Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server启动过程源代码分析

在前面一篇文章浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路中,介绍了在Android系统中Binder进程间通信机制中的Server角色是如何获得Service Manager远程接口的,即defaultServiceManager函数的实现。Server获得了Service Manager远程接口之后,就要把自己的Service添加到Service Manager中去,然后把自己启动起来,等待Client的请求。本文将通过分析源代码了解Server的启动过程是怎么样的。

本文通过一个具体的例子来说明Binder机制中Server的启动过程。我们知道,在Android系统中,提供了多媒体播放的功能,这个功能是以服务的形式来提供的。这里,我们就通过分析MediaPlayerService的实现来了解Media Server的启动过程。

首先,看一下MediaPlayerService的类图,以便我们理解下面要描述的内容。

Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server启动过程源代码分析_第1张图片

我们将要介绍的主角MediaPlayerService继承于BnMediaPlayerService类,熟悉Binder机制的同学应该知道BnMediaPlayerService是一个Binder Native类,用来处理Client请求的。BnMediaPlayerService继承于BnInterface<IMediaPlayerService>类,BnInterface是一个模板类,它定义在frameworks/base/include/binder/IInterface.h文件中:

这里可以看出,BnMediaPlayerService实际是继承了IMediaPlayerService和BBinder类。IMediaPlayerService和BBinder类又分别继承了IInterface和IBinder类,IInterface和IBinder类又同时继承了RefBase类。

实际上,BnMediaPlayerService并不是直接接收到Client处发送过来的请求,而是使用了IPCThreadState接收Client处发送过来的请求,而IPCThreadState又借助了ProcessState类来与Binder驱动程序交互。有关IPCThreadState和ProcessState的关系,可以参考上一篇文章浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路,接下来也会有相应的描述。IPCThreadState接收到了Client处的请求后,就会调用BBinder类的transact函数,并传入相关参数,BBinder类的transact函数最终调用BnMediaPlayerService类的onTransact函数,于是,就开始真正地处理Client的请求了。

了解了MediaPlayerService类结构之后,就要开始进入到本文的主题了。

首先,看看MediaPlayerService是如何启动的。启动MediaPlayerService的代码位于frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp文件中:

这里我们不关注AudioFlinger和CameraService相关的代码。

先看下面这句代码:

这句代码的作用是通过ProcessState::self()调用创建一个ProcessState实例。ProcessState::self()是ProcessState类的一个静态成员变量,定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中:

这里可以看出,这个函数作用是返回一个全局唯一的ProcessState实例gProcess。全局唯一实例变量gProcess定义在frameworks/base/libs/binder/Static.cpp文件中:

再来看ProcessState的构造函数:

这个函数有两个关键地方,一是通过open_driver函数打开Binder设备文件/dev/binder,并将打开设备文件描述符保存在成员变量mDriverFD中;二是通过mmap来把设备文件/dev/binder映射到内存中。

先看open_driver函数的实现,这个函数同样位于frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中:

这个函数的作用主要是通过open文件操作函数来打开/dev/binder设备文件,然后再调用ioctl文件控制函数来分别执行BINDER_VERSION和BINDER_SET_MAX_THREADS两个命令来和Binder驱动程序进行交互,前者用于获得当前Binder驱动程序的版本号,后者用于通知Binder驱动程序,MediaPlayerService最多可同时启动15个线程来处理Client端的请求。

open在Binder驱动程序中的具体实现,请参考前面一篇文章浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路,这里不再重复描述。打开/dev/binder设备文件后,Binder驱动程序就为MediaPlayerService进程创建了一个struct binder_proc结构体实例来维护MediaPlayerService进程上下文相关信息。

我们来看一下ioctl文件操作函数执行BINDER_VERSION命令的过程:

这个函数调用最终进入到Binder驱动程序的binder_ioctl函数中,我们只关注BINDER_VERSION相关的部分逻辑:

很简单,只是将BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION写入到传入的参数arg指向的用户缓冲区中去就返回了。BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION是一个宏,定义在kernel/common/drivers/staging/android/binder.h文件中:

