某学姐

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Android学习笔记——Binder

2018-05-12 | Comments

1、为什么采用Binder机制
2、Binder架构图
3、Binder通信过程
4、Java层Binder分析
5、参考文档

1、为什么采用Binder机制

(1)Binder能够很好的实现Client-Server架构

管道/消息队列/共享内存/信号量 等IPC通信手段不支持Client-Server架构

Socket 支持Client-Server架构但主要用于网络间通信和本机进程间的低速通信,传输效率低。

(2)Binder的传输效率和可操作性很好

管道/消息队列 采用存储-转发方式,需要经过2次内存拷贝,即先从发送方的缓存区(Linux中的用户存储空间)拷贝到内核的缓存区(Linux中的内核存储空间),再从内核缓存区拷贝到接收方的缓存区(Linux中的用户存储空间)。

共享内存 内存拷贝次数为0,但操作复杂。

Socket 传输效率低。

Binder 只需要1次内存拷贝,即从发送方的缓存区拷贝到内核的缓存区,而接收方的缓存区与内核的缓存区是映射到同一块物理地址的。

(3)Binder机制的安全性很高

管道/消息队列/共享内存/信号量/Socket 接收方无法获得发送方可靠的UID/PID(用户ID/进程ID),无法鉴别对方身份。

Binder 为每个进程分配UID/PID作为鉴别身份的标识,并且会利用UID/PID进行有效性检测。

2、Binder架构图

Android系统是基于Linux的操作系统,内存最大为4G,0~3G为用户空间,3~4G为内核空间

应用程序运行在用户空间,Kernel和驱动运行在内核空间。不同应用程序之间的通信需要通过内核进行中转。

用户空间:ServiceManager、Server、Client。
内核空间:Binder驱动。

PS:所谓用户空间并不是说Framework层以上的应用层,Kernel层之上的Native/Framework层都属于用户空间。

3、Binder通信过程

简略版的通信过程:

(1)注册服务(addService):Server进程要先注册Service到ServiceManager。该过程:Server是客户端,ServiceManager是服务端。
(2)获取服务(getService):Client进程使用某个Service前,须先向ServiceManager中获取相应的Service。该过程:Client是客户端,ServiceManager是服务端。
(3)使用服务:Client根据得到的Service信息建立与Service所在的Server进程通信的通路,然后就可以直接与Service交互。该过程:client是客户端,server是服务端。

以上这个过程并不是Framework层之上的通信,而是Native层和Kernel层之间的通信。Framework层将通信。

看一下Binder系列7—framework层分析 可能理解的更好。

详细版的通信过程:

基本元素介绍:
(1)Binder实体:是各个Server以及ServiceManager在内核空间的存在形式,是一个binder_node结构体对象。
(2)Binder引用:是Binder实体的引用,即binder_ref结构体对象。
(3)远程服务:如果将Server本身看做“本地服务”的话,Client中的“远程服务”就是本地服务的代理。

具体通信过程:
1 注册服务(addService):
(1)Server首先向Binder驱动发起注册请求。告诉Binder驱动这个请求交给0号Binder引用对应的进程处理。
(2)Binder驱动转发请求给ServiceManager。转发之前做的事情:a.新建该Server对应的Binder实体;b.在ServiceManager的保存Binder引用的红黑树中查找是否存在该Server的Binder引用,不存在的话新建一个引用添加到红黑树中;
2 获取服务(getService):
(1)Client向Binder驱动发起获取服务的请求。
(2)Binder驱动转发请求给ServiceManager。
(3)ServiceManager通过Binder驱动将Server信息反馈给Client。做的事情:ServiceManager从Binder引用的单链表中,根据Server的服务名查找Server对应的Binder实体的引用,并返回。
3 使用服务
(1)Client根据返回的Binder引用,创建一个Server对应的远程服务,通过这个远程服务调用Server的服务接口。

交互模型:

  • (01) Server进程启动之后,会进入中断等待状态,等待Client的请求。
  • (02) 当Client需要和Server通信时,会将请求发送给Binder驱动。
  • (03) Binder驱动收到请求之后,会唤醒Server进程。
  • (04) 接着,Binder驱动还会反馈信息给Client,告诉Client:它发送给Binder驱动的请求,Binder驱动已经收到。
  • (05) Client将请求发送成功之后,就进入等待状态。等待Server的回复。
  • (06) Binder驱动唤醒Server之后,就将请求转发给Server进程。
  • (07) Server进程解析出请求内容,并将回复内容发送给Binder驱动。
  • (08) Binder驱动收到回复之后,唤醒Client进程。
  • (09) 接着,Binder驱动还会反馈信息给Server,告诉Server:它发送给Binder驱动的回复,Binder驱动已经收到。
  • (10) Server将回复发送成功之后,再次进入等待状态,等待Client的请求。
  • (11) 最后,Binder驱动将回复转发给Client。

4、Java层Binder分析

5、参考文档

(1)Android Binder机制(一) Binder的设计和框架
(2)Binder系列—开篇

本文原文发自 某学姐, 转载请保留出处, 谢谢.

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