在Android里没有使用Linux里的跨进程通信的手段,而是自己实现了一个binder机制进行跨进程通信。为什么android中使用binder机制而不使用Linux里的机制或是使用Socket进行跨进程通信那。
首先binder机制只需要将需要共享的类拷贝一次到内核空间里,再通过内存映射的方式使修改对要共享的进程可见。
Binder IPC 机制中涉及到的内存映射通过 mmap() 来实现,mmap() 是操作系统中一种内存映射的方法。内存映射简单的讲就是将用户空间的一块内存区域映射到内核空间。映射关系建立后,用户对这块内存区域的修改可以直接反应到内核空间;反之内核空间对这段区域的修改也能直接反应到用户空间。
内存映射能减少数据拷贝次数,实现用户空间和内核空间的高效互动。两个空间各自的修改能直接反映在映射的内存区域,从而被对方空间及时感知。也正因为如此,内存映射能够提供对进程间通信的支持。
同时,binder机制为进程添加可靠的uid。保证了跨进程通信的安全性。
一次完整的 Binder IPC 通信过程通常是这样:
- 首先 Binder 驱动在内核空间创建一个数据接收缓存区;
- 接着在内核空间开辟一块内核缓存区,建立内核缓存区和内核中数据接收缓存区之间的映射关系,以及内核中数据接收缓存区和接收进程用户空间地址的映射关系;
- 发送方进程通过系统调用 copyfromuser() 将数据 copy 到内核中的内核缓存区,由于内核缓存区和接收进程的用户空间存在内存映射,因此也就相当于把数据发送到了接收进程的用户空间,这样便完成了一次进程间的通信。
一次完整的ipc至少要包含两个进程。
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首先需要server进程在ServiceManager中注册binder,表示可向外提供服务。
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client通过名字在binder驱动下从servicemanager中获取到对binder实体的引用(一个代理对象,拥有和binder对象相同的方法,但并不直接实现这些方法,而是通知binder对象执行方法)跨进程通信的过程都有 Binder 驱动的参与,因此在数据流经 Binder 驱动的时候驱动会对数据做一层转换。当 A 进程想要获取 B 进程中的 object 时,驱动并不会真的把 object 返回给 A,而是返回了一个跟 object 看起来一模一样的代理对象 objectProxy,这个 objectProxy 具有和 object 一摸一样的方法,但是这些方法并没有 B 进程中 object 对象那些方法的能力,这些方法只需要把把请求参数交给驱动即可。对于 A 进程来说和直接调用 object 中的方法是一样的。
当 Binder 驱动接收到 A 进程的消息后,发现这是个 objectProxy 就去查询自己维护的表单,一查发现这是 B 进程 object 的代理对象。于是就会去通知 B 进程调用 object 的方法,并要求 B 进程把返回结果发给自己。当驱动拿到 B 进程的返回结果后就会转发给 A 进程,一次通信就完成了。
现在我们可以对 Binder 做个更加全面的定义了:
- 从进程间通信的角度看,Binder 是一种进程间通信的机制;
- 从 Server 进程的角度看,Binder 指的是 Server 中的 Binder 实体对象;
- 从 Client 进程的角度看,Binder 指的是对 Binder 代理对象,是 Binder 实体对象的一个远程代理
- 从传输过程的角度看,Binder 是一个可以跨进程传输的对象;Binder 驱动会对这个跨越进程边界的对象对一点点特殊处理,自动完成代理对象和本地对象之间的转换。