这里为什么要把ubuf转换成struct binder_version之后,再通过其protocol_version成员变量再来写入呢,转了一圈,最终内容还是写入到ubuf中。我们看一下struct binder_version的定义就会明白,同样是在kernel/common/drivers/staging/android/binder.h文件中:

从注释中可以看出来,这里是考虑到兼容性,因为以后很有可能不是用signed long来表示版本号。

这里有一个重要的地方要注意的是,由于这里是打开设备文件/dev/binder之后,第一次进入到binder_ioctl函数,因此,这里调用binder_get_thread的时候,就会为当前线程创建一个struct binder_thread结构体变量来维护线程上下文信息,具体可以参考浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路一文。

接着我们再来看一下ioctl文件操作函数执行BINDER_SET_MAX_THREADS命令的过程:

这个函数调用最终进入到Binder驱动程序的binder_ioctl函数中,我们只关注BINDER_SET_MAX_THREADS相关的部分逻辑:

这里实现也是非常简单,只是简单地把用户传进来的参数保存在proc->max_threads中就完毕了。注意,这里再调用binder_get_thread函数的时候,就可以在proc->threads中找到当前线程对应的struct binder_thread结构了,因为前面已经创建好并保存在proc->threads红黑树中。

回到ProcessState的构造函数中,这里还通过mmap函数来把设备文件/dev/binder映射到内存中,这个函数在浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路一文也已经有详细介绍,这里不再重复描述。宏BINDER_VM_SIZE就定义在ProcessState.cpp文件中:

mmap函数调用完成之后,Binder驱动程序就为当前进程预留了BINDER_VM_SIZE大小的内存空间了。

这样,ProcessState全局唯一变量gProcess就创建完毕了,回到frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp文件中的main函数,下一步是调用defaultServiceManager函数来获得Service Manager的远程接口,这个已经在上一篇文章浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路有详细描述,读者可以回过头去参考一下。

再接下来,就进入到MediaPlayerService::instantiate函数把MediaPlayerService添加到Service Manger中去了。这个函数定义在frameworks/base/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp文件中:

我们重点看一下IServiceManger::addService的过程,这有助于我们加深对Binder机制的理解。

在上一篇文章浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路中说到,defaultServiceManager返回的实际是一个BpServiceManger类实例,因此,我们看一下BpServiceManger::addService的实现,这个函数实现在frameworks/base/libs/binder/IServiceManager.cpp文件中:

这里的Parcel类是用来于序列化进程间通信数据用的。

先来看这一句的调用:

IServiceManager::getInterfaceDescriptor()返回来的是一个字符串,即"android.os.IServiceManager",具体可以参考IServiceManger的实现。我们看一下Parcel::writeInterfaceToken的实现,位于frameworks/base/libs/binder/Parcel.cpp文件中:

它的作用是写入一个整数和一个字符串到Parcel中去。

再来看下面的调用:

这里又是写入一个字符串到Parcel中去,这里的name即是上面传进来的“media.player”字符串。

往下看:

这里定入一个Binder对象到Parcel去。我们重点看一下这个函数的实现,因为它涉及到进程间传输Binder实体的问题,比较复杂,需要重点关注,同时,也是理解Binder机制的一个重点所在。注意,这里的service参数是一个MediaPlayerService对象。

看到flatten_binder函数,是不是似曾相识的感觉?我们在前面一篇文章 浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路中,曾经提到在Binder驱动程序中,使用struct flat_binder_object来表示传输中的一个binder对象,它的定义如下所示:

各个成员变量的含义请参考资料 Android Binder设计与实现

我们进入到flatten_binder函数看看:

首先是初始化flat_binder_object的flags域:

0x7f表示处理本Binder实体请求数据包的线程的最低优先级,FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS表示这个Binder实体可以接受文件描述符,Binder实体在收到文件描述符时,就会在本进程中打开这个文件。

