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阿豪
2023-07-03
目录

002.Binder 基本原理

# 1. 基本原理

首先要明确一点 Binder 是一个 RPC(Remote Procedure Call) 框架,也就是说借助于 Binder,我们可以在 A 进程中访问 B 进程中的函数。

# 1.1 IPC 原理

RPC 一般基于 IPC(Inter-Process Communication) 来实现的,IPC 就是跨进程数据传输,大白话就是在 A 进程可以访问到 B 进程中的数据,或者说 B 进程中的数据可以传递给 A 进程,都是一个意思。

在 Linux 中,每个进程都有自己的虚拟内存地址空间。虚拟内存地址空间又分为了用户地址空间和内核地址空间。

不同进程之间用户地址空间的变量和函数是不能相互访问的。

使得 A 进程能访问到 B 进程中数据的手段我们就称之为 IPC。

虽然用户地址空间是不能互相访问的,但是不同进程的内核地址空间是映射到相同物理地址的,它们是相同和共享的,我们可以借助内核地址空间作为中转站来实现进程间数据的传输。

具体的我们在 B 进程使用 copy_from_user 将用户态数据 int a 拷贝到内核态,这样就可以在 A 进程的内核态中访问到 int a

更进一步,可以在 A 进程中调用 copy_to_user 可以将 int a 从内核地址空间拷贝到用户地址空间。至此,我们的进程 A 用户态程序就可以访问到进程 B 中的用户地址空间数据 int a 了

为了访问 int a ,需要拷贝两次数据。能不能优化一下?我们可以通过 mmap 将进程 A 的用户地址空间与内核地址空间进行映射,让他们指向相同的物理地址空间:

完成映射后,B 进程只需调用一次 copy_from_user,A 进程的用户空间中就可以访问到 int a了。这里就优化到了一次拷贝。

# 1.2 RPC 原理

接着我们来看以下,Binder 的 RPC 是如何实现的:

一般来说,A 进程访问 B 进程函数,我们需要:

  • 在 A 进程中按照固定的规则打包数据,这些数据包含了:
    • 数据发给那个进程,Binder 中是一个整型变量 Handle
    • 要调用目标进程中的那个函数,Binder 中用一个整型变量 Code 表示
    • 目标函数的参数
    • 要执行具体什么操作,也就是 Binder 协议
  • 进程 B 收到数据,按照固定的格式解析出数据,调用函数,并使用相同的格式将函数的返回值传递给进程 A。

Binder 要实现的效果就是,整体上看过去,进程 A 执行进程 B 中的函数就和执行当前进程中的函数是一样的。

# 2. Binder 应用层工作流程

Binder 是一个 RPC(Remote Procedure Call) 框架,翻译成中文就是远程过程调用。也就是说通过 Binder:

  • 可以在 A 进程中访问 B 进程中定义的函数
  • 进程 B 中的这些等待着被远程调用的函数的集合,我们称其为 Binder 服务(Binder Service)
  • 进程 A 称之为 Binder 客户端(Binder Client),进程 B 称之为 Binder 服务端(Binder Server)
  • 通常,系统中的服务很多,我们需要一个管家来管理它们,服务管家(ServiceManager) 是 Android 系统启动时,启动的一个用于管理 Binder 服务(Binder Service) 的进程。通常,服务(Service) 需要事先注册到服务管家(ServiceManager),其他进程向服务管家(ServiceManager) 查询服务后才能使用服务。
  • Binder 的 RPC 能力通过 Binder 驱动实现

通常一个完整的 Binder 程序涉及 4 个流程:

  1. 在 Binder Server 端定义好服务
  2. 然后向 ServiceManager 注册服务
  3. 在 Binder Client 中向 ServiceManager 获取到服务
  4. 发起远程调用,调用 Binder Server 中定义好的服务

整个流程都是建立在 Binder 驱动提供的跨进程调用能力之上:

001.学习 Binder 的预备知识
003.Binder 程序示例之 C 语言篇

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