Android Binder通信二 Binder驱动与协议

程序员文章站 2024-03-24 09:07:46

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1 前言

在Binder通信整体框架这篇文章中已经说过Binder驱动是Binder通信的底层载体和支撑。Binder驱动支撑着整个Binder IPC过程。因此还是有必要稍微了解Binder驱动的一些基本概念

2 Binder驱动简介

Binder驱动在Linux内核并不对应于真实的设备，它只是一个虚拟的内存区域。
Binder驱动在内核中是以一个misc device类型驱动注册到内核中，并且不支持动态的添加和移除，主设备号为10，次设备号动态分配
Binder驱动的源码在Linux内核的drivers/staging/android
binder驱动的file_operations 定义如下

static const struct file_operations binder_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .poll = binder_poll,
    .unlocked_ioctl = binder_ioctl,
    .mmap = binder_mmap,
    .open = binder_open,
    .flush = binder_flush,
    .release = binder_release,
};

可以看到，binder驱动提供给应用层的接口主要有 open,mmap,poll,ioctl等几个，其中常用的就open,mmap,ioctl三个，其中open表示打开驱动，mmap主要把驱动的内核空间地址映射到用户空间，便于数据的交换，而ioctl主要用于binder协议的通信

3 Binder驱动与应用的交互

要与Binder驱动通信，第一部就是打开打开binder驱动

binder_open
打开binder驱动代码如下：

struct binder_state *bs;
void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;

bs = binder_open(128*1024);

其中binder_open定义如下：

struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize)
{
    struct binder_state *bs;

    bs = malloc(sizeof(*bs));
    if (!bs) {
        errno = ENOMEM;
        return 0;
    }

    bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
    if (bs->fd < 0) {
        fprintf(stderr,"binder: cannot open device (%s)\n",
                strerror(errno));
        goto fail_open;
    }

    ....

fail_map:
    close(bs->fd);
fail_open:
    free(bs);
    return 0;
}

可以看到关键语句就是open(“/dev/binder”, O_RDWR);并返回一个fd。
打开了binder驱动接下来一般还需要将binder驱动设备与应用程序建立mmap映射内存，这样在用户空间就可以直接操作binder设备上的数据了。映射调用mmap函数，会调用到binder驱动的binder_mmap函数

binde_mmap
映射代码如下：

bs->mapsize = mapsize;
    bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
    if (bs->mapped == MAP_FAILED) {
        fprintf(stderr,"binder: cannot map device (%s)\n",
                strerror(errno));
        goto fail_map;
    }

可以看到，主要调用mmap函数来做映射，并且映射的大小就是传入的参数128K。
一旦我们做了映射，那么当有另外一个应用程序B时，示意图如下：
Android Binder通信二 Binder驱动与协议
可以看到，这个时候我们在进行IPC时，要将应用B的数据拷贝到应用程序A，只需要在binder驱动中执行一次copy_from_user复制一次数据即可。

上面binder驱动的初始化有两个过程，binder_open和binder_mmap，在真实的Binder通信体系中这个工作一般有ProcessState这个类来完成,这里就不再详细的讨论了，后期会有讨论。

4 Binder协议简介与ioctl

所谓的binder协议就是binder在进行ioctl操作所支持的一些命令以及。下面是binder协议的介绍

Binder协议
Binder协议可以分为控制协议和驱动协议两类。
控制协议是进程通过ioctl(“/dev/binder”) 与Binder设备进行通讯的协议，该协议包含以下几种命令：
Android Binder通信二 Binder驱动与协议
Binder的驱动协议描述了对于Binder驱动的具体使用过程。驱动协议又可以分为两类：
• 一类是binder_driver_command_protocol，描述了进程发送给Binder驱动的命令
• 一类是binder_driver_return_protocol，描述了Binder驱动发送给进程的命令
binder_driver_command_protocol共包含17个命令，分别是：
Android Binder通信二 Binder驱动与协议
binder_driver_return_protocol共包含18个命令，分别是：

这些命令有个大体的影响就行，对应用开发来说并不需要掌握。