Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析(3)

 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：

 

w = list_first_entry(&proc->todo, struct binder_work, entry);

 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：

 

t = container_of(w, struct binder_transaction, work);

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：

 

if (t->buffer->target_node) {
    struct binder_node *target_node = t->buffer->target_node;
    tr.target.ptr = target_node->ptr;
    tr.cookie =  target_node->cookie;
    ......
    cmd = BR_TRANSACTION;
} else {
    ......
}
tr.code = t->code;
tr.flags = t->flags;
tr.sender_euid = t->sender_euid;

if (t->from) {
    struct task_struct *sender = t->from->proc->tsk;
    tr.sender_pid = task_tgid_nr_ns(sender, current->nsproxy->pid_ns);
} else {
    tr.sender_pid = 0;
}

tr.data_size = t->buffer->data_size;
tr.offsets_size = t->buffer->offsets_size;
tr.data.ptr.buffer = (void *)t->buffer->data + proc->user_buffer_offset;
tr.data.ptr.offsets = tr.data.ptr.buffer + ALIGN(t->buffer->data_size, sizeof(void *));

  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：

 

tr.data.ptr.buffer = (void *)t->buffer->data + proc->user_buffer_offset;
tr.data.ptr.offsets = tr.data.ptr.buffer + ALIGN(t->buffer->data_size, sizeof(void *));

 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：

 

if (put_user(cmd, (uint32_t __user *)ptr))
    return -EFAULT;
ptr += sizeof(uint32_t);
if (copy_to_user(ptr, &tr, sizeof(tr)))
    return -EFAULT;
ptr += sizeof(tr);

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：

 

 

list_del(&t->work.entry);
t->buffer->allow_user_free = 1;
if (cmd == BR_TRANSACTION && !(t->flags & TF_ONE_WAY)) {
    t->to_parent = thread->transaction_stack;
    t->to_thread = thread;
    thread->transaction_stack = t;
} else {
    t->buffer->transaction = NULL;
    kfree(t);
    binder_stats.obj_deleted[BINDER_STAT_TRANSACTION]++;
}

 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：

 

t->to_parent = thread->transaction_stack;
t->to_thread = thread;
thread->transaction_stack = t;

  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：
 

static long binder_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    int ret;
    struct binder_proc *proc = filp->private_data;
    struct binder_thread *thread;
    unsigned int size = _IOC_SIZE(cmd);
    void __user *ubuf = (void __user *)arg;

    ......

    switch (cmd) {
    case BINDER_WRITE_READ: {
        struct binder_write_read bwr;
        if (size != sizeof(struct binder_write_read)) {
            ret = -EINVAL;
            goto err;
        }
        if (copy_from_user(&bwr, ubuf, sizeof(bwr))) {
            ret = -EFAULT;
            goto err;
        }
        ......
        if (bwr.read_size > 0) {
            ret = binder_thread_read(proc, thread, (void __user *)bwr.read_buffer, bwr.read_size, &bwr.read_consumed, filp->f_flags & O_NONBLOCK);
            if (!list_empty(&proc->todo))
                wake_up_interruptible(&proc->wait);
            if (ret < 0) {
                if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr)))
                    ret = -EFAULT;
                goto err;
            }
        }
        ......
        if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr))) {
            ret = -EFAULT;
            goto err;
        }
        break;
        }
    ......
    default:
        ret = -EINVAL;
        goto err;
    }
    ret = 0;
err:
    ......
    return ret;
}

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：

 

void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
    int res;
    struct binder_write_read bwr;
    unsigned readbuf[32];

    bwr.write_size = 0;
    bwr.write_consumed = 0;
    bwr.write_buffer = 0;

    readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
    binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned));

    for (;;) {
        bwr.read_size = sizeof(readbuf);
        bwr.read_consumed = 0;
        bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;

        res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);

        if (res < 0) {
            LOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
            break;
        }

        res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);
        if (res == 0) {
            LOGE("binder_loop: unexpected reply?!\n");
            break;
        }
        if (res < 0) {
            LOGE("binder_loop: io error %d %s\n", res, strerror(errno));
            break;
        }
    }
}

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

 

int binder_parse(struct binder_state *bs, struct binder_io *bio,
                 uint32_t *ptr, uint32_t size, binder_handler func)
{
    int r = 1;
    uint32_t *end = ptr + (size / 4);

    while (ptr < end) {
        uint32_t cmd = *ptr++;
        ......
        case BR_TRANSACTION: {
            struct binder_txn *txn = (void *) ptr;
            if ((end - ptr) * sizeof(uint32_t) < sizeof(struct binder_txn)) {
                LOGE("parse: txn too small!\n");
                return -1;
            }
            binder_dump_txn(txn);
            if (func) {
                unsigned rdata[256/4];
                struct binder_io msg;
                struct binder_io reply;
                int res;

                bio_init(&reply, rdata, sizeof(rdata), 4);
                bio_init_from_txn(&msg, txn);
                res = func(bs, txn, &msg, &reply);
                binder_send_reply(bs, &reply, txn->data, res);
            }
            ptr += sizeof(*txn) / sizeof(uint32_t);
            break;
                             }
        ......
        default:
            LOGE("parse: OOPS %d\n", cmd);
            return -1;
        }
    }

    return r;
}

  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：

 

struct binder_txn
{
    void *target;
    void *cookie;
    uint32_t code;
    uint32_t flags;

    uint32_t sender_pid;
    uint32_t sender_euid;

    uint32_t data_size;
    uint32_t offs_size;
    void *data;
    void *offs;
};