传进来的binder即为MediaPlayerService::instantiate函数中new出来的MediaPlayerService实例,因此,不为空。又由于MediaPlayerService继承自BBinder类,它是一个本地Binder实体,因此binder->localBinder返回一个BBinder指针,而且肯定不为空,于是执行下面语句:

设置了flat_binder_obj的其他成员变量,注意,指向这个Binder实体地址的指针local保存在flat_binder_obj的成员变量cookie中。

函数调用finish_flatten_binder来将这个flat_binder_obj写入到Parcel中去:

Parcel::writeObject的实现如下:

这里除了把flat_binder_obj写到Parcel里面之内,还要记录这个flat_binder_obj在Parcel里面的偏移位置:

这里因为,如果进程间传输的数据间带有Binder对象的时候,Binder驱动程序需要作进一步的处理,以维护各个Binder实体的一致性,下面我们将会看到Binder驱动程序是怎么处理这些Binder对象的。

再回到BpServiceManager::addService函数中,调用下面语句:

回到 浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路一文中的类图中去看一下,这里的remote成员函数来自于BpRefBase类,它返回一个BpBinder指针。因此,我们继续进入到BpBinder::transact函数中去看看:

这里又调用了IPCThreadState::transact进执行实际的操作。注意,这里的mHandle为0,code为ADD_SERVICE_TRANSACTION。ADD_SERVICE_TRANSACTION是上面以参数形式传进来的,那mHandle为什么是0呢?因为这里表示的是Service Manager远程接口,它的句柄值一定是0,具体请参考 浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路一文。
再进入到IPCThreadState::transact函数,看看做了些什么事情:

IPCThreadState::transact函数的参数flags是一个默认值为0的参数,上面没有传相应的实参进来,因此,这里就为0。

函数首先调用writeTransactionData函数准备好一个structbinder_transaction_data结构体变量,这个是等一下要传输给Binder驱动程序的。structbinder_transaction_data的定义我们在浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路一文中有详细描述,读者不妨回过去读一下。这里为了方便描述,将structbinder_transaction_data的定义再次列出来:

writeTransactionData函数的实现如下:

注意,这里的cmd为BC_TRANSACTION。这个函数很简单,在这个场景下,就是执行下面语句来初始化本地变量tr:

回忆一下上面的内容,写入到tr.data.ptr.buffer的内容相当于下面的内容:

其中包含了一个Binder实体MediaPlayerService,因此需要设置tr.offsets_size就为1,tr.data.ptr.offsets就指向了这个MediaPlayerService的地址在tr.data.ptr.buffer中的偏移量。最后,将tr的内容保存在IPCThreadState的成员变量mOut中。
回到IPCThreadState::transact函数中,接下去看,(flags & TF_ONE_WAY) == 0为true,并且reply不为空,所以最终进入到waitForResponse(reply)这条路径来。我们看一下waitForResponse函数的实现:

这个函数虽然很长,但是主要调用了talkWithDriver函数来与Binder驱动程序进行交互:

这里doReceive和needRead均为1,有兴趣的读者可以自已分析一下。因此,这里告诉Binder驱动程序,先执行write操作,再执行read操作,下面我们将会看到。

最后,通过ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr)进行到Binder驱动程序的binder_ioctl函数,我们只关注cmd为BINDER_WRITE_READ的逻辑:

函数首先是将用户传进来的参数拷贝到本地变量struct binder_write_read bwr中去。这里bwr.write_size > 0为true,因此,进入到binder_thread_write函数中,我们只关注BC_TRANSACTION部分的逻辑:

首先将用户传进来的transact参数拷贝在本地变量struct binder_transaction_data tr中去,接着调用binder_transaction函数进一步处理,这里我们忽略掉无关代码:

注意,这里传进来的参数reply为0,tr->target.handle也为0。因此,target_proc、target_thread、target_node、target_list和target_wait的值分别为:

接着,分配了一个待处理事务t和一个待完成工作项tcomplete,并执行初始化工作:

注意,这里的事务t是要交给target_proc处理的,在这个场景之下,就是Service Manager了。因此,下面的语句:

就是在Service Manager的进程空间中分配一块内存来保存用户传进入的参数了:

