicemanager",
    defaults: ["servicemanager_flags"],
    srcs: [
        "service_manager.c",
        "binder.c",
    ],
    shared_libs: ["libcutils", "libselinux"],
    init_rc: ["servicemanager.rc"],
}

cc_binary {
    name: "vndservicemanager",
    defaults: ["servicemanager_flags"],
    vendor: true,
    srcs: [
        "service_manager.c",
        "binder.c",
    ],
    cflags: [
        "-DVENDORSERVICEMANAGER=1",
    ],
    shared_libs: ["libcutils", "libselinux_vendor"],
    init_rc: ["vndservicemanager.rc"],
}
//可以看出，基于同一份代码，分别编译出了 servicemanager 和 vndservicemanager 两个可执行程序。

//ServiceManger 是被 Init 启动的：
# frameworks/native/cmds/servicemanager/servicemanager.rc
service servicemanager /system/bin/servicemanager
    class core animation
    user system
    group system readproc
    critical

# frameworks/native/cmds/servicemanager/servicemanager.rc
service vndservicemanager /vendor/bin/vndservicemanager /dev/vndbinder
    class core
    user system
    group system readproc
在service_manager.c 中
// frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c
int main(int argc, char** argv)
{
    struct binder_state *bs;
    char *driver;

    if (argc > 1) {
        driver = argv[1];  //  /dev/vndbinder
    } else {
        driver = "/dev/binder";
    }

    //1. Binder Open 打开Binder 驱动程序
    bs = binder_open(driver, 128*1024);

    //2. 注册为 context manger，告诉驱动它是 Service_Manager
    if (binder_become_context_manager(bs)) {
        ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    //3. 进入 binder_loop 循环，等待请求，该循环的作用为读取binder数据，解析数据，处理数据
    binder_loop(bs, svcmgr_handler);
   		// ====>
   		a. 解析数据，处理数据
   			bwr.read_buffer = (uintptr_t) readbuf;
	        res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
	        res = binder_parse(bs, 0, (uintptr_t) readbuf, bwr.read_consumed, func);
	        	====>
	        		ret = binder_wait_for_work(thread, wait_for_proc_work);
					// 在while 死循环中，通过 binder_has_work_ilocked 定时检查是否由任务需要处理
						for (;;) {
					        prepare_to_wait(&thread->wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
					        if (binder_has_work_ilocked(thread, do_proc_work))
					            break;
					        if (do_proc_work)
					            list_add(&thread->waiting_thread_node,
					                 &proc->waiting_threads);
					        binder_inner_proc_unlock(proc);
					        schedule();
					        binder_inner_proc_lock(proc);
					        list_del_init(&thread->waiting_thread_node);
					    }
		b. 处理 svcmgr_handler ,在该函数中，通过判断code 来执行 
			SVC_MGR_GET_SERVICE/SVC_MGR_CHECK_SERVICE 获取或者检查服务是否存在，存在则返回code
			SVC_MGR_ADD_SERVICE: 注册服务器

    return 0;
}

2. 注册服务的过程

// frameworks/native/cmds/servicemanager/bctest.c
int main(int argc, char** argv)
{
	//1. Binder Open 打开Binder 驱动程序
	bs = binder_open(128*1024);
	
	//2. 注册服务
	svcmgr_publish(bs, svcmgr, argv[1], &token);
		====>  	
		// target = BINDER_SERVICE_MANAGER = 0   0： 表示是service manager
		// msg：  	含有服务的名字
		// reply：	servicemanager 的回复的数据
		binder_call(bs, &msg, &reply, target, SVC_MGR_ADD_SERVICE)
}

3. 获取服务的过程

// frameworks/native/cmds/servicemanager/bctest.c
int main(int argc, char** argv)
{
	//1. Binder Open 打开Binder 驱动程序
	bs = binder_open(128*1024);
	
	//2. 查找服务
	handle = svcmgr_lookup(bs , svcmgr, "alt_svc_mgr");
	====>
		bio_init(&msg, iodata, sizeof(iodata), 4);
		bio_put_uint32(&msg, 0);  				//格式化数据
		bio_put_string16_x(&msg, SVC_MGR_NAME); // 传入服务的Code
		bio_put_string16_x(&msg, name);			// 传入服务的名字
		
		if ( binder_call( bs, &msg, &reply, target, SVC_MGR_CHECK_SERVICE ) )
			return 0;
		handle = bio_get_reg(&reply)
		if(handle)
			binder_aquire(handle)
		
}

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