写给Android开发的Binder指南

2024-06-24 04:48

本文主要是介绍写给Android开发的Binder指南,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

为什么选用binder?

Linux 已经提供了管道、消息队列、共享内存和 Socket 等 IPC 机制。那为什么 Android 还要提供 Binder 来实现 IPC 呢?主要是基于性能、稳定性和安全性几方面的原因。

性能
Socket 作为一款通用接口,其传输效率低,开销大,主要用在跨网络的进程间通信和本机上进程间的低速通信。
消息队列和管道采用存储-转发方式,即数据先从发送方缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中,然后再从内核缓存区拷贝到接收方缓存区,至少有两次拷贝过程。
共享内存虽然无需拷贝,但控制复杂,难以使用。Binder 只需要一次数据拷贝,性能上仅次于共享内存。

在这里插入图片描述
稳定性
Binder 基于 C/S 架构,共享内存虽然无需拷贝,但是控制负责,难以使用。从稳定性的角度讲,Binder 机制是优于内存共享的。

安全性
Android 为每个安装好的 APP 分配了自己的 UID,故而进程的 UID 是鉴别进程身份的重要标志。

传统的 IPC 只能由用户在数据包中填入 UID/PID,但这样不可靠,容易被恶意程序利用。

在这里插入图片描述

进程空间划分:用户空间(User Space)/内核空间(Kernel Space)
为了保护用户进程不能直接操作内核,操作系统从逻辑上将虚拟空间划分为用户空间(User Space)和内核空间(Kernel Space)。针对 Linux 操作系统而言,将最高的 1GB 字节供内核使用,称为内核空间;较低的 3GB 字节供各进程使用,称为用户空间。

简单的说就是,内核空间(Kernel)是系统内核运行的空间,用户空间(User Space)是用户程序运行的空间。为了保证安全性,它们之间是隔离的。

系统调用:用户态与内核态
用户空间需要访问内核资源,比如文件操作、访问网络等等。
借助系统调用来实现。系统调用是用户空间访问内核空间的唯一方式

Linux 使用两级保护机制:0 级供系统内核使用,3 级供用户程序使用。

当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时,称进程处于内核运行态(内核态)。此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码中执行。当进程处于内核态时,执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。

当进程在执行用户自己的代码的时候,我们称其处于用户运行态(用户态)。此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。

系统调用主要通过如下两个函数来实现:

copy_from_user() //将数据从用户空间拷贝到内核空间
copy_to_user() //将数据从内核空间拷贝到用户空间

Linux 下的传统 IPC 通信原理
在这里插入图片描述
传统的 IPC 通信方式有两个问题:
1.性能低下,一次数据传递需要经历:内存缓存区 --> 内核缓存区 --> 内存缓存区,需要 2 次数据拷贝;
2.接收数据的缓存区由数据接收进程提供,但是接收进程并不知道需要多大的空间来存放将要传递过来的数据,因此只能开辟尽可能大的内存空间或者先调用 API 接收消息头来获取消息体的大小,这两种做法不是浪费空间就是浪费时间。

Binder使用服务的具体执行过程

在这里插入图片描述

  1. Client通过获得一个Server的代理接口,对Server进行调用。
  2. 代理接口中定义的方法与Server中定义的方法是一一对应的。
  3. Client调用某个代理接口中的方法时,代理接口的方法会将Client传递的参数打 包成Parcel对象。
  4. 代理接口将Parcel发送给内核中的Binder Driver。
  5. Server会读取Binder Driver中的请求数据,如果是发送给自己的,解包Parcel 对象,处理并将结果返回。
  6. 整个的调用过程是一个同步过程,在Server处理的时候,Client会Block住。因 此Client调用过程不应在主线程。

Binder 跨进程通信原理

动态内核可加载模块 && 内存映射

Android 系统就可以通过动态添加一个内核模块运行在内核空间,用户进程之间通过这个内核模块作为桥梁来实现通信。

在 Android 系统中,这个运行在内核空间,负责各个用户进程通过 Binder 实现通信的内核模块就叫 Binder 驱动(Binder Dirver)。

内存映射简单的讲就是将用户空间的一块内存区域映射到内核空间。映射关系建立后,用户对这块内存区域的修改可以直接反应到内核空间;反之内核空间对这段区域的修改也能直接反应到用户空间。

