ContextManager（二）——Android Binder

每当Service Server注册服务时，Context Manager都会把服务的名称与Binder节点编号注册到自身的服务目录中，该服务目录通过根文件系统下的/system/service程序即可查看。 下图即为在华为某型号手机上使用service list命令查看到的服务列表：

可以看到MediaPlayer Service以及Camera Service等。

1.启动运行Context Manager的main()函数

Context Manager与其他Android服务不同，它采用C语言编写，以便使其与Binder Driver紧密衔接。Context Manager的源码在/frameworks/base/cmds/servicemanager目录下的service_manager.c中。main()函数如下所示：

service_manager.c

<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">1</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">2</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">3</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">4</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">5</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">6</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">7</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">8</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">9</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">10</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">11</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">12</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">13</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">14</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">15</span> <span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">16</span>

int main(int argc, char**argv) { struct binder_state *bs; void *svcmgr=BINDER_SERVICE_MANAGER; bs=binder_open(128*1024); if(binder_become_context_manager(bs)){ LOGE("cannot become context manager (%s)\n",strerror(errno)); return -1; } svcmgr_handle=svcmgr; binder_loop(bs,svcmgr_handler); return 0; }

上面的代码按功能可以分为以下3部分：

• 调用binder_open()函数，将引起open()与mmap()函数调用，调用open()函数打开Binder Driver，而调用mmap()函数则生成接收IPC数据的Buffer. Context Manager使用大小为128KB的Buffer来接收IPC数据;

• 与Service Server和服务客户端不同，这是Context Manager特有的语句，用于访问Binder Driver,并将自身的Binder节点设置为0号节点。在binder_become_context_manager()中，仅有一条调用ioctl()函数的语句，如下所示：

binder_become_context_manager()

1 2 3 4

int binder_become_context_manager(struct binder_state*bs) { return ioctl(bs->fd,BINDER_SET_CONTEXT_MGR,0); }

• Context Manager将自身的Binder节点设置好后，就进入循环，不断等待接收IPC数据，那就是binder_loop()的作用。

下面将详细讲解这3个部分。

2.binder_open()函数分析

2.1 驱动函数注册

在分析binder_open()方法之前，我们先了解一下驱动函数是如何被调用的，我们先看一下下面的代码：

binder.c

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static const struct file_operations binder_fops={ .owner=THIS_MODULE, .poll=binder_poll, .unlocked_ioctl=binder_ioctl, .mmap=binder_mmap, .open=binder_open, .flush=binder_flush, .release=binder_release, }; static struct miscdevice binder_miscdev={ .minor=MISC_DYNAMIC_MINOR, .name="binder", .fops=&binder_fops, } static int __init binder_init(void) { ... ret=misc_register(&binder_miscdev); ... } device_initcall(binder_init);

上面的代码在drivers/staging/android/binder.c中。我们知道，Android是基于Linux 2.6内核开发的，所以驱动的注册和Linux中也一样。

• device_initcall(binder_init)的作用是将binder_init()函数注册到kernel的初始化函数列表中。当kernel启动后，会按照一定的次序调用初始化函数列表，也就会执行binder_init()函数，执行binder_init()时便会加载Binder驱动;

• binder_init()函数中会通过misc_register(&binder_miscdev)将Binder驱动注册到文件节点/dev/binder上。在Linux中，一切都是文件。将Binder驱动注册到文件节点上之后，就可以通过操作文件节点进而对Binder驱动进行操作。而该文件节点/dev/binder的设备信息是binder_miscdev这个结构体对象。

• binder_miscdev变量是struct miscdevice类型。minor是次设备号，这个我们不关心;name是Binder驱动对应在/dev虚拟文件系统下的设备节点名称，也就是/dev/binder中的"binder";fops是该设备节点的文件操作对象，它是我们需要重点关注的.

• binder_fops变量是struct file_operations类型。其中owner标明了该文件操作变量的拥有者，就是该驱动;poll则指定了poll函数指针，当我们对/dev/binder文件节点执行poll操作时，实际上调用的就是binder_poll()函数;同理，mmap()对应binder_mmap()，open()对应binder_open(),ioctl()对应binder_ioctl

2.2 binder_open()

binder_open()方法的主要代码如下：

binder_open()

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struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize) { struct binder_state *bs; bs = malloc(sizeof(*bs)); ... bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR); ... bs->mapsize = mapsize; bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0); ... return bs; }

该代码在/frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.c中.

2.2.1 驱动中的binder_oepn()

通过2.1的分析，我们知道open(“/dev/binder”,O_RDWR);其实就是调用Binder驱动中的binder_open(),其代码如下：

binder_open()

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static int binder_open(struct inode *nodp, struct file *filp) { struct binder_proc *proc; binder_debug(BINDER_DEBUG_OPEN_CLOSE, "binder_open: %d:%d\n", current->group_leader->pid, current->pid); //为proc分配内存 proc = kzalloc(sizeof(*proc), GFP_KERNEL); if (proc == NULL) return -ENOMEM; get_task_struct(current); //将proc->tsk指向当前线程 proc->tsk = current; //初始化proc的待处理事务列表 INIT_LIST_HEAD(&proc->todo); //初始化proc的待处理事务列表 init_waitqueue_head(&proc->wait); //设置proc的进程优先级设置为当前线程的优先级 proc->default_priority = task_nice(current); mutex_lock(&binder_lock); binder_stats_created(BINDER_STAT_PROC); //将该进程上下文信息proc保存到binder_procs中 hlist_add_head(&proc->proc_node, &binder_procs); //设置进程id proc->pid = current->group_leader->pid; INIT_LIST_HEAD(&proc->delivered_death); //将proc设置为flip的私有数据中,从而 使mmap(),ioctl()等函数都可以通过私有数据获取到proc,即该进程的context信息 filp->private_data = proc; mutex_unlock(&binder_lock); if (binder_debugfs_dir_entry_proc) { char strbuf[11]; snprintf(strbuf, sizeof(strbuf), "%u", proc->pid); proc->debugfs_entry = debugfs_create_file(strbuf, S_IRUGO, binder_debugfs_dir_entry_proc, proc, &binder_proc_fops); } return 0; }

tips: 结构体binder_proc用于记录进程上下文信息。它的详细介绍可参考博客Android Binder机制中的数据结构分析.

结合注释，很容易发现该函数的主要伤脑筋其实就是新建了一个binder_proc指针，并为其分配内存，再设置其属性(如tsk,todo,default_priority等),最后将其赋值给flip的private_data属性，这样以后就可以通过flip->private_data访问到进程上下方信息了。