Binder

简介

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。

Binder - 图1

Binder原理简述

  1. Server创建了Binder实体，为其取一个字符形式，可读易记的名字。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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就必须通过这个引用和ServiceManager的Binder通信。
  5. 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也利用保留的引用向ServiceManager请求访问某个Binder：我申请名字叫XX的Binder的引用。
  6. 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。

Binder的数据拷贝

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。

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。