一次完整的 Binder IPC 通信过程通常是这样:
1.首先 Binder 驱动在内核空间创建一个数据接收缓存区;
2.接着在内核空间开辟一块内核缓存区,建立内核缓存区和内核中数据接收缓存区之间的映射关系,以及内核中数据接收缓存区和接收进程用户空间地址的映射关系;
3.发送方进程通过系统调用 copyfromuser() 将数据 copy 到内核中的内核缓存区,由于内核缓存区和接收进程的用户空间存在内存映射,因此也就相当于把数据发送到了接收进程的用户空间,这样便完成了一次进程间的通信。

在这里插入图片描述

Binder 通信模型

Client/Server/ServiceManager/驱动

其中 Client、Server、Service Manager 运行在用户空间,Binder 驱动运行在内核空间。其中 Service Manager 和 Binder 驱动由系统提供,而 Client、Server 由应用程序来实现。Client、Server 和 ServiceManager 均是通过系统调用 open、mmap 和 ioctl 来访问设备文件 /dev/binder,从而实现与 Binder 驱动的交互来间接的实现跨进程通信。

在这里插入图片描述
Binder 通信过程
1.首先,一个进程使用 BINDERSETCONTEXT_MGR 命令通过 Binder 驱动将自己注册成为 ServiceManager;
2.Server 通过驱动向 ServiceManager 中注册 Binder(Server 中的 Binder 实体),表明可以对外提供服务。驱动为这个 Binder 创建位于内核中的实体节点以及 ServiceManager 对实体的引用,将名字以及新建的引用打包传给 ServiceManager,ServiceManger 将其填入查找表。
3.Client 通过名字,在 Binder 驱动的帮助下从 ServiceManager 中获取到对 Binder 实体的引用,通过这个引用就能实现和 Server 进程的通信。

在这里插入图片描述

Binder 通信中的代理模式
当 A 进程想要获取 B 进程中的 object 时,驱动并不会真的把 object 返回给 A,而是返回了一个跟 object 看起来一模一样的代理对象 objectProxy,这个 objectProxy 具有和 object 一摸一样的方法,但是这些方法并没有 B 进程中 object 对象那些方法的能力,这些方法只需要把把请求参数交给驱动即可。

当 Binder 驱动接收到 A 进程的消息后,发现这是个 objectProxy 就去查询自己维护的表单,一查发现这是 B 进程 object 的代理对象。于是就会去通知 B 进程调用 object 的方法,并要求 B 进程把返回结果发给自己。当驱动拿到 B 进程的返回结果后就会转发给 A 进程,一次通信就完成了。

在这里插入图片描述

需要注意:AMS(Activity Manager Service)是运行在系统服务进程(system_server)中,ServiceManager也是运行在系统服务进程中

ServiceManager是一个系统级别的服务管理器,用于管理系统中的各种服务。客户端进程可以通过ServiceManager获取系统中的各种服务,例如AMS、PackageManagerService等。

这篇关于写给Android开发的Binder指南的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1089204

相关文章

这15个Vue指令,让你的项目开发爽到爆

1. V-Hotkey 仓库地址: github.com/Dafrok/v-ho… Demo: 戳这里 https://dafrok.github.io/v-hotkey 安装: npm install --save v-hotkey 这个指令可以给组件绑定一个或多个快捷键。你想要通过按下 Escape 键后隐藏某个组件,按住 Control 和回车键再显示它吗?小菜一碟: <template

Hadoop企业开发案例调优场景

需求 (1)需求:从1G数据中,统计每个单词出现次数。服务器3台,每台配置4G内存,4核CPU,4线程。 (2)需求分析: 1G / 128m = 8个MapTask;1个ReduceTask;1个mrAppMaster 平均每个节点运行10个 / 3台 ≈ 3个任务(4    3    3) HDFS参数调优 (1)修改:hadoop-env.sh export HDFS_NAMENOD

