Binder

　

binder

Binder 作为Android系统IPC的通信方式，整体是比较复杂的，涉及到智能指针，Parcel，JNI等知识点; 另外，更是有很多细节，熟悉这些细节可以更好的了解Binder，但是一头埋进细节里面，可能会很迷茫; 所以本篇尽量剥离细节，试图从整体角度理解Binder，希望能给大家带来帮助。

1. Android系统的IPC(internal process communication)

进程是操作系统层面的概念，进程的好处有很多，显著的一点就是进程有了自己私有的内存空间，从而保证了进程内数据的安全，但是却为进程间的通信带来了不便。为了解决这个问题，不同的操作系统采用了很多不同的方案，Binder便是Android特有的方案，当然Android是以linux为内核的操作系统，所有UNIX类型的进程间通信方式( file-system, local sockets或者signals)依然可以使用。

下面是Android常用的IPC方式，其中Services的实现也是基于binder：

• Binder
• Services(基于binder)
• intents
• contentproviders

从android o开始，Android framework 和HALs也要通过binder来通信，这样binder的负荷就增加不少，Android O为了保持binder通信的效率，引入了很多改进，其中就包括增加binder节点，各个节点用于处理不同的需求，这样就分担了每个节点的负担。

IPC Domain	service manager	Description
/dev/binder	servicemanager	IPC between framework/APP processes with AIDL interfaces
/dev/hwbinder	hwservicemanager	IPC between framework/vendor processes with HIDL interfaces IPC between vendor processes with HIDL interfaces
/dev/vndbinder	vndservicemanager	IPC between vendor/vendor processes with AIDL Interfaces

“/dev/binder"等节点，并不对应物理设备。”

下面是两个进程使用Binder通信的抽象图，直观上就是两个进程在直接通信，看不到Binder驱动的存在。

2.Binder如何实现进程间通信

Binder通过共享内存的方式实现进程间的通信。

新进程启动时，会调用binder_open打开Binder驱动，并调用mmap()函数将binder驱动内存映射到进程内存中。Binder驱动内部会生成一份该进程相关的记录，记录使用的便是”drivers/android/binder.c“中定义的binder_proc结构体，有了这样的记录，Binder驱动就能找到每个进程。

进程B启动时，调用mmap()函数将binder驱动内存映射到进程B内存中，mmap函数返回的虚拟地址，经过逻辑地址转换后会指向物理内存的某个位置; 对于binder驱动，它也有一个指针(binder_proc->alloc.buff)指向某个虚拟内存地址，经过逻辑地址转换后，它和进程B指向物理内存的同一位置。同理，进程A也是一样。进程A通过Binder和进程B通信，首先Binder驱动会找到进程B对应的记录(binder_proc)，然后调用copy_from_user将进程A中的数据复制到binder_proc->alloc.buff所指向的内存中，由于进程B也可以访问binder_proc->alloc.buff虚拟地址所对应的物理内存块，所以就可以获取到相关数据，实现了数据的共享。

3.Binder框架

Binder涉及到了java、JNI、Native和kernel; 下图展现了层次结构以及相关主要文件：

• Java层，IBinder.java定义了IBinder接口; Binder.java定义了Binder类和BinderProxy类，两者都实现了IBinder接口。Binder类用作server;BinderProxy类用作Client，Java层拿到的IBinder类型的对象其实都是BinderProxy对象，发送的请求也会经BinderProxy的transact方法进一步向下传递。
• JNI层，android_util_Binder.cpp实现了Binder.java中的native方法，是连接Java层和Native层的桥梁。
• Native层，应用进程被创建的时候ProcessState.self()会被调用，新的ProcessState对象会被创建，同时open_driver(char * )和mmap函数会依次被调用，分别用于打开/dev/binder节点和做内存映射。open_driver函数会向Binder驱动中设置最大线程数量(15)。

  一个进程里面有很多线程，而Binder IPC又是阻塞式的，所以每个线程都要可以和Binder驱动通信，这样才不至于进程被block，IPCThreadState.cpp就是用来和Binder驱动进行通信的。

  BpBinder和BinderProxy对应，客户端的请求会通过transact@BinderProxy发送，JNI层会根据BinderProxy对象，找到对应的BpBinder对象，然后调用transact@BpBinder。

  Binder.cpp里面定义了BBinder类，JavaBBinder继承了BBinder类;android.os.Binder对象被跨进程传递时，JavaBBinder对象会被创建，也会被保存在Binder驱动中，这个对象可以用于查找android.os.Binder对象，即Server。

