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Binder 设备文件的初始化、打开和内存映射过程.md

File metadata and controls

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Binder 设备文件的初始化、打开和内存映射过程

初始化过程

Binder 设备的初始化过程是在 Binder 驱动程序的初始化函数 binder_init 中进行的。

它首先在目标设备上创建了一个 /proc/binder/proc 目录,每一个使用了 Binder 进程间通信机制的进程在该目录下都对应有一个文件,这些文件是以进程 ID 来命名的,通过它们就可以读取到各个进程的 Binder 线程池、Binder 实体对象、Binder 引用对象以及内核缓冲区等信息。然后调用函数 misc_register 来创建一个 Binder 设备,最后 Binder 驱动程序在目标设备上创建了一个 Binder 设备文件 /dev/binder,这个设备文件的操作方法列表是由全局变量 binder_fops 指定的。全局变量 binder_fops 为 Binder 设备文件 /dev/binder 指定文件打开、内存映射和 IO 控制函数分别是 binder_open、binder_mmap 和 binder_ioctl。

打开过程

一个进程在使用 Binder 进程间通信机制之前,首先要调用函数 open 打开设备文件 /dev/binder 来获得一个文件描述符,然后才能通过这个文件描述符来和 Binder 驱动程序交互,继而和其他进程执行 Binder 进程间通信。

当进程调用函数 open 打开设备文件 /dev/binder 时,Binder 驱动程序中的函数 binder_open 就会被调用,它会为进程创建一个 binder_proc 结构体 proc,并把它加入到一个全局 hash 队列 binder_procs 中。Binder 驱动程序将所有打开了设备文件 dev/binder 的进程都加入到全局 hash 队列 binder_procs 中。最后会在目标设备上的 /proc/binder/proc 目录下创建一个以进程 ID 为名称的只读文件,通过读取这个文件就可以获得进程 PID 的 Binder 线程池、Binder 实体对象、Binder 引用对象以及内核缓冲区等信息。

内存映射过程

进程打开了设备文件 /dev/binder 之后,还必须要调用函数 mmap 把这个设备文件映射到进程的地址空间,然后才可以使用 Binder 进程间通信机制。设备文件 /dev/binder 对应的是一个虚拟设备,将它映射到进程的地址空间的目的并不是对它的内容感兴趣,而是为了为进程分配内核缓冲区,以便它可以用来传输进程间通信数据。

当进程调用函数 mmap 将设备文件 /dev/binder 映射到自己的地址空间时,Binder 驱动程序中的函数 binder_mmap 就会被调用。

Binder 驱动程序最多可以为进程分配 4M 内核缓冲区来传输进程间通信数据。Binder 驱动程序为进程分配的内核缓冲区在用户空间只可以读,而不可以写。

Binder 驱动程序为进程分配的内核缓冲区有两个地址,其中一个是用户空间地址,另一个是内核空间地址。进程通过用户空间地址来访问这块内核缓冲区的内容,而 Binder 驱动程序通过内核空间地址来访问这块内核缓冲区的内容。由于它们是连续的,并且起始地址相差一个固定值,因此,只要知道其中的一个地址,就可以方便的计算出另外一个地址。

Binder 驱动程序为进程分配的内核缓冲区即为一系列物理页面,它们分别被映射到进程的用户地址空间和内核地址空间。当 Binder 驱动程序需要将一块数据传输给一个进程时,它就可以先把这块数据保存在为该进程所分配的一块内核缓冲区中,然后再把这块内核缓冲区的用户空间地址告诉进程,最后进程就可以访问到里面的数据了。这样做的好处便是不需要将数据从内核空间复制到用户空间,从而提高了数据的传输效率。