Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Client获得Server远程接口过程源代码分析(2)

注意，这里的参数reply = 0，表示这是一个BC_TRANSACTION命令。
        前面我们提到，传给驱动程序的handle值为0，即这里的tr->target.handle = 0，表示请求的目标Binder对象是Service Manager，因此有：

 

target_node = binder_context_mgr_node;
target_proc = target_node->proc;
target_list = &target_proc->todo;
target_wait = &target_proc->wait;

     其中binder_context_mgr_node是在Service Manager通知Binder驱动程序它是守护过程时创建的。

        接着创建一个待完成事项tcomplete，它的类型为struct binder_work，这是等一会要保存在当前线程的todo队列去的，表示当前线程有一个待完成的事务。紧跟着创建一个待处理事务t，它的类型为struct binder_transaction，这是等一会要存在到Service Manager的todo队列去的，表示Service Manager当前有一个事务需要处理。同时，这个待处理事务t也要存放在当前线程的待完成事务transaction_stack列表中去：

 

t->from_parent = thread->transaction_stack;
thread->transaction_stack = t;

  这样表明当前线程还有事务要处理。

        继续往下看，就是分别把tcomplete和t放在当前线程thread和Service Manager进程的todo队列去了：

 

t->work.type = BINDER_WORK_TRANSACTION;
list_add_tail(&t->work.entry, target_list);
tcomplete->type = BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE;
list_add_tail(&tcomplete->entry, &thread->todo);

      最后，Service Manager有事情可做了，就要唤醒它了：

wake_up_interruptible(target_wait);

   前面我们提到，此时Service Manager正在等待Client的请求，也就是Service Manager此时正在进入到Binder驱动程序的binder_thread_read函数中，并且休眠在target->wait上，具体参考浅谈Service Manager成为Android进程间通信（IPC）机制Binder守护进程之路一文。
        这里，我们暂时忽略Service Manager被唤醒之后的情景，继续看当前线程的执行。
        函数binder_transaction执行完成之后，就一路返回到binder_ioctl函数里去了。函数binder_ioctl从binder_thread_write函数调用处返回后，发现bwr.read_size大于0，于是就进入到binder_thread_read函数去了：

 

static int
binder_thread_read(struct binder_proc *proc, struct binder_thread *thread,
                   void  __user *buffer, int size, signed long *consumed, int non_block)
{
    void __user *ptr = buffer + *consumed;
    void __user *end = buffer + size;

    int ret = 0;
    int wait_for_proc_work;

    if (*consumed == 0) {
        if (put_user(BR_NOOP, (uint32_t __user *)ptr))
            return -EFAULT;
        ptr += sizeof(uint32_t);
    }

retry:
    wait_for_proc_work = thread->transaction_stack == NULL && list_empty(&thread->todo);

    ......

    if (wait_for_proc_work) {
        ......
    } else {
        if (non_block) {
            if (!binder_has_thread_work(thread))
                ret = -EAGAIN;
        } else
            ret = wait_event_interruptible(thread->wait, binder_has_thread_work(thread));
    }

    ......

    while (1) {
        uint32_t cmd;
        struct binder_transaction_data tr;
        struct binder_work *w;
        struct binder_transaction *t = NULL;

        if (!list_empty(&thread->todo))
            w = list_first_entry(&thread->todo, struct binder_work, entry);
        else if (!list_empty(&proc->todo) && wait_for_proc_work)
            w = list_first_entry(&proc->todo, struct binder_work, entry);
        else {
            if (ptr - buffer == 4 && !(thread->looper & BINDER_LOOPER_STATE_NEED_RETURN)) /* no data added */
                goto retry;
            break;
        }

        if (end - ptr < sizeof(tr) + 4)
            break;

        switch (w->type) {
        ......
        case BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE: {
            cmd = BR_TRANSACTION_COMPLETE;
            if (put_user(cmd, (uint32_t __user *)ptr))
                return -EFAULT;
            ptr += sizeof(uint32_t);

            binder_stat_br(proc, thread, cmd);
            if (binder_debug_mask & BINDER_DEBUG_TRANSACTION_COMPLETE)
                printk(KERN_INFO "binder: %d:%d BR_TRANSACTION_COMPLETE\n",
                proc->pid, thread->pid);

            list_del(&w->entry);
            kfree(w);
            binder_stats.obj_deleted[BINDER_STAT_TRANSACTION_COMPLETE]++;
                                               } break;
        ......
        }

        if (!t)
            continue;

