绕不过去的binder

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2015年5月6日 (三) 19:53Hovercool（讨论 | 贡献）的版本

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binder_proc

struct hlist_node proc_node; 当一个进程通过open打开binder设备文件/dev/binder时，binder驱动将会为其创建一个binder_proc对象，然后通过proc_node挂载到全局哈希表binder_procs中
struct rb_root threads; 每个使用了Binder的进程都有一个线程池，这是以线程id为索引构成的各线程红黑树
struct rb_root nodes; 此进程中各binder实体对象的红黑树，以binder_node中ptr变量为索引
struct rb_root refs_by_desc; 以引用号为索引构成的binder引用红黑树
struct rb_root refs_by_node; 以binder实体地址为索引构成的binder引用红黑树
int pid; 此进程的pid
struct vm_area_struct *vma; binder内核缓冲区mmap到用户空间的地址
struct task_struct *tsk; 指向进程的任务控制块
struct files_struct *files; 打开文件的结构体数组
struct hlist_node deferred_work_node; 通过这里挂载到全局哈希表binder_deferred_list中
int deferred_work; 需要延迟执行的工作项的类型
void *buffer; binder内核缓冲区内核空间地址
ptrdiff_t user_buffer_offset; binder内核缓冲区内核地址和用户空间地址的偏移值
struct list_head buffers; 为了便于管理，将内核缓冲区分成若干个binder_buffer来管理，按照地址从小到大的顺序保存在此列表中
struct rb_root free_buffers; 未使用的binder_buffer(即未分配了物理页面)构成的红黑树
struct rb_root allocated_buffers; 已使用的binder_buffer(即已分配了物理页面)构成的红黑树
size_t free_async_space; 当前可以用来保存异步事务数据的内核缓冲区大小
struct page **pages;
size_t buffer_size;
uint32_t buffer_free; 为当前空闲内核缓冲区大小
struct list_head todo; 进程间通信请求的链表头
wait_queue_head_t wait; 线程池中的空闲线程会睡眠在这个等待队列中，当收到新的进程间通信请求时，binder驱动程序会唤醒这些线程
struct binder_stats stats; 用于统计进程数据，如进程接收到进程间通信请求的次数
struct list_head delivered_death; 死亡通知链表头
int max_threads; binder驱动程序可以请求进程注册的线程的最大数目(当然这与线程池中最大线程数目无任何关系，这里说的只是binder驱动的最大请求数)
int requested_threads; binder驱动程序向当前进程已请求的线程数
int requested_threads_started; binder驱动程序向当前进程已请求且已启动的线程数
int ready_threads; 当前线程池中空闲的进程数
long default_priority; 线程的默认优先级，一般初始化为宿主进程的优先级
struct dentry *debugfs_entry; 用于debug


binder_transaction_data

union {

 size_t handle;

 void *ptr;

} target;

对于发送数据包的一方，该成员指明发送目的地。由于目的是在远端，所以这里填入的是对Binder实体的引用，存放在target.handle 中。如前述，Binder的引用在代码中也叫句柄（handle）。



当数据包到达接收方时，驱动已将该成员修改成Binder实体，即指向Binder对象内存的指针，使用target.ptr来获得。该指针是接收 方在将Binder实体传输给其它进程时提交给驱动的，驱动程序能够自动将发送方填入的引用转换成接收方Binder对象的指针，故接收方可以直接将其当 做对象指针来使用（通常是将其reinterpret_cast成相应类）。

