Binder 基本原理

阿豪 7/3/2023

# 1. 基本原理

首先要明确一点 Binder 是一个 RPC（Remote Procedure Call）框架，也就是说借助于 Binder，我们可以在 A 进程中访问 B 进程中的函数。

RPC 一般基于 IPC（Inter-Process Communication）来实现的，IPC 就是跨进程数据传输，大白话就是在 A 进程可以访问到 B 进程中的数据，或者说 B 进程中的数据可以传递给 A 进程，都是一个意思。

在 Linux 中，每个进程都有自己的虚拟内存地址空间。虚拟内存地址空间又分为了用户地址空间和内核地址空间。

不同进程之间用户地址空间的变量和函数是不能相互访问的。

使得 A 进程能访问到 B 进程中数据的手段我们就称之为 IPC。

虽然用户地址空间是不能互相访问的，但是不同进程的内核地址空间是映射到相同物理地址的，它们是相同和共享的，我们可以借助内核地址空间作为中转站来实现进程间数据的传输。

具体的我们在 B 进程使用 copy_from_user 将用户态数据 int a 拷贝到内核态，这样就可以在 A 进程的内核态中访问到 int a

更进一步，可以在 A 进程中调用 copy_to_user 可以将 int a 从内核地址空间拷贝到用户地址空间。至此，我们的进程 A 用户态程序就可以访问到进程 B 中的用户地址空间数据 int a 了

为了访问 int a ，需要拷贝两次数据。能不能优化一下？我们可以通过 mmap 将进程 A 的用户地址空间与内核地址空间进行映射，让他们指向相同的物理地址空间：

完成映射后，B 进程只需调用一次 copy_from_user，A 进程的用户空间中就可以访问到 int a了。这里就优化到了一次拷贝。

接着我们来看以下，Binder 的 RPC 是如何实现的：

一般来说，A 进程访问 B 进程函数，我们需要：

在 A 进程中按照固定的规则打包数据，这些数据包含了：
- 数据发给那个进程，Binder 中是一个整型变量 Handle
- 要调用目标进程中的那个函数，Binder 中用一个整型变量 Code 表示
- 目标函数的参数
- 要执行具体什么操作，也就是 Binder 协议
进程 B 收到数据，按照固定的格式解析出数据，调用函数，并使用相同的格式将函数的返回值传递给进程 A。

Binder 要实现的效果就是，整体上看过去，进程 A 执行进程 B 中的函数就和执行当前进程中的函数是一样的。

Binder 是一个 RPC（Remote Procedure Call）框架，翻译成中文就是远程过程调用。也就是说通过 Binder：

可以在 A 进程中访问 B 进程中定义的函数
进程 B 中的这些等待着被远程调用的函数的集合，我们称其为 Binder 服务（Binder Service）
进程 A 称之为 Binder 客户端（Binder Client），进程 B 称之为 Binder 服务端（Binder Server）
通常，系统中的服务很多，我们需要一个管家来管理它们，服务管家（ServiceManager） 是 Android 系统启动时，启动的一个用于管理 Binder 服务（Binder Service） 的进程。通常，服务（Service） 需要事先注册到服务管家（ServiceManager），其他进程向服务管家（ServiceManager） 查询服务后才能使用服务。
Binder 的 RPC 能力通过 Binder 驱动实现

通常一个完整的 Binder 程序涉及 4 个流程：

整个流程都是建立在 Binder 驱动提供的跨进程调用能力之上：

我叫阿豪，2015 年本科毕业于国防科学技术大学指挥信息系统专业，毕业后从事信息化装备的研发工作，主要研究方向是 Android Framework 与 Linux Kernel。

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