鸟的天堂的导游词200字:Android的IPC机制Binder的各个部分-ChinaUnix操作系统频道

    第一部分 Binder的组成

    1.1 驱动程序部分驱动程序的部分在以下的文件夹中：

    kernel/include/linux/binder.h

    kernel/drivers/android/binder.c

     binder驱动程序是一个miscdevice，主设备号为10，此设备号使用动态获得（MISC_DYNAMIC_MINOR），其设备的节点为：

    /dev/binder

     binder驱动程序会在proc文件系统中建立自己的信息，其文件夹为/proc/binde，其中包含如下内容：

    proc目录：调用Binder各个进程的内容

    state文件：使用函数binder_read_proc_state

    stats文件：使用函数binder_read_proc_stats

    transactions文件：使用函数binder_read_proc_transactions

    transaction_log文件：使用函数binder_read_proc_transaction_log，其参数为binder_transaction_log (类型为struct binder_transaction_log)

    failed_transaction_log文件：使用函数binder_read_proc_transaction_log 其参数为

    binder_transaction_log_failed (类型为struct binder_transaction_log)

     在binder文件被打开后，其私有数据（private_data）的类型：

    struct binder_proc

     在这个数据结构中，主要包含了当前进程、进程ID、内存映射信息、Binder的统计信息和线程信息等。

     在用户空间对Binder驱动程序进行控制主要使用的接口是mmap、poll和ioctl，ioctl主要使用的ID为：

    #define BINDER_WRITE_READ _IOWR('b', 1, struct binder_write_read)

    #define BINDER_SET_IDLE_TIMEOUT _IOW('b', 3, int64_t)

    #define BINDER_SET_MAX_THREADS _IOW('b', 5, size_t)

    #define BINDER_SET_IDLE_PRIORITY _IOW('b', 6, int)

    #define BINDER_SET_CONTEXT_MGR _IOW('b', 7, int)

    #define BINDER_THREAD_EXIT _IOW('b', 8, int)

    #define BINDER_VERSION _IOWR('b', 9, struct binder_version)

     BR_XXX等宏为BinderDriverReturnProtocol，表示Binder驱动返回协议。

     BC_XXX等宏为BinderDriverCommandProtocol，表示Binder驱动命令协议。

     binder_thread是Binder驱动程序中使用的另外一个重要的数据结构，数据结构的定义如下所示：

    struct binder_thread {

     struct binder_proc *proc;

     struct rb_node rb_node;

     int pid;

     int looper;

     struct binder_transaction *transaction_stack;

     struct list_head todo;

     uint32_t return_error;

     uint32_t return_error2;

     wait_queue_head_t wait;

     struct binder_stats stats;

    };

     binder_thread 的各个成员信息是从rb_node中得出。

     BINDER_WRITE_READ是最重要的ioctl，它使用一个数据结构binder_write_read定义读写的数据。

    struct binder_write_read {

     signed long write_size;

     signed long write_consumed;

     unsigned long write_buffer;

     signed long read_size;

     signed long read_consumed;

     unsigned long read_buffer;

    };

    1.2 servicemanager部分 servicemanager是一个守护进程，用于这个进程的和/dev/binder通讯，从而达到管理系统中各个服务的作用。

     可执行程序的路径：

     /system/bin/servicemanager

    开源版本文件的路径：

    frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.h

    frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.c

    frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

     程序执行的流程：

    open()：打开binder驱动

    mmap()：映射一个128*1024字节的内存

    ioctl(BINDER_SET_CONTEXT_MGR)：设置上下文为mgr

     进入主循环binder_loop()

     ioctl(BINDER_WRITE_READ)，读取

     binder_parse()进入binder处理过程循环处理

     binder_parse()的处理，调用返回值：

     当处理BR_TRANSACTION的时候，调用svcmgr_handler()处理增加服务、检查服务等工作。各种服务存放在一个链表（svclist）中。其中调用binder_等开头的函数，又会调用ioctl的各种命令。

     处理BR_REPLY的时候，填充binder_io类型的数据结

    1.3 binder的库的部分

     binder相关的文件作为Android的uitls库的一部分，这个库编译后的名称为libutils.so，是Android系统中的一个公共库。

     主要文件的路径如下所示：

    frameworks/base/include/utils/*

    frameworks/base/libs/utils/*

     主要的类为：

    RefBase.h :

     引用计数，定义类RefBase。

    Parcel.h :

