Binder机制详解（三）

秒速五厘米 2023-10-01 22:48 42阅读 0赞

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[Binder机制详解（一）][Binder]

[Binder机制详解（二）][Binder 1]

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  一、Binder机制理解
 *  二、应用层
 *   *  1.Linux下的进程通信
     *  2.binder通信
     *  3.stub
     *  4.流程总结
 *  三、native层
 *   *  1.Binder基于mmap如何实现一次拷贝
     *  2.Intent传参大小限制
 *  四、驱动层

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## 前言 ##

前两节学习了Binder机制需要储备的底层知识，接下来会分四层详细讲解Binder机制

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## 一、Binder机制理解 ##

binder 是 Android 中主要的跨进程通信方式，binder 驱动和 service manager 分别相当于网络协议中的路由器和 DNS，并基于 mmap 实现了 IPC 传输数据时只需一次拷贝。

binder 包括 BinderProxy、BpBinder 等各种 Binder 实体，以及对 binder 驱动操作的 ProcessState、IPCThreadState 封装，再加上 binder 驱动内部的结构体、命令处理，整体贯穿 Java、Native 层，涉及用户态、内核态，往上可以说到 Service、AIDL 等，往下可以说到 mmap、binder 驱动设备，是相当庞大、繁琐的一个机制。

## 二、应用层 ##

### 1.Linux下的进程通信 ###

*  管道通信：1v1，两次拷贝
 *  socket：效率低，开销大
 *  共享内存：性能高，安全性低

### 2.binder通信 ###

binder通信：牺牲了开发灵活度，必须实现一个service，自己实现数据分发（通信的类，方法，数据，返回参数）—>aidl帮我们做

*  aidl.exe解析aidl配置类，生成一个java类
 *  写完AIDL文件之后，系统会在Build时生成一个继承IInterface接口的java文件。这个文件名和对应的AIDL文件名相同。在这个文件中，有一个内部类Stub，这个类就是Binder，所以可以认为AIDL是为了帮助系统生成对应的Binder文件。
 *  这个类继承了`IInterface`接口，同时这个类也是一个接口。这个接口申明了两个方法，也就是`.aidl`中的方法。然后声明了一个内部类Stub。这个Stub就是一个Binder类。在Stub内部还有个代理类Proxy，在跨进程通讯中，它会是客户端的代理方法。

proxy调用者，stub接收者

### 3.stub ###

*  除去构造方法以外，Stub中的方法还有`asBinder()`、`asInterface()`和`onTransact`方法。在这三个方法之外，还有上文提到过的，两个静态ID，用来标识客户端调用的方法。
 *  其中`asBinder()`方法相当于一个get方法，用来返回当前的Binder对象
 *  接下来我们看一下`onTransact()`方法，这个方法运行在服务端，会通过code来分发具体要执行的方法（避免方法乱套）
 *  `asInterface()`方法：判断当前服务端和客户端是否处于同一进程中。如果处于同一个进程中，会返回同一个Stub对象本身，如果处于不同的进程会返回封装后的客户端代理类`Stub.proxy`。这个方法会在客户端调用，用来获取对象。

### 4.流程总结 ###

客户端—>proxy中请求函数—>通过remote写入（code，data，返回值，类）—>mRemote—>transact（JNI层实现）写入到系统中—> 通知服务端进程—>onTransact通过code—>调用服务端request—>结果—>写入客户端进程

## 三、native层 ##

进程间通信本质：内存拷贝

*  用户空间：存放程序的代码和数据
    
    内核空间：存放内核代码数据
    
    应用程序需接口申请才能调用代码在内核空间中运行，好处：应用程序崩溃不会导致内核崩溃
    
    计算机蓝屏主要是硬件驱动（在内核空间）不兼容导致
 *  物理内存
    
    虚拟内存：用户空间和内核空间都属于虚拟内存
 *  MMU内存管理单元：cpu想要访问一个地址，通过MMU（PTE表）去取
    
    CPU在执行指令与数据时，获得的是虚拟内存的地址，但是CPU只能去物理内存寻址。此时，MMU就派上用场了。MMU负责，将虚拟地址，翻译成，真正运行时的物理地址。

### 1.Binder基于mmap如何实现一次拷贝 ###

（binder驱动）内核空间和（接收方进程）用户空间映射到同一块物理内存上  
发送方进程copy\_from\_user—>Binder驱动（内核空间）<—>mmap映射物理页alloc\_page，接收方进程<—>mmap映射物理页alloc\_page

*  内核刚开始只是分配了一个物理页，并且分别将这个物理页映射到进程的内核虚拟地址空间V1（修改内核空间的页表映射）和进程的用户虚拟地址空间V2（修改用户空间的页表映射）。在用户空间访问V1和在内核空间访问V2，其实都是访问的是同一个物理内存块，从而实现进程的内核和用户空间共享同一块物理内存的目的。这样binder驱动在内核空间，将一段数据拷贝到这个物理页，则该进程的用户空间则不需要copy\_to\_user()即可以同步看到内核空间的修改，并能够访问这段物理内存

### 2.Intent传参大小限制 ###

4M，mmap映射时会判断大小

初始化binder—>binder\_open(路径)—>mmap映射—> binder\_loop不断解析分发物理内存中数据

## 四、驱动层 ##

service manager（单独进程）：运行binder，实现android进程间通信，父进程是init进程

*  init—>service manager
 *  init—>zygote—>systemServer

copy\_from\_user：用户空间拷贝到内核空间（驱动）

Binder驱动核心是维护一个binder\_proc类型的双向链表，里面记录了servicemanager在内的所有service信息，当client去请求某个service时，binder驱动去binder\_proc中查找相应的service返回给client，同时增加service的引用个数

[Binder]: https://blog.csdn.net/java521666/article/details/125743920
[Binder 1]: https://blog.csdn.net/java521666/article/details/125747723