binder android

文心一言的回答

Binder驱动是Android操作系统中用于进程间通信（IPC）的机制。它提供了一种高效、跨进程的数据传输方式，使得应用程序的不同组件可以在Android系统上互相通信。

Binder驱动基于Linux内核，其核心组件是一个称为Binder IPC的通信协议。通过使用Binder IPC，应用程序的不同组件可以共享数据、资源和功能，从而实现更高效的应用程序运行。

Binder驱动的主要特点是高效、安全和灵活。它支持跨进程通信，使得应用程序的不同组件可以协同工作，从而提高了应用程序的效率和性能。同时，Binder驱动还提供了一系列的机制和安全措施，以确保数据传输的安全性和完整性。

在Android系统中，Binder驱动的实现主要依赖于Linux内核提供的机制和功能。它利用Linux内核提供的虚拟文件系统、进程间通信（IPC）机制和内存管理功能，实现了高效、可靠和安全的跨进程通信。

总之，Binder驱动是Android操作系统中用于实现跨进程通信的重要机制之一，它提供了高效、安全和灵活的通信方式，使得应用程序的不同组件可以协同工作，提高了应用程序的效率和性能。

那binder到底是个啥呢

Binder驱动相关的一些重要结构体

6~9 用于数据传输相关，其中binder_write_read，binder_transaction_data进程空间和内核空间是通用的

Binder驱动是Android专用的，但底层的驱动架构与Linux驱动一样。binder驱动在以misc设备进行注册，作为虚拟字符设备，没有直接操作硬件，只是对设备内存的处理。主要是驱动设备的初始化(binder_init)，打开 (binder_open)，映射(binder_mmap)，数据操作(binder_ioctl)

系统调用

用户态的程序调用Kernel层驱动是需要陷入内核态，进行系统调用(syscall)，比如打开Binder驱动方法的调用链为： open-> __open() -> binder_open()。 open()为用户空间的方法，__open()便是系统调用中相应的处理方法，通过查找，对应调用到内核binder驱动的binder_open()方法，至于其他的从用户态陷入内核态的流程也基本一致。

系统调用是操作系统提供给应用程序的一种接口，使得应用程序可以使用操作系统的功能。通过系统调用，应用程序可以请求操作系统的服务，例如文件管理、进程控制、内存管理等。系统调用是应用程序与操作系统内核之间的接口，它使得应用程序可以在用户空间和内核空间之间进行通信。

binder文件系统——init_binderfs()

// 向VFS注册binder文件系统

int __init init_binderfs(void)

ret = register_filesystem(&binder_fs_type);

每个注册的文件系统都用一个类型为file_system_type的结构体表示。file_system_type主要记录文件系统的类型相关信息，比如名称、上下文初始化函数指针等。binder_fs_type指明将要挂载的Binder文件系统名为binder

看来socket也整了一个文件系统？

顺便带一下linux文件系统

详见参考链接

Binder文件系统挂载到VFS的时机在init进程启动的时候。相关挂载指令在system/core/rootdir/init.rc中

# Mount binderfs

mkdir /dev/binderfs

# 将代表Binder驱动的路径/dev/binderfs挂载到Binder文件系统。

mount binder binder /dev/binderfs stats=global

chmod 0755 /dev/binderfs # 为相应的文件路径起别名。如/dev/binderfs/binder对应别名就是/dev/binder

symlink /dev/binderfs/binder /dev/binder symlink /dev/binderfs/hwbinder /dev/hwbinder symlink /dev/binderfs/vndbinder /dev/vndbinder

chmod 0666 /dev/binderfs/hwbinder chmod 0666 /dev/binderfs/binder chmod 0666 /dev/binderfs/vndbinder

还能这么玩儿

binderfs_binder_device_create()中，inode->i_fop = &binder_fops。binder_fops是结构体file_operations的对象，它记录着一些函数指针，代表Binder文件系统支持的系统调用的最终实现