     为在IPC中传输的数据定义容器，定义类Parcel

    IBinder.h：

     Binder对象的抽象接口， 定义类IBinder

    Binder.h：

     Binder对象的基本功能， 定义类Binder和BpRefBase

    BpBinder.h：

    BpBinder的功能，定义类BpBinder

    IInterface.h：

    为抽象经过Binder的接口定义通用类，

     定义类IInterface，类模板BnInterface，类模板BpInterface

    ProcessState.h

     表示进程状态的类，定义类ProcessState

    IPCThreadState.h

     表示IPC线程的状态，定义类IPCThreadState

    各个类之间的关系如下所示：

     在IInterface.h中定义的BnInterface和BpInterface是两个重要的模版，这是为各种程序中使用的。

    BnInterface模版的定义如下所示：

    template

    class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder

    {

    public:

     virtual sp queryLocalInterface(const String16& _descriptor);

     virtual String16 getInterfaceDescriptor() const;

    protected:

     virtual IBinder* onAsBinder();

    };

     BnInterface模版的定义如下所示：

    template

    class BpInterface : public INTERFACE, public BpRefBase

    {

    public:

     BpInterface(const sp& remote);

    protected:

     virtual IBinder* onAsBinder();

    };

     这两个模版在使用的时候，起到得作用实际上都是双继承：使用者定义一个接口INTERFACE，然后使用BnInterface和BpInterface两个模版结合自己的接口，构建自己的BnXXX和BpXXX两个类。

     DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE两个宏用于帮助BpXXX类的实现：

    #define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE) \

     static const String16 descriptor; \

     static sp asInterface(const sp& obj); \

     virtual String16 getInterfaceDescriptor() const; \

    #define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME) \

     const String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME); \

     String16 I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const { \

     return I##INTERFACE::descriptor; \

     } \

     sp I##INTERFACE::asInterface(const sp& obj) \

     { \

     sp intr; \

     if (obj != NULL) { \

     intr = static_cast( \

     obj->queryLocalInterface( \

     I##INTERFACE::descriptor).get()); \

     if (intr == NULL) { \

     intr = new Bp##INTERFACE(obj); \

     } \

     } \

     return intr; \

     }

     在定义自己的类的时候，只需要使用DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE两个接口，并

    结合类的名称，就可以实现BpInterface中的asInterface()和getInterfaceDescriptor()两个函数。

    第二部分 Binder的运作

    　　2.1 Binder的工作机制

     Service Manager是一个守护进程，它负责启动各个进程之间的服务，对于相关的两个需要通讯的进程，它们通过调用libutil.so库实现通讯，而真正通讯的机制，是内核空间中的一块共享

    内存

    。

    　　2.2 从应　　用程序的角度看Binder

    　　从应用程序的角度看Binder一共有三个方面：

    　　Native 本地：例如BnABC，这是一个需要被继承和实现的类。

    　　Proxy 代理：例如BpABC，这是一个在接口框架中被实现，但是在接口中没有体现的类。

    　　客户端：例如客户端得到一个接口ABC，在调用的时候实际上被调用的是BpABC

    本地功能（Bn）部分做的：

     实现BnABC:: BnTransact()

     注册服务：IServiceManager：：AddService

    代理部分（Bp）做的：

     实现几个功能函数，调用BpABC::remote()->transact()

    客户端做的：

     获得ABC接口，然后调用接口（实际上调用了BpABC，继而通过IPC调用了BnABC，然后调用了具体的功能）

     在程序的实现过程中BnABC和BpABC是双继承了接口ABC。一般来说BpABC是一个实现类，这个实现类不需要在接口中体现，它实际上负责的只是通讯功能，不执行具体的功能；BnABC则是一个接口类，需要一个真正工作的类来继承、实现它，这个类才是真正执行具体功能的类。

     在客户端中，从ISeriviceManager中获得一个ABC的接口，客户端调用这个接口，实际上是在调用BpABC，而BpABC又通过Binder的IPC机制和BnABC通讯，BnABC的实现类在后面执行。

    　　事实上，

    服务器

    的具体实现和客户端是两个不同的进程，如果不考虑进程间通讯的过程，从调用者的角度，似乎客户端在直接调用另外一个进程间的函数——当然这个函数必须是接口ABC中定义的。

    　　2.3 ISericeManager的作用

     ISericeManager涉及的两个文件是ISericeManager.h和ISericeManager.cpp。这两个文件基本上是

    ISericeManager。ISericeManager是系统最先被启动的服务。非常值得注意的是：ISericeManager本地功能并没有使

    现，它实际上由ServiceManager守护进程执行，而用户程序通过调用BpServiceManager来获得其他的服务。

     在ISericeManager.h中定义了一个接口，用于得到默认的ISericeManager：

     sp defaultServiceManager();

