Android进程间通信(IPC)机制Binder简要介绍
在android系统中,每一个应用程序都是由一些activity和service组成的,这些activity和service有可能运行在同一个进程中,也有可能运行在不同的进程中。那么,不在同一个进程的activity或者service是如何通信的呢?这就是本文中要介绍的binder进程间通信机制了。
我们知道,android系统是基于linux内核的,而linux内核继承和兼容了丰富的unix系统进程间通信(ipc)机制。有传统的管道(pipe)、信号(signal)和跟踪(trace),这三项通信手段只能用于父进程与子进程之间,或者兄弟进程之间;后来又增加了命令管道(named pipe),使得进程间通信不再局限于父子进程或者兄弟进程之间;为了更好地支持商业应用中的事务处理,在at&t的unix系统v中,又增加了三种称为“system v ipc”的进程间通信机制,分别是报文队列(message)、共享内存(share memory)和信号量(semaphore);后来bsd unix对“system v ipc”机制进行了重要的扩充,提供了一种称为插口(socket)的进程间通信机制。若想进一步详细了解这些进程间通信机制,建议参考android学习启动篇一文中提到《linux内核源代码情景分析》一书。
但是,android系统没有采用上述提到的各种进程间通信机制,而是采用binder机制,难道是因为考虑到了移动设备硬件性能较差、内存较低的特点?不得而知。binder其实也不是android提出来的一套新的进程间通信机制,它是基于openbinder来实现的。openbinder最先是由be inc.开发的,接着palm inc.也跟着使用。现在openbinder的作者dianne hackborn就是在google工作,负责android平台的开发工作。
前面一再提到,binder是一种进程间通信机制,它是一种类似于com和corba分布式组件架构,通俗一点,其实是提供远程过程调用(rpc)功能。从英文字面上意思看,binder具有粘结剂的意思,那么它把什么东西粘结在一起呢?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驱动程序,其中client、server和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结剂了,其中,核心组件便是binder驱动程序了,service manager提供了辅助管理的功能,client和server正是在binder驱动和service manager提供的基础设施上,进行client-server之间的通信。service manager和binder驱动已经在android平台中实现好,开发者只要按照规范实现自己的client和server组件就可以了。说起来简单,做起难,对初学者来说,android系统的binder机制是最难理解的了,而binder机制无论从系统开发还是应用开发的角度来看,都是android系统中最重要的组成,因此,很有必要深入了解binder的工作方式。要深入了解binder的工作方式,最好的方式莫过于是阅读binder相关的源代码了,linux的鼻祖linus torvalds曾经曰过一句名言rtfsc:read the fucking source code。
虽说阅读binder的源代码是学习binder机制的最好的方式,但是也绝不能打无准备之仗,因为binder的相关源代码是比较枯燥无味而且比较难以理解的,如果能够辅予一些理论知识,那就更好了。闲话少说,网上关于binder机制的资料还是不少的,这里就不想再详细写一遍了,强烈推荐下面两篇文章:
android binder设计与实现 – 设计篇
android深入浅出之binder机制一文从情景出发,深入地介绍了binder在用户空间的三个组件client、server和service manager的相互关系,android binder设计与实现一文则是详细地介绍了内核空间的binder驱动程序的数据结构和设计原理。非常感谢这两位作者给我们带来这么好的binder学习资料。总结一下,android系统binder机制中的四个组件client、server、service manager和binder驱动程序的关系如下图所示:
1. client、server和service manager实现在用户空间中,binder驱动程序实现在内核空间中
2. binder驱动程序和service manager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
3. 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
4. client和server之间的进程间通信通过binder驱动程序间接实现
5. service manager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
至此,对binder机制总算是有了一个感性的认识,但仍然感到不能很好地从上到下贯穿整个ipc通信过程,于是,打算通过下面四个情景来分析binder源代码,以进一步理解binder机制:
1. service manager是如何成为一个守护进程的?即service manager是如何告知binder驱动程序它是binder机制的上下文管理者。
2. server和client是如何获得service manager接口的?即defaultservicemanager接口是如何实现的。
4 service manager是如何为client提供服务的?即iservicemanager::getservice接口是如何实现的。
在接下来的四篇文章中,将按照这四个情景来分析binder源代码,都将会涉及到用户空间到内核空间的binder相关源代码。这里为什么没有client和server是如何进行进程间通信的情景呢? 这是因为service manager在作为守护进程的同时,它也充当server角色。因此,只要我们能够理解第三和第四个情景,也就理解了binder机制中client和server是如何通过binder驱动程序进行进程间通信的了。
为了方便描述android系统进程间通信binder机制的原理和实现,在接下来的四篇文章中,我们都是基于c/c++语言来介绍binder机制的实现的,但是,我们在android系统开发应用程序时,都是基于java语言的,因此,我们会在最后一篇文章中,详细介绍android系统进程间通信binder机制在应用程序框架层的java接口实现:
5. android系统进程间通信binder机制在应用程序框架层的java接口源代码分析。
以上就是关于binder 机制的简单介绍,后续继续整理相关资料,谢谢大家对本站的支持!
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