Framework层

每个要使用 Binder 进行通信的进程，都会调用 Framework 层的 ProcessState::initWithDriver() ，打开 Binder 驱动。initWithDriver() 主要涉及了几个系统调用，它们的具体的实现，主要是在内核层

mmap()：进行 mmap 映射，提供一块虚拟地址空间，用于建立接收其他进程事务消息的缓冲区。最终会调用 Binder 驱动的 binder_mmap()

这几个系统调用，最终都是通过虚拟文件系统，进入到内核层

binder_open

在打开Binder设备时，初始化并添加一个binder_proc结构体到全局链表中，并创建相关的debugfs文件和binderfs文件

创建binder_proc对象，并把当前进程等信息保存到binder_proc对象，该对象管理IPC所需的各种信息并拥有其他结构体的根结构体；再把binder_proc对象保存到文件指针filp，以及把binder_proc加入到全局链表binder_procs

Binder驱动中通过static HLIST_HEAD(binder_procs);，创建了全局的哈希链表binder_procs，用于保存所有的binder_proc队列，每次新创建的binder_proc对象都会加入binder_procs链表中。

在当前进程在用户空间开辟了1M-8k的内存空间，但是这些Binder线程会同时共享这部分空间，都通过这部分空间来和Binder驱动进行传递数据。那么所以对于单个Binder线程能够传递的数据不会超过1M-8k

Binder_mmap

Binder_mmap实现：

vma表示应用进程的虚拟地址空间。

通过mmap()机制让vma与某块物理页内存进行了映射。

同时让binder驱动内核的虚拟地址空间binder_proc->buffer与应用进程的虚拟内存大小一致

让该物理页与驱动的虚拟内存空间进行映射。

至此，应用进程就和驱动内核映射了同一块物理空间，应用进程可直接进行访问，而不用拷贝

Binder 的内存管理，指的就是管理 mmap 映射的这块缓冲区。Binder 驱动为这块缓冲区，设计了复杂的数据结构，实现了高效查询、分配

每个使用 Binder 通信的 Android 进程，都会事先建立一个缓冲区。它用 binder_alloc 来管理。

binder_alloc 的部分定义如下

Binder 驱动用 binder_buffer 来描述缓冲区。但由于字节对齐，缓冲区的大小可能会比这三个字段的总和稍大一点。Binder 驱动利用 buffers 链表，采用了比较巧妙的方式计算一个 binder_buffer 的大小。Binder 驱动其实一开始是不会为缓冲区分配对应的物理内存的，只是先分配了一段用户空间的虚拟地址，即只是先分配了虚拟内存。

在处理事务的时候，会从缓冲区划分一块 binder_buffer 出来处理事务。这时候，才会为这块小缓冲区分配物理内存。

缓冲区分配的代码主要在 binder_alloc_new_buf_locked() 中

binder_buffer1 释放后，由于 binder_buffer1 的前后都是空闲的 buffer，会进行合并，即 binder_buffer0、binder_buffer1 和 binder_buffer2 合并，只剩 binder_buffer0。

② buffers 链表处理：

发现 binder_buffer1 不是尾节点，并且后续节点 binder_binder2 是空闲的，直接移除 binder_buffer2 节点。
发现 binder_buffer1 不是头节点，并且前驱节点 binder_binder0 是空闲的，这时候，移除的不是 binder_binder0，而是 binder_buffer1 节点。

③ 在处理 buffers 链表的时候，会同步更新 free_buffers 红黑树，所以最终 free_buffers 红黑树只剩 binder_buffer0 节点。

④ 从 allocated_buffers 红黑树中移除 binder_buffer1。

分配、释放一个 binder_buffer 的物理内存页

分配、释放一个 binder_buffer 的物理内存页，都是在 binder_update_page_range() 里进行的：

链表结构体

`binder_ioctl`

ioctl是Linux中常见的系统调用，它用于对底层设备的一些特性进行控制的用户态接口，应用程序在调用ioctl进行设备控制时，最后会调用到设备注册struct file_operations结构体对象的unlocked_ioctl或者compat_ioctl（32位的应用运行在64位的内核上，这个钩子被调用）两个钩子上。在Binder驱动的struct file_operations定义中可见，它的unlocked_ioctl钩子的的实现都是对应到binder_ioctl上的。