首先Binder是Android系统进程间通信(IPC)方式之一。
Binder使用Client-Server通信方式。Binder框架定义了四个角色:Server,Client,ServiceManager以及Binder驱动。其中Server,Client,ServiceManager运行于用户空间,驱动运行于内核空间。Binder驱动程序提供设备文件/dev/binder与用户空间交互,Client、Server和Service Manager通过open和ioctl文件操作函数与Binder驱动程序进行通信。
Server创建了Binder实体,为其取一个字符形式,可读易记的名字,将这个Binder连同名字以数据包的形式通过Binder驱动发送给ServiceManager,通知ServiceManager注册一个名字为XX的Binder,它位于Server中。驱动为这个穿过进程边界的Binder创建位于内核中的实体结点以及ServiceManager对实体的引用,将名字以及新建的引用打包给ServiceManager。ServiceManager收数据包后,从中取出名字和引用填入一张查找表中。但是一个Server若向ServiceManager注册自己Binder就必须通过0这个引用和ServiceManager的Binder通信。Server向ServiceManager注册了Binder实体及其名字后,Client就可以通过名字获得该Binder的引用了。Clent也利用保留的0号引用向ServiceManager请求访问某个Binder:我申请名字叫XX的Binder的引用。ServiceManager收到这个连接请求,从请求数据包里获得Binder的名字,在查找表里找到该名字对应的条目,从条目中取出Binder引用,将该引用作为回复发送给发起请求的Client。
当然,不是所有的Binder都需要注册给ServiceManager广而告之的。Server端可以通过已经建立的Binder连接将创建的Binder实体传给Client,当然这条已经建立的Binder连接必须是通过实名Binder实现。由于这个Binder没有向ServiceManager注册名字,所以是匿名Binder。Client将会收到这个匿名Binder的引用,通过这个引用向位于Server中的实体发送请求。匿名Binder为通信双方建立一条私密通道,只要Server没有把匿名Binder发给别的进程,别的进程就无法通过穷举或猜测等任何方式获得该Binder的引用,向该Binder发送请求。
###为什么Binder只进行了一次数据拷贝?
Linux内核实际上没有从一个用户空间到另一个用户空间直接拷贝的函数,需要先用copy_from_user()拷贝到内核空间,再用copy_to_user()拷贝到另一个用户空间。为了实现用户空间到用户空间的拷贝,mmap()分配的内存除了映射进了接收方进程里,还映射进了内核空间。所以调用copy_from_user()将数据拷贝进内核空间也相当于拷贝进了接收方的用户空间,这就是Binder只需一次拷贝的‘秘密’。
最底层的是Android的ashmen(Anonymous shared memory)机制,它负责辅助实现内存的分配,以及跨进程所需要的内存共享。AIDL(android interface definition language)对Binder的使用进行了封装,可以让开发者方便的进行方法的远程调用,后面会详细介绍。Intent是最高一层的抽象,方便开发者进行常用的跨进程调用。
从英文字面上意思看,Binder具有粘结剂的意思那么它是把什么东西粘接在一起呢?在Android系统的Binder机制中,由一系统组件组成,分别是Client、Server、Service Manager和Binder驱动,其中Client、Server、Service Manager运行在用户空间,Binder驱动程序运行内核空间。Binder就是一种把这四个组件粘合在一起的粘连剂了,其中,核心组件便是Binder驱动程序了,ServiceManager提供了辅助管理的功能,Client和Server正是Binder驱动和ServiceManager提供的基础设施上,进行Client-Server之间的通信。
- Client、Server和ServiceManager实现在用户空间中,Binder驱动实现在内核空间中
- Binder驱动程序和ServiceManager在Android平台中已经实现,开发者只需要在用户空间实现自己的Client和Server
- Binder驱动程序提供设备文件/dev/binder与用户空间交互,Client、Server和ServiceManager通过open和ioctl文件操作函数与Binder驱动程序进行通信
- Client和Server之间的进程间通信通过Binder驱动程序间接实现
- ServiceManager是一个守护进程,用来管理Server,并向Client提供查询Server接口的能力
服务器端:一个Binder服务器就是一个Binder类的对象。当创建一个Binder对象后,内部就会开启一个线程,这个线程用户接收binder驱动发送的消息,收到消息后,会执行相关的服务代码。
Binder驱动:当服务端成功创建一个Binder对象后,Binder驱动也会相应创建一个mRemote对象,该对象的类型也是Binder类,客户就可以借助这个mRemote对象来访问远程服务。
客户端:客户端要想访问Binder的远程服务,就必须获取远程服务的Binder对象在binder驱动层对应的binder驱动层对应的mRemote引用。当获取到mRemote对象的引用后,就可以调用相应Binde对象的服务了。
在这里我们可以看到,客户是通过Binder驱动来调用服务端的相关服务。首先,在服务端创建一个Binder对象,接着客户端通过获取Binder驱动中Binder对象的引用来调用服务端的服务。在Binder机制中正是借着Binder驱动将不同进程间的组件bind(粘连)在一起,实现通信。
mmap将一个文件或者其他对象映射进内存。文件被映射进内存。文件被映射到多个页上,如果文件的大小不是所有页的大小之和,最后一个页不被使用的空间将会凋零。munmap执行相反的操作,删除特定地址区域的对象映射。
当使用mmap映射文件到进程后,就可以直接操作这段虚拟地址进行文件的读写等操作,不必再调用read,write等系统调用。但需注意,直接对该段内存写时不会写入超过当前文件大小的内容。
使用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高,因为进程可以直接读写内存,而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式,则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝,而共享内存则只拷贝两次内存数据:一次从输入文件到共享内存区,另一次从共享内存到输出文件。实际上,进程之间在共享内存时,并不总是读写少量数据后就解除映射,有新的通信时,再重新建立共享内存区域,而是保持共享区域,直到通信完成为止,这样,数据内容一直保存在共享内存中,并没有写回文件。共享内存中的内容往往是在解除内存映射时才写回文件的。因此,采用共享内存的通信方式效率是非常高的。
aidl主要就帮助了我们完成了包装数据和解包的过程,并调用了transact过程,而用来传递的数据包我们就称为parcel
AIDL:xxx.aidl -> xxx.java ,注册service
- 用aidl定义需要被调用方法接口
- 实现这些方法
- 调用这些方法