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：

 

struct binder_io
{
    char *data;            /* pointer to read/write from */
    uint32_t *offs;        /* array of offsets */
    uint32_t data_avail;   /* bytes available in data buffer */
    uint32_t offs_avail;   /* entries available in offsets array */

    char *data0;           /* start of data buffer */
    uint32_t *offs0;       /* start of offsets buffer */
    uint32_t flags;
    uint32_t unused;
};

接着往下看，函数调bio_init来初始化reply变量：

 

void bio_init(struct binder_io *bio, void *data,
              uint32_t maxdata, uint32_t maxoffs)
{
    uint32_t n = maxoffs * sizeof(uint32_t);

    if (n > maxdata) {
        bio->flags = BIO_F_OVERFLOW;
        bio->data_avail = 0;
        bio->offs_avail = 0;
        return;
    }

    bio->data = bio->data0 = data + n;
    bio->offs = bio->offs0 = data;
    bio->data_avail = maxdata - n;
    bio->offs_avail = maxoffs;
    bio->flags = 0;
}

接着又调用bio_init_from_txn来初始化msg变量：

 

void bio_init_from_txn(struct binder_io *bio, struct binder_txn *txn)
{
    bio->data = bio->data0 = txn->data;
    bio->offs = bio->offs0 = txn->offs;
    bio->data_avail = txn->data_size;
    bio->offs_avail = txn->offs_size / 4;
    bio->flags = BIO_F_SHARED;
}

   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：

 

int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
                   struct binder_txn *txn,
                   struct binder_io *msg,
                   struct binder_io *reply)
{
    struct svcinfo *si;
    uint16_t *s;
    unsigned len;
    void *ptr;
    uint32_t strict_policy;

    if (txn->target != svcmgr_handle)
        return -1;

    // Equivalent to Parcel::enforceInterface(), reading the RPC
    // header with the strict mode policy mask and the interface name.
    // Note that we ignore the strict_policy and don't propagate it
    // further (since we do no outbound RPCs anyway).
    strict_policy = bio_get_uint32(msg);
    s = bio_get_string16(msg, &len);
    if ((len != (sizeof(svcmgr_id) / 2)) ||
        memcmp(svcmgr_id, s, sizeof(svcmgr_id))) {
            fprintf(stderr,"invalid id %s\n", str8(s));
            return -1;
    }

    switch(txn->code) {
    ......
    case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
        s = bio_get_string16(msg, &len);
        ptr = bio_get_ref(msg);
        if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid))
            return -1;
        break;
    ......
    }

    bio_put_uint32(reply, 0);
    return 0;
}

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

 

writeInt32(IPCThreadState::self()->getStrictModePolicy() | STRICT_MODE_PENALTY_GATHER);
writeString16("android.os.IServiceManager");
writeString16("media.player");
writeStrongBinder(new MediaPlayerService());

这里的语句：

 

strict_policy = bio_get_uint32(msg);
s = bio_get_string16(msg, &len);
s = bio_get_string16(msg, &len);
ptr = bio_get_ref(msg);

 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：

 

struct binder_object
{
    uint32_t type;
    uint32_t flags;
    void *pointer;
    void *cookie;
};

这个结构体其实就是对应struct flat_binder_obj的。

 

        接着看bio_get_ref实现：

 

void *bio_get_ref(struct binder_io *bio)
{
    struct binder_object *obj;

    obj = _bio_get_obj(bio);
    if (!obj)
        return 0;

    if (obj->type == BINDER_TYPE_HANDLE)
        return obj->pointer;

    return 0;
}

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：

 

int do_add_service(struct binder_state *bs,
                   uint16_t *s, unsigned len,
                   void *ptr, unsigned uid)
{
    struct svcinfo *si;
//    LOGI("add_service('%s',%p) uid=%d\n", str8(s), ptr, uid);

    if (!ptr || (len == 0) || (len > 127))
        return -1;

    if (!svc_can_register(uid, s)) {
        LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - PERMISSION DENIED\n",
             str8(s), ptr, uid);
        return -1;
    }

    si = find_svc(s, len);
    if (si) {
        if (si->ptr) {
            LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - ALREADY REGISTERED\n",
                 str8(s), ptr, uid);
            return -1;
        }
        si->ptr = ptr;
    } else {
        si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));
        if (!si) {
            LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - OUT OF MEMORY\n",
                 str8(s), ptr, uid);
            return -1;
        }
        si->ptr = ptr;
        si->len = len;
        memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));
        si->name[len] = '\0';
        si->death.func = svcinfo_death;
        si->death.ptr = si;
        si->next = svclist;
        svclist = si;
    }

    binder_acquire(bs, ptr);
    binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);
    return 0;
}