嵌入式QT开发:构建高效智能的嵌入式系统

摘要: 本文深入探讨了嵌入式 QT 相关的各个方面。从 QT 框架的基础架构和核心概念出发,详细阐述了其在嵌入式环境中的优势与特点。文中分析了嵌入式 QT 的开发环境搭建过程,包括交叉编译工具链的配置等关键步骤。进一步探讨了嵌入式 QT 的界面设计与开发,涵盖了从基本控件的使用到复杂界面布局的构建。同时也深入研究了信号与槽机制在嵌入式系统中的应用,以及嵌入式 QT 与硬件设备的交互,包括输入输出设

OpenHarmony鸿蒙开发( Beta5.0)无感配网详解

1、简介 无感配网是指在设备联网过程中无需输入热点相关账号信息,即可快速实现设备配网,是一种兼顾高效性、可靠性和安全性的配网方式。 2、配网原理 2.1 通信原理 手机和智能设备之间的信息传递,利用特有的NAN协议实现。利用手机和智能设备之间的WiFi 感知订阅、发布能力,实现了数字管家应用和设备之间的发现。在完成设备间的认证和响应后,即可发送相关配网数据。同时还支持与常规Sof

活用c4d官方开发文档查询代码

当你问AI助手比如豆包,如何用python禁止掉xpresso标签时候,它会提示到 这时候要用到两个东西。https://developers.maxon.net/论坛搜索和开发文档 比如这里我就在官方找到正确的id描述 然后我就把参数标签换过来

Android实现任意版本设置默认的锁屏壁纸和桌面壁纸(两张壁纸可不一致)

客户有些需求需要设置默认壁纸和锁屏壁纸  在默认情况下 这两个壁纸是相同的  如果需要默认的锁屏壁纸和桌面壁纸不一样 需要额外修改 Android13实现 替换默认桌面壁纸: 将图片文件替换frameworks/base/core/res/res/drawable-nodpi/default_wallpaper.*  (注意不能是bmp格式) 替换默认锁屏壁纸: 将图片资源放入vendo

Retrieval-based-Voice-Conversion-WebUI模型构建指南

一、模型介绍 Retrieval-based-Voice-Conversion-WebUI(简称 RVC)模型是一个基于 VITS(Variational Inference with adversarial learning for end-to-end Text-to-Speech)的简单易用的语音转换框架。 具有以下特点 简单易用:RVC 模型通过简单易用的网页界面,使得用户无需深入了

Android平台播放RTSP流的几种方案探究(VLC VS ExoPlayer VS SmartPlayer)

技术背景 好多开发者需要遴选Android平台RTSP直播播放器的时候,不知道如何选的好,本文针对常用的方案,做个大概的说明: 1. 使用VLC for Android VLC Media Player(VLC多媒体播放器),最初命名为VideoLAN客户端,是VideoLAN品牌产品,是VideoLAN计划的多媒体播放器。它支持众多音频与视频解码器及文件格式,并支持DVD影音光盘,VCD影

Java 创建图形用户界面(GUI)入门指南(Swing库 JFrame 类)概述

概述 基本概念 Java Swing 的架构 Java Swing 是一个为 Java 设计的 GUI 工具包,是 JAVA 基础类的一部分,基于 Java AWT 构建,提供了一系列轻量级、可定制的图形用户界面(GUI)组件。 与 AWT 相比,Swing 提供了许多比 AWT 更好的屏幕显示元素,更加灵活和可定制,具有更好的跨平台性能。 组件和容器 Java Swing 提供了许多

Linux_kernel驱动开发11

一、改回nfs方式挂载根文件系统         在产品将要上线之前,需要制作不同类型格式的根文件系统         在产品研发阶段,我们还是需要使用nfs的方式挂载根文件系统         优点:可以直接在上位机中修改文件系统内容,延长EMMC的寿命         【1】重启上位机nfs服务         sudo service nfs-kernel-server resta