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@ -4,15 +4,62 @@ Binder 系列口水话
#### 面试题
谈谈你对 Binder 的理解?
1. 谈谈你对 Binder 的理解?
2. 一次完整的 IPC 通信流程是怎样的?
3. Binder 对象跨进程传递的原理是怎么样的?
4. Framework 中其他的 IPC 通信方式
#### 大纲
#### 谈谈你对 Binder 的理解?
1. binder 是干嘛的?
2. binder 存在的意义是什么?
3. binder 的架构原理是怎样的?
Binder 是 Android 中一种高效、方便、安全的进程间通信方式。高效是指 Binder 只需要一次数据拷贝,把一块物理内存同时映射到内核和目标进程的用户空间。方便是指用起来简单直接,Client 端使用 Service 端的提供的服务只需要传 Service 的一个描述符即可,就可以获取到 Service 提供的服务接口。安全是指 Binder 验证调用方可靠的身份信息,这个身份信息不能是调用方自己填写的,显然不可靠的,而可靠的身份信息应该是 IPC 机制本身在内核态中添加。
Binder 通信模型由四方参与,分别是 Binder 驱动层、Client 端、Service 端和 ServiceManager。
Client 端表示应用程序进程,Service 端表示系统服务,它可能运行在 SystemService 进程,比如 AMS、PKMS等,也可能是运行在一个单独的进程中,比如 SurfaceFlinger。ServiceManager 是 Binder 进程间通信方式的上下文管理者,它提供 Service 端的服务注册和 Client 端的服务获取功能。它们之间是不能直接通信的,需要借助于 Binder 驱动层进行交互。
这就需要它们首先通过 binder_open 打开 binder 驱动,然后根据返回的 fd 进行内存映射,分配缓冲区,最后启动 binder 线程,启动 binder 线程一方面是把这个这些线程注册到 binder 驱动,另一方面是这个线程要进入 binder_loop 循环,不断的去跟 binder 驱动进程交互。
接下来就可以开始 binder 通信了,我们从 ServiceManager 说起。
ServiceManger 的 main 函数首先调用 binder_open 打开 binder 驱动,然后调用 binder_become_context_manager 注册为 binder 的大管家,也就是告诉 Binder 驱动 Service 的注册和获取都是通过我来做的,最后进入 binder_loop 循环。binder_loop 首先通过 BC_ENTER_LOOPER 命令协议把当前线程注册为 binder 线程,也就是 ServiceManager 的主线程,然后在一个 for 死循环中不断去读 binder 驱动发送来的请求去处理,也就调用 ioctl。
有了 ServiceManager 之后,Service 系统服务就可以向 ServiceManager 进行注册了。也 ServiceFlinger 为例,在它的入口函数 main 函数中,首先也需要启动 binder 机制,也就是上所说的那三步,然后就是初始化 ServiceFlinger,最后就是注册服务。注册服务首先需要拿到 ServiceManager 的 Binder 代理对象,也就是通过 defaultServiceManager 方法,真正获取 ServiceManager 代理对象的是通过 getStrongProxyForHandle(0),也就是查的是句柄值为 0 的 binder 引用,也就是 ServiceManager。如果没查到就说明可能 ServiceManager 还没来得及注册,这个时候 sleep(1) 等等就行了。然后就是调用 addService 来进行注册了。addService 就会把 name 和 binder 对象都写到 Parcel 中,然后就是调用 transact 发送一个 ADD_SERVICE_TRANSACTION 的请求。实际上是调用 IPCThreadState 的 transact 函数,第一个参数是 mHandle 值,也就是说底层在和 binder 驱动进行交互的时候是不区分 BpBinder 还是 BBinder,它只认一个 handle 值。
Binder 驱动就会把这个请求交给 Binder 实体对象去处理,也就是是在 ServiceManager 的 onTransact 函数中处理 ADD_SERVICE_TRANSACTION 请求,也就是根据 handle 值封装一个 BinderProxy 对象,至此,Service 的注册就完成了。
至于 Client 获取服务,其实和这个差不多,也就是拿到服务的 BinderProxy 对象即可。
在回答的时候,最后可以画一下图:
![](https://i.loli.net/2020/03/27/REqCWzQSnokHKFw.png)
![](https://i.loli.net/2020/03/28/1qUCWh5B7vSVzAe.png)
上面已经说清楚了 Binder 通信模型的大致流程,下面可以再说一下一次完整的 IPC 通信流程是怎么样的。
#### 一次完整的 IPC 通信流程是怎样的?
首先是从应用层的 Proxy 的 transact 函数开始,传递到 Java 层的 BinderProxy,最后到 Native 层的 BpBinder 的 transact。在 BpBinder 的 transact 实际上是调用 IPCThreadState 的 transact 函数,在它的第一个参数是 handle 值,Binder 驱动就会根据这个 handle 找到 Binder 引用对象,继而找到 Binder 实体对象。在这个函数中,做了两件事件,一件是调用 writeTransactionData 向 Binder 驱动发出一个 BC_TRANSACTION 的命令协议,把所需参数写到 mOut 中,第二件是 waitForResponse 等待回复,在它里面才会真正的和 Binder 驱动进行交互,也就是调用 talkWithDriver,然后接收到的响应执行相应的处理。这时候 Client 接收到的是 BR_TRANSACTION_COMPLETE,表示 Binder 驱动已经接收到了 Client 的请求了。在这里面还有一个 cmd 为 BR_REPLY 的返回协议,表示 Binder 驱动已经把响应返回给 Client 端了。在 talkWithDriver 中,是通过系统调用 ioctl 来和 Binder 驱动进行交互的,传递一个 BINDER_WRITE_READ 的命令并且携带一个 binder_write_read 数据结构体。在 Binder 驱动层就会根据 write_size/read_size 处理该 BINDER_WRITE_READ 命令。
到这里,已经讲完了 Client 端如何和 Binder 驱动进行交互的了,下面就讲 Service 端是如何和 Binder 驱动进行交互的。
Service 端首先会开启一个 Binder 线程来处理进程间通信消息,也就是通过 new Thread 然后把该线程 joinThreadPool 注册到 Binder 驱动。注册呢也就是通过 BC_ECTER_LOOPER 命令协议来做的,接下来就是在 do while 死循环中调用 getAndExecuteCommand。它里面做的就是不断从驱动读取请求,也就是 talkWithDriver,然后再处理请求 executeCommand。在 executeCommand 中,就会根据 BR_TRANSACTION 来调用 BBinder Binder 实体对象的 onTransact 函数来进行处理,然后在发送一个 BC_REPLY 把响应结构返回给 Binder 驱动。Binder 驱动在接收到 BC_REPLY 之后就会向 Service 发送一个 BR_TRANSACTION_COMPLETE 协议表示 Binder 驱动已经收到了,在此同时呢,也会向 Client 端发送一个 BR_REPLY把响应回写给 Client 端。
需要注意的是,上面的 onTransact 函数就是 Service 端 AIDL 生成的 Stub 类的 onTransact 函数,这时一次完整的 IPC 通信流程就完成了。
最后可画一张图即可:
![](https://i.loli.net/2020/03/28/1ZbMj2fUiX8BGc7.png)
#### Binder 对象跨进程传递的原理是怎么样的?
有以下五点:
1. Parcel 的 writeStrongBinder 和 readStrongBinder
2. Binder 在 Parcel 中存储原理,flat_binder_objet
3. 说清楚 binder_node,binder_ref
4. 目标进程根据 binder_ref 的 handle 创建 BpBinder
5. 由 BpBinder 再往上到 BinderProxy 到业务层的 Proxy
#### Framework IPC 方式汇总

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