由于现在target_node要被使用了,增加它的引用计数:

接下去的for循环,就是用来处理传输数据中的Binder对象了。在我们的场景中,有一个类型为BINDER_TYPE_BINDER的Binder实体MediaPlayerService:

由于是第一次在Binder驱动程序中传输这个MediaPlayerService,调用binder_get_node函数查询这个Binder实体时,会返回空,于是binder_new_node在proc中新建一个,下次就可以直接使用了。

现在,由于要把这个Binder实体MediaPlayerService交给target_proc,也就是Service Manager来管理,也就是说Service Manager要引用这个MediaPlayerService了,于是通过binder_get_ref_for_node为MediaPlayerService创建一个引用,并且通过binder_inc_ref来增加这个引用计数,防止这个引用还在使用过程当中就被销毁。注意,到了这里的时候,t->buffer中的flat_binder_obj的type已经改为BINDER_TYPE_HANDLE,handle已经改为ref->desc,跟原来不一样了,因为这个flat_binder_obj是最终是要传给Service Manager的,而Service Manager只能够通过句柄值来引用这个Binder实体。

最后,把待处理事务加入到target_list列表中去:

并且把待完成工作项加入到本线程的todo等待执行列表中去:

现在目标进程有事情可做了,于是唤醒它:

这里就是要唤醒Service Manager进程了。回忆一下前面 浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路这篇文章,此时, Service Manager正在binder_thread_read函数中调用wait_event_interruptible进入休眠状态。

这里我们先忽略一下Service Manager被唤醒之后的场景,继续MedaPlayerService的启动过程,然后再回来。

回到binder_ioctl函数,bwr.read_size > 0为true,于是进入binder_thread_read函数:

这里,thread->transaction_stack和thread->todo均不为空,于是wait_for_proc_work为false,由于binder_has_thread_work的时候,返回true,这里因为thread->todo不为空,因此,线程虽然调用了wait_event_interruptible,但是不会睡眠,于是继续往下执行。

由于thread->todo不为空,执行下列语句:

w->type为BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE,这是在上面的binder_transaction函数设置的,于是执行:

这里就将w从thread->todo删除了。由于这里t为空,重新执行while循环,这时由于已经没有事情可做了,最后就返回到binder_ioctl函数中。注间,这里一共往用户传进来的缓冲区buffer写入了两个整数,分别是BR_NOOP和BR_TRANSACTION_COMPLETE。

binder_ioctl函数返回到用户空间之前,把数据消耗情况拷贝回用户空间中:

最后返回到IPCThreadState::talkWithDriver函数中,执行下面语句:

} ...... return NO_ERROR; } 首先是把mOut的数据清空:

然后设置已经读取的内容的大小:

然后返回到IPCThreadState::waitForResponse函数中。在IPCThreadState::waitForResponse函数,先是从mIn读出一个整数,这个便是BR_NOOP了,这是一个空操作,什么也不做。然后继续进入IPCThreadState::talkWithDriver函数中。
这时候,下面语句执行后:

needRead为false,因为在mIn中,尚有一个整数BR_TRANSACTION_COMPLETE未读出。

这时候,下面语句执行后:

outAvail等于0。因此,最后bwr.write_size和bwr.read_size均为0,IPCThreadState::talkWithDriver函数什么也不做,直接返回到IPCThreadState::waitForResponse函数中。在IPCThreadState::waitForResponse函数,又继续从mIn读出一个整数,这个便是BR_TRANSACTION_COMPLETE:

reply不为NULL,因此,IPCThreadState::waitForResponse的循环没有结束,继续执行,又进入到IPCThreadState::talkWithDrive中。

这次,needRead就为true了,而outAvail仍为0,所以bwr.read_size不为0,bwr.write_size为0。于是通过:

进入到Binder驱动程序中的binder_ioctl函数中。由于bwr.write_size为0,bwr.read_size不为0,这次直接就进入到binder_thread_read函数中。这时候,thread->transaction_stack不等于0,但是thread->todo为空,于是线程就通过:

进入睡眠状态,等待Service Manager来唤醒了。

现在,我们可以回到Service Manager被唤醒的过程了。我们接着前面浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路这篇文章的最后,继续描述。此时, Service Manager正在binder_thread_read函数中调用wait_event_interruptible_exclusive进入休眠状态。上面被MediaPlayerService启动后进程唤醒后,继续执行binder_thread_read函数:

Service Manager被唤醒之后,就进入while循环开始处理事务了。这里wait_for_proc_work等于1,并且proc->todo不为空,所以从proc->todo列表中得到第一个工作项:

从上面的描述中,我们知道,这个工作项的类型为BINDER_WORK_TRANSACTION,于是通过下面语句得到事务项:

接着就是把事务项t中的数据拷贝到本地局部变量struct binder_transaction_data tr中去了:

这里有一个非常重要的地方,是Binder进程间通信机制的精髓所在:

t->buffer->data所指向的地址是内核空间的,现在要把数据返回给Service Manager进程的用户空间,而Service Manager进程的用户空间是不能访问内核空间的数据的,所以这里要作一下处理。怎么处理呢?我们在学面向对象语言的时候,对象的拷贝有深拷贝和浅拷贝之分,深拷贝是把另外分配一块新内存,然后把原始对象的内容搬过去,浅拷贝是并没有为新对象分配一块新空间,而只是分配一个引用,而个引用指向原始对象。Binder机制用的是类似浅拷贝的方法,通过在用户空间分配一个虚拟地址,然后让这个用户空间虚拟地址与t->buffer->data这个内核空间虚拟地址指向同一个物理地址,这样就可以实现浅拷贝了。怎么样用户空间和内核空间的虚拟地址同时指向同一个物理地址呢?请参考前面一篇文章 浅谈Service Manager成为Android进程间通信(IPC)机制Binder守护进程之路,那里有详细描述。这里只要将t->buffer->data加上一个偏移值proc->user_buffer_offset就可以得到t->buffer->data对应的用户空间虚拟地址了。调整了tr.data.ptr.buffer的值之后,不要忘记也要一起调整tr.data.ptr.offsets的值。

接着就是把tr的内容拷贝到用户传进来的缓冲区去了,指针ptr指向这个用户缓冲区的地址:

这里可以看出,这里只是对作tr.data.ptr.bufferr和tr.data.ptr.offsets的内容作了浅拷贝。

最后,由于已经处理了这个事务,要把它从todo列表中删除:

注意,这里的cmd == BR_TRANSACTION && !(t->flags & TF_ONE_WAY)为true,表明这个事务虽然在驱动程序中已经处理完了,但是它仍然要等待Service Manager完成之后,给驱动程序一个确认,也就是需要等待回复,于是把当前事务t放在thread->transaction_stack队列的头部:

如果cmd == BR_TRANSACTION && !(t->flags & TF_ONE_WAY)为false,那就不需要等待回复了,直接把事务t删掉。

这个while最后通过一个break跳了出来,最后返回到binder_ioctl函数中:

从binder_thread_read返回来后,再看看proc->todo是否还有事务等待处理,如果是,就把睡眠在proc->wait队列的线程唤醒来处理。最后,把本地变量struct binder_write_read bwr的内容拷贝回到用户传进来的缓冲区中,就返回了。

这里就是返回到frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.c文件中的binder_loop函数了:

返回来的数据都放在readbuf中,接着调用binder_parse进行解析:

首先把从Binder驱动程序读出来的数据转换为一个struct binder_txn结构体,保存在txn本地变量中,struct binder_txn定义在frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.h文件中:

函数中还用到了另外一个数据结构struct binder_io,也是定义在frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.h文件中:

接着往下看,函数调bio_init来初始化reply变量:

接着又调用bio_init_from_txn来初始化msg变量:

最后,真正进行处理的函数是从参数中传进来的函数指针func,这里就是定义在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c文件中的svcmgr_handler函数:

回忆一下,在BpServiceManager::addService时,传给Binder驱动程序的参数为:

这里的语句:

就是依次把它们读取出来了,这里,我们只要看一下bio_get_ref的实现。先看一个数据结构struct binder_obj的定义:

这个结构体其实就是对应struct flat_binder_obj的。

接着看bio_get_ref实现:

_bio_get_obj这个函数就不跟进去看了,它的作用就是从binder_io中取得第一个还没取获取过的binder_object。在这个场景下,就是我们最开始传过来代表MediaPlayerService的flat_binder_obj了,这个原始的flat_binder_obj的type为BINDER_TYPE_BINDER,binder为指向MediaPlayerService的弱引用的地址。在前面我们说过,在Binder驱动驱动程序里面,会把这个flat_binder_obj的type改为BINDER_TYPE_HANDLE,handle改为一个句柄值。这里的handle值就等于obj->pointer的值。

回到svcmgr_handler函数,调用do_add_service进一步处理:

这个函数的实现很简单,就是把MediaPlayerService这个Binder实体的引用写到一个struct svcinfo结构体中,主要是它的名称和句柄值,然后插入到链接svclist的头部去。这样,Client来向Service Manager查询服务接口时,只要给定服务名称,Service Manger就可以返回相应的句柄值了。

这个函数执行完成后,返回到svcmgr_handler函数,函数的最后,将一个错误码0写到reply变量中去,表示一切正常:

svcmgr_handler函数执行完成后,返回到binder_parse函数,执行下面语句:

我们看一下binder_send_reply的实现,从函数名就可以猜到它要做什么了,告诉Binder驱动程序,它完成了Binder驱动程序交给它的任务了。

从这里可以看出,binder_send_reply告诉Binder驱动程序执行BC_FREE_BUFFER和BC_REPLY命令,前者释放之前在binder_transaction分配的空间,地址为buffer_to_free,buffer_to_free这个地址是Binder驱动程序把自己在内核空间用的地址转换成用户空间地址再传给Service Manager的,所以Binder驱动程序拿到这个地址后,知道怎么样释放这个空间;后者告诉MediaPlayerService,它的addService操作已经完成了,错误码是0,保存在data.txn.data中。

再来看binder_write函数:

这里可以看出,只有写操作,没有读操作,即read_size为0。

这里又是一个ioctl的BINDER_WRITE_READ操作。直入到驱动程序的binder_ioctl函数后,执行BINDER_WRITE_READ命令,这里就不累述了。

最后,从binder_ioctl执行到binder_thread_write函数,我们首先看第一个命令BC_FREE_BUFFER:

首先通过看这个语句: 这个是获得要删除的Buffer的用户空间地址,接着通过下面这个语句来找到这个地址对应的struct binder_buffer信息:

因为这个空间是前面在binder_transaction里面分配的,所以这里一定能找到。

最后,就可以释放这块内存了:

再来看另外一个命令BC_REPLY:

又再次进入到binder_transaction函数:

注意,这里的reply为1,我们忽略掉其它无关代码。

前面Service Manager正在binder_thread_read函数中被MediaPlayerService启动后进程唤醒后,在最后会把当前处理完的事务放在thread->transaction_stack中:

所以,这里,首先是把它这个binder_transaction取回来,并且放在本地变量in_reply_to中:

接着就可以通过in_reply_to得到最终发出这个事务请求的线程和进程:

然后得到target_list和target_wait:

下面这一段代码:

我们在前面已经分析过了,这里不再重复。但是有一点要注意的是,这里target_node为NULL,因此,t->buffer->target_node也为NULL。

函数本来有一个for循环,用来处理数据中的Binder对象,这里由于没有Binder对象,所以就略过了。到了下面这句代码:

我们看看做了什么事情:

由于到了这里,已经不需要in_reply_to这个transaction了,就把它删掉。

回到binder_transaction函数:

和前面一样,分别把t和tcomplete分别放在target_list和thread->todo队列中,这里的target_list指的就是最初调用IServiceManager::addService的MediaPlayerService的Server主线程的的thread->todo队列了,而thread->todo指的是Service Manager中用来回复IServiceManager::addService请求的线程。

