【Binder通信】第二篇：ServiceManager啟動過程
consumedServiceManager進(jìn)程是Binder進(jìn)程間通信機(jī)制中一個非常重要的守護(hù)進(jìn)程，它是由init進(jìn)程解析init.rc文件而創(chuàng)建出來的。
其作為binder服務(wù)的大管家，用于管理系統(tǒng)中的各種服務(wù)。
ServiceManager最核心的兩個功能為查詢和注冊服務(wù)：
1.注冊服務(wù)：記錄服務(wù)名和handle信息迫摔，保存到svcinfo鏈表中；
2.查詢服務(wù)：根據(jù)服務(wù)名查詢相應(yīng)的的handle信息。
ServiceManager進(jìn)程的啟動過程分為三步走：
- 打開binder驅(qū)動：調(diào)用了驅(qū)動層的binder_open方法
- 想成為binder驅(qū)動管理員：binder_become_context_manager
- 成為binder管理員之后氢哮，就進(jìn)入無限循環(huán)，不斷處理 client
端發(fā)來的請求：調(diào)用binder_loop型檀。（這一步是最重要的一步冗尤，是本文重點(diǎn)介紹的一步）
init進(jìn)程解析服務(wù)之后，調(diào)用service_manager.c的main()方法開始ServiceManager進(jìn)程的創(chuàng)建
service_manager.c
int main(int argc, char **argv)
{
//binder_state結(jié)構(gòu)體,用來描述binder驅(qū)動的狀態(tài)胀溺。通過binder_state可以得到binder驅(qū)動的fd用以操作binder驅(qū)動裂七。其中包含： int fd; void *mapped; size_t mapsize;
struct binder_state *bs;
//1:打開binder驅(qū)動：調(diào)用了自己實(shí)現(xiàn)的binder_open方法。申請 128k 字節(jié)大小的內(nèi)存空間仓坞。
bs = binder_open(128*1024);
if (!bs) {
ALOGE("failed to open binder driver\n");
return -1;
}
//2:注冊成為binder服務(wù)大管家,成為其守護(hù)進(jìn)程：binder_become_context_manager
if (binder_become_context_manager(bs)) {
ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
return -1;
}
...
//3:進(jìn)入無限循環(huán)背零，處理 client 端發(fā)來的請求：調(diào)用binder_loop。
binder_loop(bs, svcmgr_handler);
return 0;
}
1无埃、打開binder驅(qū)動
../servicemanager/binder.c
struct binder_state *binder_open(size_t mapsize)
{
//binder_state結(jié)構(gòu)體徙瓶，其中包含binder驅(qū)動的文件fd，用以操作binder驅(qū)動嫉称。
struct binder_state *bs;
//binder_version結(jié)構(gòu)體倍啥，在驅(qū)動層以外用以從驅(qū)動層獲取bidner驅(qū)動版本并記錄
struct binder_version vers;
//1：通過malloc開辟內(nèi)存空間。
bs = malloc(sizeof(*bs));
//2：使用open()系統(tǒng)調(diào)用打開binder設(shè)備澎埠，獲取binder驅(qū)動的fd虽缕。并將此fd給到binder_state結(jié)構(gòu)體bs中的fd。
//linux在操作硬件設(shè)備時蒲稳，屏蔽了硬件的基本細(xì)節(jié)氮趋，只把硬件當(dāng)做文件來進(jìn)行操作。
//open函數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用江耀，在每一個kernel driver中都有實(shí)現(xiàn)這個接口.
bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
...