        ......
    }

done:
    ......
    return 0;
}

函数首先是写入一个操作码BR_NOOP到用户传进来的缓冲区中去。

      回忆一下上面的binder_transaction函数，这里的thread->transaction_stack != NULL，并且thread->todo也不为空，所以线程不会进入休眠状态。

      进入while循环中，首先是从thread->todo队列中取回待处理事项w，w的类型为BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE，这也是在binder_transaction函数里面设置的。对BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE的处理也很简单，只是把一个操作码BR_TRANSACTION_COMPLETE写回到用户传进来的缓冲区中去。这时候，用户传进来的缓冲区就包含两个操作码了，分别是BR_NOOP和BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE。

      binder_thread_read执行完之后，返回到binder_ioctl函数中，将操作结果写回到用户空间中去：

 

if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr))) {
    ret = -EFAULT;
    goto err;
}

    最后就返回到IPCThreadState::talkWithDriver函数中了。

       IPCThreadState::talkWithDriver函数从下面语句：

 

ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr)

   返回后，首先是清空之前写入Binder驱动程序的内容：

 

if (bwr.write_consumed > 0) {
     if (bwr.write_consumed < (ssize_t)mOut.dataSize())
          mOut.remove(0, bwr.write_consumed);
     else
          mOut.setDataSize(0);
}

   接着是设置从Binder驱动程序读取的内容：

if (bwr.read_consumed > 0) {
     mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
     mIn.setDataPosition(0);
}

  然后就返回到IPCThreadState::waitForResponse去了。IPCThreadState::waitForResponse函数的处理也很简单，就是处理刚才从Binder驱动程序读入内容了。从前面的分析中，我们知道，从Binder驱动程序读入的内容就是两个整数了，分别是BR_NOOP和BR_TRANSACTION_COMPLETE。对BR_NOOP的处理很简单，正如它的名字所示，什么也不做；而对BR_TRANSACTION_COMPLETE的处理，就分情况了，如果这个请求是异步的，那个整个BC_TRANSACTION操作就完成了，如果这个请求是同步的，即要等待回复的，也就是reply不为空，那么还要继续通过IPCThreadState::talkWithDriver进入到Binder驱动程序中去等待BC_TRANSACTION操作的处理结果。

      这里属于后一种情况，于是再次通过IPCThreadState::talkWithDriver进入到Binder驱动程序的binder_ioctl函数中。不过这一次在binder_ioctl函数中，bwr.write_size等于0，而bwr.read_size大于0，于是再次进入到binder_thread_read函数中。这时候thread->transaction_stack仍然不为NULL，不过thread->todo队列已经为空了，因为前面我们已经处理过thread->todo队列的内容了，于是就通过下面语句：

 

ret = wait_event_interruptible(thread->wait, binder_has_thread_work(thread));

    进入休眠状态了，等待Service Manager的唤醒。

      现在，我们终于可以回到Service Manager被唤醒之后的过程了。前面我们说过，Service Manager此时正在binder_thread_read函数中休眠中：

 

static int
binder_thread_read(struct binder_proc *proc, struct binder_thread *thread,
                   void  __user *buffer, int size, signed long *consumed, int non_block)
{
    void __user *ptr = buffer + *consumed;
    void __user *end = buffer + size;

    int ret = 0;
    int wait_for_proc_work;

    if (*consumed == 0) {
        if (put_user(BR_NOOP, (uint32_t __user *)ptr))
            return -EFAULT;
        ptr += sizeof(uint32_t);
    }

retry:
    wait_for_proc_work = thread->transaction_stack == NULL && list_empty(&thread->todo);

    ......

    if (wait_for_proc_work) {
        ......
        if (non_block) {
            if (!binder_has_proc_work(proc, thread))
                ret = -EAGAIN;
        } else
            ret = wait_event_interruptible_exclusive(proc->wait, binder_has_proc_work(proc, thread));
    } else {
        ......
    }