     这时得到的ISericeManager实际上是一个全局的ISericeManager。

    第三部分 程序中Binder的具体实现

     　　3.1 一个利用接口的具体实现

     PermissionController也是libutils中定义的一个有关权限控制的接口，它一共包含两个文件：IPermissionController.h和IPermissionController.cpp这个结构在所有类的实现中都是类似的。

     头文件IPermissionController.h的主要内容是定义IPermissionController接口和类BnPermissionController：

    class IPermissionController : public IInterface

    {

    public:

     DECLARE_META_INTERFACE(PermissionController);

     virtual bool checkPermission(const String16& permission,int32_t pid, int32_t uid) = 0;

     enum {

     CHECK_PERMISSION_TRANSACTION = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION

     };

    };

    class BnPermissionController : public BnInterface

    {

    public:

     virtual status_t onTransact( uint32_t code,

     const Parcel& data,

     Parcel* reply,

     uint32_t flags = 0);

    };

     IPermissionController是一个接口类，只有checkPermission()一个纯虚函数。

    BnPermissionController继承了以BnPermissionController实例化模版类BnInterface。因

    此，BnPermissionController，事实上BnPermissionController双继承了BBinder和

    IPermissionController。

     实现文件IPermissionController.cpp中，首先实现了一个BpPermissionController。

    class BpPermissionController : public BpInterface

    {

    public:

     BpPermissionController(const sp& impl)

     : BpInterface(impl)

     {

     }

     virtual bool checkPermission(const String16& permission, int32_t pid, int32_t uid)

     {

     Parcel data, reply;

     data.writeInterfaceToken(IPermissionController::

     getInterfaceDescriptor());

     data.writeString16(permission);

     data.writeInt32(pid);

     data.writeInt32(uid);

     remote()->transact(CHECK_PERMISSION_TRANSACTION, data, &reply);

     if (reply.readInt32() != 0) return 0;

     return reply.readInt32() != 0;

     }

    };

    IMPLEMENT_META_INTERFACE(PermissionController, "android.os.IPermissionController");

    BpPermissionController继承了BpInterface，它本身是一个

    已经实现的类，而且并没有在接口中体现。这个类按照格式写就可以，在实现checkPermission()函数的过程中，使用Parcel作为传输数据

    的容器，传输中时候transact()函数，其参数需要包含枚举值CHECK_PERMISSION_TRANSACTION。

    IMPLEMENT_META_INTERFACE用于扶助生成。

     BnPermissionController中实现的onTransact()函数如下所示：

    status_t BnPermissionController:: BnTransact(

     uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)

    {

     switch(code) {

     case CHECK_PERMISSION_TRANSACTION: {

     CHECK_INTERFACE(IPermissionController, data, reply);

     String16 permission = data.readString16();

     int32_t pid = data.readInt32();

     int32_t uid = data.readInt32();

     bool res = checkPermission(permission, pid, uid);

     reply->writeInt32(0);

     reply->writeInt32(res ? 1 : 0);

     return NO_ERROR;

     } break;

     default:

     return BBinder:: BnTransact(code, data, reply, flags);

     }

    }

     在onTransact()函数中根据枚举值判断数据使用的方式。注意，由于BnPermissionController也是继承了类

    IPermissionController，但是纯虚函数checkPermission()依然没有实现。因此这个

    BnPermissionController类并不能实例化，它其实也还是一个接口，需要一个实现类来继承它，那才是实现具体功能的类。

    　　3.2 BnABC的实现

     本地服务启动后将形成一个守护进程，具体的本地服务是由一个实现类继承BnABC来实现的，这个服务的名称通常叫做ABC。

     在其中，通常包含了一个instantiate()函数，这个函数一般按照如下的方式实现：

    void ABC::instantiate() {

     defaultServiceManager()->addService(

     String16("XXX.ABC"), new ABC ());

    }

     按照这种方式，通过调用defaultServiceManager()函数，将增加一个名为"XXX.ABC"的服务。

     在这个defaultServiceManager()函数中调用了：

    ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

     IPCThreadState* ipc = IPCThreadState::self();

     IPCThreadState::talkWithDriver()

    在ProcessState 类建立的过程中调用open_driver()打开

    驱动

    程序，在talkWithDriver()的执行过程中。

    　　3.3 BpABC调用的实现

     BpABC调用的过程主要通过mRemote()->transact() 来传输数据，mRemote()是BpRefBase的成员，它是一个IBinder。这个调用过程如下所示：

     mRemote()->transact()

     Process::self()

     IPCThreadState::self()->transact()

     writeTransactionData()

     waitForResponse()

     talkWithDriver()

     ioctl(fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr)

     在IPCThreadState::executeCommand()函数中，实现传输操作。

    本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u1/49742/showart_1918335.html

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