//獲取驅(qū)動版本剩胁，并判斷版本是否一致。從kernel獲取當(dāng)前binder驅(qū)動的版本祥国，如果
//binder驅(qū)動上層和kernel使用的不是同一個版本昵观，那么就無法binder設(shè)備
if ((ioctl(bs->fd, BINDER_VERSION, &vers) == -1) ||
(vers.protocol_version != BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION)) {
fprintf(stderr,
"binder: kernel driver version (%d) differs from user space version (%d)\n",
vers.protocol_versmapsizeion, BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION);
goto fail_open;
}
//3:binder_state結(jié)構(gòu)體bs中的mapsize設(shè)置為128K
bs->mapsize = mapsize;
//4:調(diào)用binder_mmap進(jìn)行內(nèi)存映射晾腔，PROT_READ（僅可讀）
bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
return bs;
fail_map:
close(bs->fd);
fail_open:
free(bs);
return NULL;
}
在這里插入圖片描述
這里隨便用手邊的紅米K20pro看了一下，確實(shí)servicemanager映射的大小是128K啊犬。
7221293000-72212b3000 = 20000,
20000轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制就是131072灼擂，131072/1024=128K
2、注冊成為binder服務(wù)大管家
這里調(diào)用的是驅(qū)動層的 binder_ioctl 方法觉至，會在bidner_init驅(qū)動初始化的時候進(jìn)行映射剔应。將.ioctl映射到binder_ioctl。從而調(diào)用到驅(qū)動層的binder_ioctl语御。最主要的是在binder驅(qū)動里將servicemanager中的代表context_manager的靜態(tài)變量賦值峻贮。
該部分比較重要，放在binder驅(qū)動介紹的時候進(jìn)行說明应闯。
int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);
}
3纤控、無限循環(huán)守護(hù)binder驅(qū)動，等待客戶端發(fā)來請求
上層通過binder_write_read結(jié)構(gòu)體 bwr與binder驅(qū)動進(jìn)行數(shù)據(jù)交換碉纺。其中船万，輸出緩沖區(qū)用以保存將要發(fā)送給binder驅(qū)動的命令協(xié)議，輸出緩沖區(qū)用以保存binder驅(qū)動發(fā)送給進(jìn)程的返回協(xié)議惜辑。
當(dāng)bwr中write_size等變量值為0時，代表不會向binder驅(qū)動中寫入數(shù)據(jù)疫赎。
binder_loop() 方法中有以下步驟較為重要：
- 將BC_ENTER_LOOPER寫入binder驅(qū)動盛撑，告訴驅(qū)動當(dāng)前進(jìn)程ServiceManager進(jìn)入循環(huán)：binder_write()
- 不停循環(huán)等待讀取binder驅(qū)動的數(shù)據(jù): ioct()
- 解析遠(yuǎn)程進(jìn)程的binder驅(qū)動信息: binder_parse()
../servicemanager/binder.c
void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
int res;
//bwr中，輸出緩沖區(qū)用以保存將要發(fā)送給binder驅(qū)動的命令協(xié)議捧搞，輸出緩沖區(qū)用以保存binder驅(qū)動發(fā)送給進(jìn)程的返回協(xié)議抵卫。
struct binder_write_read bwr;
//要讀的數(shù)據(jù)大小
uint32_t readbuf[32];
//bwr以下三個write設(shè)為0。目的是保證只讀從binder中讀數(shù)據(jù)胎撇，不往里面寫數(shù)據(jù)介粘。
bwr.write_size = 0;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = 0;
//1：將BC_ENTER_LOOPER寫入binder驅(qū)動，告訴驅(qū)動當(dāng)前進(jìn)程進(jìn)入循環(huán)晚树。最終也是系統(tǒng)調(diào)用ioctl()姻采，弄一個bwr，把BC_ENTER_LOOPER寫入驅(qū)動爵憎。
readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
binder_write(bs, readbuf, sizeof(uint32_t));
for (;;) {
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
//read_consumed為本次通信已經(jīng)讀取的字節(jié)數(shù)
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (uintptr_t) readbuf;
//2:不停循環(huán)等待讀取binder驅(qū)動的數(shù)據(jù)慨亲，系統(tǒng)調(diào)用ioctl()
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
//3:解析遠(yuǎn)程進(jìn)程的binder驅(qū)動信息
res = binder_parse(bs, 0, (uintptr_t) readbuf, bwr.read_consumed, func);
}
}
3.1 將BC_ENTER_LOOPER寫入binder驅(qū)動
這一步比較簡單，告訴binder驅(qū)動當(dāng)前進(jìn)程進(jìn)入循環(huán)宝鼓。
.../servicemanager/binder.c
int binder_write(struct binder_state *bs, void *data, size_t len)
{
//將BC_ENTER_LOOPER寫入binder驅(qū)動刑棵，告訴驅(qū)動當(dāng)前進(jìn)程進(jìn)入循環(huán)
struct binder_write_read bwr;
int res;
//只寫不讀
bwr.write_size = len;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = (uintptr_t) data;
bwr.read_size = 0;
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = 0;
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
return res;
}
3.2 從Binder驅(qū)動不停的讀取數(shù)據(jù)
3.3 解析遠(yuǎn)程進(jìn)程通過binder驅(qū)動傳來的信息（這一步最為關(guān)鍵）
.../servicemanager/binder.c
int binder_parse(struct binder_state *bs, struct binder_io *bio,
uintptr_t ptr, size_t size, binder_handler func)
{
int r = 1;
uintptr_t end = ptr + (uintptr_t) size;
while (ptr < end) {