    ......

    while (1) {
        uint32_t cmd;
        struct binder_transaction_data tr;
        struct binder_work *w;
        struct binder_transaction *t = NULL;

        if (!list_empty(&thread->todo))
            w = list_first_entry(&thread->todo, struct binder_work, entry);
        else if (!list_empty(&proc->todo) && wait_for_proc_work)
            w = list_first_entry(&proc->todo, struct binder_work, entry);
        else {
            if (ptr - buffer == 4 && !(thread->looper & BINDER_LOOPER_STATE_NEED_RETURN)) /* no data added */
                goto retry;
            break;
        }

        if (end - ptr < sizeof(tr) + 4)
            break;

        switch (w->type) {
        case BINDER_WORK_TRANSACTION: {
            t = container_of(w, struct binder_transaction, work);
                                      } break;
        ......
        }

        if (!t)
            continue;

        BUG_ON(t->buffer == NULL);
        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;
            t->saved_priority = task_nice(current);
            if (t->priority < target_node->min_priority &&
                !(t->flags & TF_ONE_WAY))
                binder_set_nice(t->priority);
            else if (!(t->flags & TF_ONE_WAY) ||
                t->saved_priority > target_node->min_priority)
                binder_set_nice(target_node->min_priority);
            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.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 *));

        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);

        ......

        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 {
            ......
        }
        break;
    }

done:

    *consumed = ptr - buffer;
    ......
    return 0;
}

这里就是从语句中唤醒了：

 

ret = wait_event_interruptible_exclusive(proc->wait, binder_has_proc_work(proc, thread));

   Service Manager唤醒过来看，继续往下执行，进入到while循环中。首先是从proc->todo中取回待处理事项w。这个事项w的类型是BINDER_WORK_TRANSACTION，这是上面调用binder_transaction的时候设置的，于是通过w得到待处理事务t：

 

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

   接下来的内容，就把cmd和t->buffer的内容拷贝到用户传进来的缓冲区去了，这里就是Service Manager从用户空间传进来的缓冲区了：

 

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);

   注意，这里先是把t->buffer的内容拷贝到本地变量tr中，再拷贝到用户空间缓冲区去。关于t->buffer内容的拷贝，请参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文，它的一个关键地方是Binder驱动程序和Service Manager守护进程共享了同一个物理内存的内容，拷贝的只是这个物理内存在用户空间的虚拟地址回去：

 

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 *));

    对于Binder驱动程序这次操作来说，这个事项就算是处理完了，就要从todo队列中删除了：

list_del(&t->work.entry);

紧接着，还不放删除这个事务，因为它还要等待Service Manager处理完成后，再进一步处理，因此，放在thread->transaction_stack队列中：

 

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

还要注意的一个地方是，上面写入的cmd = BR_TRANSACTION，告诉Service Manager守护进程，它要做什么事情，后面我们会看到相应的分析。

       这样，binder_thread_read函数就处理完了，回到binder_ioctl函数中，同样是操作结果写回到用户空间的缓冲区中去：

if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr))) {
    ret = -EFAULT;
    goto err;
}

  最后，就返回到frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.c文件中的binder_loop函数去了：

 

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;
        }
    }
}

   这里就是从下面的语句：

 

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

     返回来了。接着就进入binder_parse函数处理从Binder驱动程序里面读取出来的数据：

 

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++;
        switch(cmd) {
        ......
        case BR_TRANSACTION: {
            struct binder_txn *txn = (void *) ptr;
            ......
            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;
}

前面我们说过，Binder驱动程序写入到用户空间的缓冲区中的cmd为BR_TRANSACTION，因此，这里我们只关注BR_TRANSACTION相关的逻辑。

         这里用到的两个数据结构struct binder_txn和struct binder_io可以参考前面一篇文章Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析，这里就不复述了。

         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;
}

   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;

//    LOGI("target=%p code=%d pid=%d uid=%d\n",
//         txn->target, txn->code, txn->sender_pid, txn->sender_euid);

