Android binder 跨进程通信

Binder 机制是Android 系统中跨进程通讯IPC 的一种方式,Android 中的ContentProVider,Intent,aidl 都是基于Binder

IPC 除了Binder,还有共享内存,Socket,消息队列等其他方式。相比其他的跨进程通信方式Binder 有其自身特有的有点:

1.Binder 使用mmap 机制,只拷贝一次数据,性能上仅次于共享内存。
2.采用Client/Server 架构,实现面向对象的调用方式
3.为每个App分配了Uid/Pid 来鉴别身份标识,通信时检测,安全性

Binder机制

用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用;通过这个统一入口接口,所有的资源访问都是在内核控制下执行,以免导致对用户程序对系统资源的越权访问,从而保障了系统的安全和稳定。

Binder 通信采用C/S架构,包含Client ,server,serverManager 以及Binder驱动。在framework 层进行了封装,通过JNI 技术调用Native(C/C++)层的binder架构,在Native 层以ioctl的方式与Binder 驱动通讯。

a. Servcer 向Service Manager 注册服务,Service Manager 向client 获取服务。
b. Client 使用Server的服务。

Client进程
使用服务的进程。

Server进程
提供服务的进程。

ServiceManager进程
Android OS的整个服务的管理程序,在binder通信中ServiceManager的作用是将字符形式的Binder名字转化成Client中对该Binder的引用,使得Client能够通过Binder名字获得对Server中Binder实体的引用。

任何service在被使用之前,均要向SM(Service Manager)注册。当客户端需要访问某个service时,应该首先向SM查询是否存在该服务。如果SM存在这个service,那么会将该service的handle返回给client,handle是每个service的唯一标识符。

Binder 介绍

一个进程的Binder 线程数默认最大是16个,超过的请求会被阻塞等待空闲的binder线程。所以ContentProVide 的方法只能同时有16个线程同时工作。

流程简单介绍:
1.Server 进程向Binder 驱动发起服务注册请求

  1. Binder驱动将注册请求转发给ServiceManager 进程
    3.SerVice Manager 进程添加该Server 进程,即注册服务
    4.Client 向binder 驱动发起服务的请求,并传递要获取的服务名称。
    5.Binder驱动将请求转发给ServiceManager 进程
    6.ServiceManager 查找到Client 需要的Server 对应的Binder 实体的Binder引用信息并返回给Binder驱动。
    7.Binder 驱动将上述Binder 代理对象返回给Client(Client 进程与Server 进程已经建立了连接)

如何数据传递
传统的跨进程
1.用户空间发送数据,到内核
2.通过系统调用copy_from_user 拷贝到Linux 进程的内核空间中(第一次拷贝)
3.内核接受数据拷贝第二次copy to user 到接受进程里面

缺点:效率低

mmap跨进程通信
以Android中Binder IPC跨进程通信为例

1.发送进程将数据从用户空间发送到自生的虚拟内存区域,其实质是拷贝到了共享缓冲区
因为接收进程的虚拟空间同样指向共享缓存区,当共享缓存区数据改变时,相当于接收进程已经获得了新数据

传输效率高,拷贝次数1次,用户空间可以直接通过共享对象直接交互
直接跨过了内核空间,在物理地址分配了接收缓存区

建立映射发生在服务端与binder驱动所在内存之间,映射内存区域大小为1M - 8K

binder驱动主要功能就是维护一个进程信息的链表(双向)。

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