void *cookie;                   target object cookie, executeCommand中用其转化为BBinder
unsigned int code; 该成员存放收发双方约定的命令码，驱动完全不关心该成员的内容。通常是Server端定义的公共接口函数的编号。
unsigned int flags; 与交互相关的标志位，其中最重要的是TF_ONE_WAY位。如果该位置上表明这次交互是异步的，接收方不会返回任何数据。驱动利用该位来决定是否 构建与返回有关的数据结构。另外一位TF_ACCEPT_FDS是出于安全考虑，如果发起请求的一方不希望在收到的回复中接收文件形式的Binder可以 将该位置上。因为收到一个文件形式的Binder会自动为接收方打开一个文件，使用该位可以防止打开文件过多。
pid_t sender_pid; 存放发送方的进程ID
uid_t sender_euid; 该成员存放发送方的用户ID，由驱动负责填入，接收方可以读取该成员获知发送方的身份。
size_t data_size; 该成员表示data.buffer指向的缓冲区存放的数据长度。发送数据时由发送方填入，表示即将发送的数据长度；在接收方用来告知接收到数据的长度。
size_t offsets_size; 驱动一般情况下不关心data.buffer里存放什么数据，但如果有Binder在其中传输则需要将其相对data.buffer的偏移位置指出 来让驱动知道。有可能存在多个Binder同时在数据中传递，所以须用数组表示所有偏移位置。本成员表示该数组的大小。
union {

 struct {

  const void *buffer;

  const void *offsets;

 } ptr;

 uint8_t buf[8];

} data;

data.bufer存放要发送或接收到的数据；data.offsets指向Binder偏移位置数组，该数组可以位于data.buffer 中，也可以在另外的内存空间中，并无限制。buf[8]是为了无论保证32位还是64位平台，成员data的大小都是8个字节。


flat_binder_object

unsigned long type; 表明该Binder的类型，包括以下几种：



BINDER_TYPE_BINDER：表示传递的是Binder实体，并且指向该实体的引用都是强类型；


BINDER_TYPE_WEAK_BINDER：表示传递的是Binder实体，并且指向该实体的引用都是弱类型；


BINDER_TYPE_HANDLE：表示传递的是Binder强类型的引用


BINDER_TYPE_WEAK_HANDLE：表示传递的是Binder弱类型的引用


BINDER_TYPE_FD：表示传递的是文件形式的Binder，详见下节

unsigned long flags;


                    

该域只对第一次传递Binder实体时有效，因为此刻驱动需要在内核中创建相应的实体节点，有些参数需要从该域取出：



第0-7位：代码中用FLAT_BINDER_FLAG_PRIORITY_MASK取得，表示处理本实体请求数据包的线程的最低优先级。当一个应 用程序提供多个实体时，可以通过该参数调整分配给各个实体的处理能力。


第8位：代码中用FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS取得，置1表示该实体可以接收其它进程发过来的文件形式的 Binder。由于接收文件形式的Binder会在本进程中自动打开文件，有些Server可以用该标志禁止该功能，以防打开过多文件。

union {

 void *binder;

 signed long handle;

};

当传递的是Binder实体时使用binder域，指向Binder实体在应用程序中的地址。



当传递的是Binder引用时使用handle域，存放Binder在进程中的引用号。

void *cookie; extra data associated with local object


binder_transaction

int debug_id; 用于调试
struct binder_work work;


                    

struct binder_thread *from; 指向发起事务的线程
struct binder_transaction *from_parent; 假设A发起了事务T1，而T1需要依赖于B，而B在处理T1时又要求C先处理T2，而C处理T2时又要求A先处理T3，则：

T1->from_parent = T2

T2->from_parent = T3

T3->to_parent = T1

struct binder_proc *to_proc; 指向负责处理此事务的进程
struct binder_thread *to_thread; 指向负责处理此事务的线程
struct binder_transaction *to_parent; 见from_parent
unsigned need_reply:1; 标明此事务为同步还是异步
struct binder_buffer *buffer; extra data associated with local object
unsigned int code; 与 binder_transaction_data.code一致
unsigned int flags; 与 binder_transaction_data.flags一致
long priority; 发起此事务的源线程的优先级
long saved_priority; 在修改线程优先级前会把其原来的优先级保存在此
uid_t sender_euid; 发起此事务的源线程的uid

binder驱动使用 debugfs_create_dir创建了不少调试文件，默认情况下，debugfs会被挂载在目录/sys/kernel/debug之下，如果您的发行版里没有自动挂载，可以用如下命令手动完成（或者 '无 debugfs 则是在 /proc/binder/transaction_log'）： 

# mount -t debugfs none /your/debugfs/dir


进程间数据交换


参考资料：

http://disanji.net/2011/02/28/android-bnder-design/

罗升阳·《Android系统源代码情景分析》

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