binder机制底层驱动浅析

Binder 驱动流程：

Binder设备是基于linux的设备驱动模型，binder是一个misc设备。下面来看看具体misc设备的流程：

和binder驱动相关的文件路径：

kernel/drivers/staging/android/binder.c

kernel/drivers/staging/android/binder.h

device_initcall(binder_init);//在系统启动的时候加载，下面看看加载的时候做了哪些操作。

static int __init binder_init(void)

{

.......

binder_deferred_workqueue = create_singlethread_workqueue("binder");

binder_debugfs_dir_entry_root = debugfs_create_dir("binder", NULL);

ret = misc_register(&binder_miscdev);

binder_deferred_task=kthread_run(binder_deferred_thread,NULL,"binder_deferred_thread");

.......

}

1）创建一个单线程工作队列,binder来处理一些可以稍后执行的工作

2）创建一个bind/proc binder目录，以及其属性操作。

3）注册一个misc设备，主设备号为10，次设备号动态生成

其次就是binder_fops操作函数，主要就是对他的填充。一个个分析下这些函数是怎么实现的。

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,

};

首先，分析binder_open函数

proc = kzalloc(sizeof(*proc), GFP_KERNEL);//分配binder proc记录空间

get_task_struct(current);//增加当前引用计数

proc->tsk = current;// 记录当前进程的地址

INIT_LIST_HEAD(&proc->todo);//初始化链表头进程全局todo任务链表

init_waitqueue_head(&proc->wait);//初始化等待队列头

proc->default_priority = task_nice(current);//获取当前进程优先级

//添加binder_proc 哈希表将创建的binder proc 赋值给全局的binder_proc

hlist_add_head(&proc->proc_node, &binder_procs);

proc->pid = current->group_leader->pid;//保存pid和私有数据

INIT_LIST_HEAD(&proc->delivered_death);

filp->private_data = proc;

mutex_unlock(&binder_lock);

分析binder_release函数

获得当前进程/线程的pid

调用remove_proc_entry()删除pid命名的只读文件。

调用binder_defer_work()释放binder_proc对象;此处使用workqueue来提高系统性能。

分析binder_mmap函数

//binder 设备最大能映射4M 内存

if ((vma->vm_end - vma->vm_start) > SZ_4M)

vma->vm_end = vma->vm_start + SZ_4M;

// binder 不能映射具有写权限的内存块

if (vma->vm_flags & FORBIDDEN_MMAP_FLAGS) {

ret = -EPERM;

failure_string = "bad vm_flags";

goto err_bad_arg;

}

vma->vm_flags = (vma->vm_flags | VM_DONTCOPY) & ~VM_MAYWRITE;

//判断是否已经mmap过了

//申请虚拟内存

area = get_vm_area(vma->vm_end - vma->vm_start, VM_IOREMAP);

//赋值地址和偏移量

proc->buffer = area->addr;

proc->user_buffer_offset = vma->vm_start - (uintptr_t)proc->buffer;

//分配page空间

proc->pages = kzalloc(sizeof(proc->pages[0]) * ((vma->vm_end - vma->vm_start) / PAGE_SIZE), GFP_KERNEL);

if (proc->pages == NULL) {

ret = -ENOMEM;

failure_string = "alloc page array";

goto err_alloc_pages_failed;

}

proc->buffer_size = vma->vm_end - vma->vm_start;

//binder 内存操作函数

vma->vm_ops = &binder_vm_ops;

vma->vm_private_data = proc;

//分配物理内存

buffer = proc->buffer;

INIT_LIST_HEAD(&proc->buffers);

list_add(&buffer->entry, &proc->buffers);

buffer->free = 1;

binder_insert_free_buffer(proc, buffer);

proc->free_async_space = proc->buffer_size / 2;

proc->files = get_files_struct(current);

proc->vma = vma;

分析binder_poll函数

binder_get_thread(proc)获得当前进程信息。

如果是进程，调用proc_work();如果是线程，调用thread_work()

调用binder_has_x_work检测，来判断所要采用的等待方式

队列是否为空；

线程/进程的循环状态；

返回信息；

调用poll_wait实现poll操作。

thread = binder_get_thread(proc);//获取binder proc 中的线程信息

wait_for_proc_work = thread->transaction_stack == NULL &&

list_empty(&thread->todo) && thread->return_error == BR_OK;//proc 状态

//判断到底是proc work 还是 thread work

if (wait_for_proc_work) {

if (binder_has_proc_work(proc, thread))

return POLLIN;

poll_wait(filp, &proc->wait, wait);

if (binder_has_proc_work(proc, thread))

return POLLIN;

} else {

if (binder_has_thread_work(thread))

return POLLIN;

poll_wait(filp, &thread->wait, wait);

if (binder_has_thread_work(thread))

return POLLIN;

}

return 0;

}

分析最主要的函数指针binder_ioctl

Ioctl是linux内核中最常用的，也是号称万能函数的一个，很多的linux子系统都用ioctl实现的功能

unsigned int size = _IOC_SIZE(cmd);//提取cmd命令

thread = binder_get_thread(proc);//获取此线程信息

总体关系图

Cmd:

BINDER_WRITE_READ

//读写函数里面有很多操作，后续再说

binder_thread_write

binder_thread_read 两个函数进行主要操作

BINDER_SET_MAX_THREADS

//设置最大线程

BINDER_SET_CONTEXT_MGR

//设置为守护进程service manage

BINDER_THREAD_EXIT

//设置线程退出

BINDER_VERSION

//设置binder版本

BinderDriverCommandProtocol：写操作命令协议

BinderDriverR eturnProtocol:读操作命令协议

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