    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_GET_SERVICE:
    case SVC_MGR_CHECK_SERVICE:
        s = bio_get_string16(msg, &len);
        ptr = do_find_service(bs, s, len);
        if (!ptr)
            break;
        bio_put_ref(reply, ptr);
        return 0;

    ......
    }
    default:
        LOGE("unknown code %d\n", txn->code);
        return -1;
    }

    bio_put_uint32(reply, 0);
    return 0;
}

    这里， Service Manager要处理的code是SVC_MGR_CHECK_SERVICE，这是在前面的BpServiceManager::checkService函数里面设置的。

        回忆一下，在BpServiceManager::checkService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");

   这里的语句：

 

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

     其中，会验证一下传进来的第二个参数，即"android.os.IServiceManager"是否正确，这个是验证RPC头，注释已经说得很清楚了。

       最后，就是调用do_find_service函数查找是存在名称为"media.player"的服务了。回忆一下前面一篇文章Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析，MediaPlayerService已经把一个名称为"media.player"的服务注册到Service Manager中，所以这里一定能找到。我们看看do_find_service这个函数：

 

void *do_find_service(struct binder_state *bs, uint16_t *s, unsigned len)
{
    struct svcinfo *si;
    si = find_svc(s, len);

//    LOGI("check_service('%s') ptr = %p\n", str8(s), si ? si->ptr : 0);
    if (si && si->ptr) {
        return si->ptr;
    } else {
        return 0;
    }
}

  这里又调用了find_svc函数：

 

struct svcinfo *find_svc(uint16_t *s16, unsigned len)
{
    struct svcinfo *si;

    for (si = svclist; si; si = si->next) {
        if ((len == si->len) &&
            !memcmp(s16, si->name, len * sizeof(uint16_t))) {
            return si;
        }
    }
    return 0;
}

就是在svclist列表中查找对应名称的svcinfo了。

       然后返回到do_find_service函数中。回忆一下前面一篇文章Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析，这里的si->ptr就是指MediaPlayerService这个Binder实体在Service Manager进程中的句柄值了。

       回到svcmgr_handler函数中，调用bio_put_ref函数将这个Binder引用写回到reply参数。我们看看bio_put_ref的实现：

 

void bio_put_ref(struct binder_io *bio, void *ptr)
{
    struct binder_object *obj;

    if (ptr)
        obj = bio_alloc_obj(bio);
    else
        obj = bio_alloc(bio, sizeof(*obj));

    if (!obj)
        return;

    obj->flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS;
    obj->type = BINDER_TYPE_HANDLE;
    obj->pointer = ptr;
    obj->cookie = 0;
}

   这里很简单，就是把一个类型为BINDER_TYPE_HANDLE的binder_object写入到reply缓冲区中去。这里的binder_object就是相当于是flat_binder_obj了，具体可以参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文。

        再回到svcmgr_handler函数中，最后，还写入一个0值到reply缓冲区中，表示操作结果码：

bio_put_uint32(reply, 0);

    最后返回到binder_parse函数中，调用binder_send_reply函数将操作结果反馈给Binder驱动程序：

 

void binder_send_reply(struct binder_state *bs,
                       struct binder_io *reply,
                       void *buffer_to_free,
                       int status)
{
    struct {
        uint32_t cmd_free;
        void *buffer;
        uint32_t cmd_reply;
        struct binder_txn txn;
    } __attribute__((packed)) data;

    data.cmd_free = BC_FREE_BUFFER;
    data.buffer = buffer_to_free;
    data.cmd_reply = BC_REPLY;
    data.txn.target = 0;
    data.txn.cookie = 0;
    data.txn.code = 0;
    if (status) {
        data.txn.flags = TF_STATUS_CODE;
        data.txn.data_size = sizeof(int);
        data.txn.offs_size = 0;
        data.txn.data = &status;
        data.txn.offs = 0;
    } else {
        data.txn.flags = 0;
        data.txn.data_size = reply->data - reply->data0;
        data.txn.offs_size = ((char*) reply->offs) - ((char*) reply->offs0);
        data.txn.data = reply->data0;
        data.txn.offs = reply->offs0;
    }
    binder_write(bs, &data, sizeof(data));
}