最后,唤醒等待在target_wait队列上的线程了,就是最初调用IServiceManager::addService的MediaPlayerService的Server主线程了,它最后在binder_thread_read函数中睡眠在thread->wait上,就是这里的target_wait了:

这样,Service Manger回复调用IServiceManager::addService请求就算完成了,重新回到frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.c文件中的binder_loop函数等待下一个Client请求的到来。事实上,Service Manger回到binder_loop函数再次执行ioctl函数时候,又会再次进入到binder_thread_read函数。这时个会发现thread->todo不为空,这是因为刚才我们调用了:

把一个工作项tcompelete放在了在thread->todo中,这个tcompelete的type为BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE,因此,Binder驱动程序会执行下面操作:

binder_loop函数执行完这个ioctl调用后,才会在下一次调用ioctl进入到Binder驱动程序进入休眠状态,等待下一次Client的请求。

上面讲到调用IServiceManager::addService的MediaPlayerService的Server主线程被唤醒了,于是,重新执行binder_thread_read函数:

在while循环中,从thread->todo得到w,w->type为BINDER_WORK_TRANSACTION,于是,得到t。从上面可以知道,Service Manager反回了一个0回来,写在t->buffer->data里面,现在把t->buffer->data加上proc->user_buffer_offset,得到用户空间地址,保存在tr.data.ptr.buffer里面,这样用户空间就可以访问这个返回码了。由于cmd不等于BR_TRANSACTION,这时就可以把t删除掉了,因为以后都不需要用了。

执行完这个函数后,就返回到binder_ioctl函数,执行下面语句,把数据返回给用户空间:

接着返回到用户空间IPCThreadState::talkWithDriver函数,最后返回到IPCThreadState::waitForResponse函数,最终执行到下面语句:

注意,这里的tr.flags等于0,这个是在上面的binder_send_reply函数里设置的。最终把结果保存在reply了:

这个函数我们就不看了,有兴趣的读者可以研究一下。

从这里层层返回,最后回到MediaPlayerService::instantiate函数中。

至此,IServiceManager::addService终于执行完毕了。这个过程非常复杂,但是如果我们能够深刻地理解这一过程,将能很好地理解Binder机制的设计思想和实现过程。这里,对IServiceManager::addService过程中MediaPlayerService、ServiceManager和BinderDriver之间的交互作一个小结:

Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server启动过程源代码分析_第2张图片

回到frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp文件中的main函数,接下去还要执行下面两个函数:

首先看ProcessState::startThreadPool函数的实现:

这里调用spwanPooledThread:

这里主要是创建一个线程,PoolThread继续Thread类,Thread类定义在frameworks/base/libs/utils/Threads.cpp文件中,其run函数最终调用子类的threadLoop函数,这里即为PoolThread::threadLoop函数:

这里和frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp文件中的main函数一样,最终都是调用了IPCThreadState::joinThreadPool函数,它们的区别是,一个参数是true,一个是默认值false。我们来看一下这个函数的实现:

这个函数最终是在一个无穷循环中,通过调用talkWithDriver函数来和Binder驱动程序进行交互,实际上就是调用talkWithDriver来等待Client的请求,然后再调用executeCommand来处理请求,而在executeCommand函数中,最终会调用BBinder::transact来真正处理Client的请求:

接下来再看一下BBinder::transact的实现:

最终会调用onTransact函数来处理。在这个场景中,BnMediaPlayerService继承了BBinder类,并且重载了onTransact函数,因此,这里实际上是调用了BnMediaPlayerService::onTransact函数,这个函数定义在frameworks/base/libs/media/libmedia/IMediaPlayerService.cpp文件中:

至此,我们就以MediaPlayerService为例,完整地介绍了Android系统进程间通信Binder机制中的Server启动过程。Server启动起来之后,就会在一个无穷循环中等待Client的请求了。在下一篇文章中,我们将介绍Client如何通过Service Manager远程接口来获得Server远程接口,进而调用Server远程接口来使用Server提供的服务,敬请关注。

你可能感兴趣的:(android)