• kernel层就是Binder驱动。

4.servicemanager

我们常用的Binder通信方式有下面两种：

• 1.编写AIDL，实现服务端(server); 然后借助bindservice获取到服务端代理，使用代理访问服务端(server)。

• 2.通过"ServiceManager.get(“XXX”)"获取到服务端代理，然后使用代理访问服务端(server)。

  下面我们说说第二种方式，下图是使用ServiceManager的一个简单流程图(绝对够糙)：

  

  图中，Client process是一个进程，"Target binder server"运行在一个单独的进程中，

  "ServiceManager"是指"system/bin/servicemanager"进程。

• 1. 如红线所示，Client process通过/dev/binder向ServiceManager查询Binder server，ServiceManager通过/dev/binder将查询到的结果返回给Client process。

• 2. 如蓝线所示，经过第一步Client process会拿到一个BinderProxy对象，Client process通过这个BinderProxy对象通过/dev/binder可以访问到Binder server。

ServiceManger扮演Service管家的角色，同时它也是一个特殊的Service(handle为0)。

其实每个binder节点都有一个manager(context)，把上面的表格搬过来看看：

IPC Domain	service manager	Description
/dev/binder	servicemanager	IPC between framework/app processes with AIDL interfaces
/dev/hwbinder	hwservicemanager	IPC between framework/vendor processes with HIDL interfaces IPC between vendor processes with HIDL interfaces
/dev/vndbinder	vndservicemanager	IPC between vendor/vendor processes with AIDL Interfaces

"/dev/binder"的manager(context)就是servicemanager，那么servicemanager是怎么工作的呢？

servicemanager对应的代码路径是”frameworks/native/cmds/servicemanager/“

Android.bp会将service_manager.c和binder.c两个源文件编译到servicemanager可执行文件，对应的rc文件是servicemanager.rc。开机时Init进程会根据servicemanager.rc启动servicemanager可执行文件，入口函数即是service_manager.c中main函数，这就是"system/bin/servicemanager"进程。

另外，在这个目录中还有vndservicemanager.rc, 仔细查看Android.bp, 可以发现vndservicemanager可以执行文件也是用同样的源码编译生成的，只不过在vndservicemanager.rc中配置了启动时的参数"/dev/vndbinder", 内容如下：

service vndservicemanager /vendor/bin/vndservicemanager /dev/vndbinder
    class core
    user system
    group system readproc
    writepid /dev/cpuset/system-background/tasks
    shutdown critical

service_main.c的main函数如下：

int main(int argc, char** argv)
{
    struct binder_state *bs;
    union selinux_callback cb;
    char *driver;

    if (argc > 1) {
        driver = argv[1];
    } else {
        driver = "/dev/binder";
    }
    
    bs = binder_open(driver, 128*1024);
    if (!bs) {
        ...
    }

    if (binder_become_context_manager(bs)) {
        ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strERROR(errno));
        return -1;
    }
    ...
    
    binder_loop(bs, svcmgr_handler);

    return 0;
}

为了节省篇幅，上面的代码省略了一些代码.

main函数主要完成了三个工作：

• 1.调用binder_open打开/dev/binder节点，并将binder驱动内存映射到进程内存空间中。进程调用binder_open打开/dev/binder节点后，Binder驱动内部会生成一份该进程相关的记录。
• 2.调用binder_become_context_manager，将自己注册为Binder管家。
• 3.调用binder_loop开启循环，接收客户端的请求(getService, addService等)。

"hwbinder ServiceManager"的代码路径是system/hwservicemanager/

---

结束

相关阅读

简单理解Binder机制的原理

一、概述 Android系统中，涉及到多进程间的通信底层都是依赖于Binder IPC机制。例如当进程A中的Activity要向进程B中的Service通信

Binder机制详解

Binder机制 ​ Android系统中进程间通讯（IPC）的一种方式，Android中ContentProvider、Intent、aidl都是基于Binder内存管理 ​ Binder

【Spring源码分析】08-DataBinder

DataBinder实现了TypeConverter和PropertyEditorRegistry接口提供了类型转换功能，并且在设置值的同时做Validation。 DataBinder

DataBinder.Eval用法范例

//一、DataBinder.Eval的基本格式//在绑定数据时经常会用到这个句程序：<%...# DataBinder.Eval(Container.DataItem,"xxxx")%>或