uint32_t cmd = *(uint32_t *) ptr;
ptr += sizeof(uint32_t);
#if TRACE
fprintf(stderr,"%s:\n", cmd_name(cmd));
#endif
switch(cmd) {
case BR_NOOP:
break;
case BR_TRANSACTION_COMPLETE:
break;
case BR_INCREFS:
case BR_ACQUIRE:
case BR_RELEASE:
case BR_DECREFS:
#if TRACE
fprintf(stderr," %p, %p\n", (void *)ptr, (void *)(ptr + sizeof(void *)));
#endif
ptr += sizeof(struct binder_ptr_cookie);
break;
case BR_TRANSACTION: {
struct binder_transaction_data *txn = (struct binder_transaction_data *) ptr;
if ((end - ptr) < sizeof(*txn)) {
ALOGE("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.ptr.buffer, res);
}
ptr += sizeof(*txn);
break;
}
case BR_REPLY: {
struct binder_transaction_data *txn = (struct binder_transaction_data *) ptr;
if ((end - ptr) < sizeof(*txn)) {
ALOGE("parse: reply too small!\n");
return -1;
}
binder_dump_txn(txn);
if (bio) {
bio_init_from_txn(bio, txn);
bio = 0;
} else {
/* todo FREE BUFFER */
}
ptr += sizeof(*txn);
r = 0;
break;
}
case BR_DEAD_BINDER: {
struct binder_death *death = (struct binder_death *)(uintptr_t) *(binder_uintptr_t *)ptr;
ptr += sizeof(binder_uintptr_t);
death->func(bs, death->ptr);
break;
}
case BR_FAILED_REPLY:
r = -1;
break;
case BR_DEAD_REPLY:
r = -1;
break;
default:
ALOGE("parse: OOPS %d\n", cmd);
return -1;
}
}
return r;
}
然后回調(diào)service_manager.c 的svcmgr_handler方法。
.../servicemanager/service_manager.c
int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
struct binder_transaction_data *txn,
struct binder_io *msg,
struct binder_io *reply)
{
//準(zhǔn)備svcinfo的結(jié)構(gòu)體指針愚铡，service_manager通過這個結(jié)構(gòu)體來管理服務(wù)蛉签。其實(shí)就是一個鏈表，*si為頭指針。
struct svcinfo *si;
uint16_t *s;
size_t len;
uint32_t handle;
uint32_t strict_policy;
int allow_isolated;
//ALOGI("target=%p code=%d pid=%d uid=%d\n",
// (void*) txn->target.ptr, txn->code, txn->sender_pid, txn->sender_euid);
//BINDER_SERVICE_MANAGER就是0碍舍，這里判斷對端bwr結(jié)構(gòu)體指定的目標(biāo)進(jìn)程是否為0柠座。如果不為0直接反饋-1。
if (txn->target.ptr != BINDER_SERVICE_MANAGER)
return -1;
//對端在binder請求之前乒验，一般會向binder驅(qū)動中寫入一個Ping愚隧，先ping一下服務(wù)端。這里就是響應(yīng)這個PING锻全。
if (txn->code == PING_TRANSACTION)
return 0;
// 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).
//這里就是獲取msg的前msg的前4個字節(jié)狂塘。
strict_policy = bio_get_uint32(msg);
s = bio_get_string16(msg, &len);
if (s == NULL) {
return -1;
}
if ((len != (sizeof(svcmgr_id) / 2)) ||
memcmp(svcmgr_id, s, sizeof(svcmgr_id))) {
fprintf(stderr,"invalid id %s\n", str8(s, len));
return -1;
}
if (sehandle && selinux_status_updated() > 0) {
struct selabel_handle *tmp_sehandle = selinux_android_service_context_handle();
if (tmp_sehandle) {
selabel_close(sehandle);
sehandle = tmp_sehandle;
}
}
//根據(jù)對端bwr的code，設(shè)定的值鳄厌。進(jìn)行操作句旱。
switch(txn->code) {
case SVC_MGR_GET_SERVICE:
//如果是查找服務(wù)
case SVC_MGR_CHECK_SERVICE:
s = bio_get_string16(msg, &len);
if (s == NULL) {
return -1;
}
handle = do_find_service(bs, s, len, txn->sender_euid, txn->sender_pid);
if (!handle)
break;
bio_put_ref(reply, handle);
return 0;
//如果是add服務(wù)
case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
s = bio_get_string16(msg, &len);
if (s == NULL) {
return -1;
}
handle = bio_get_ref(msg);
allow_isolated = bio_get_uint32(msg) ? 1 : 0;
if (do_add_service(bs, s, len, handle, txn->sender_euid,
allow_isolated, txn->sender_pid))
return -1;
break;
case SVC_MGR_LIST_SERVICES: {
uint32_t n = bio_get_uint32(msg);
if (!svc_can_list(txn->sender_pid)) {
ALOGE("list_service() uid=%d - PERMISSION DENIED\n",
txn->sender_euid);
return -1;
}
si = svclist;
while ((n-- > 0) && si)
si = si->next;
if (si) {
bio_put_string16(reply, si->name);
return 0;
}
return -1;
}
default:
ALOGE("unknown code %d\n", txn->code);
return -1;
}
bio_put_uint32(reply, 0);
return 0;
}
