《Android(安卓)Binder5-注册服务》
16lz
2022-04-04
ServiceManager 注册 Native 层的服务的过程。
framework/native/libs/binder/ - Binder.cpp - BpBinder.cpp - IPCThreadState.cpp - ProcessState.cpp - IServiceManager.cpp - IInterface.cpp - Parcel.cppframeworks/native/include/binder/ - IInterface.h (包括BnInterface, BpInterface)# 一. 概述
# 1.1 media 服务注册
media 入口函数是 main_mediaserver.cpp 中的 main() 方法，代码如下：
int main(int argc __unused, char** argv){ ... InitializeIcuOrDie(); //获得ProcessState实例对象【见小节2.1】 sp proc(ProcessState::self()); //获取BpServiceManager对象 sp sm = defaultServiceManager(); AudioFlinger::instantiate(); //注册多媒体服务 【见小节3.1】 MediaPlayerService::instantiate(); ResourceManagerService::instantiate(); CameraService::instantiate(); AudioPolicyService::instantiate(); SoundTriggerHwService::instantiate(); RadioService::instantiate(); registerExtensions(); //启动Binder线程池 ProcessState::self()->startThreadPool(); //当前线程加入到线程池 IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); } 过程说明：
- 获取 ServiceManager：讲解了 defaultServiceManager() 返回的是 BpServiceManager 对象，用于跟 Servicemanager 进程通信；
- 理解 Binder 线程池的管理，讲解了 startThreadPool 和 joinThreadPool 过程。
本文的重点就是讲解 Native 层服务注册的过程。
# 1.2 类图
在 Native 层的服务以 media 服务为例，来说一说注册过程，先来看看 media 的整个的类关系图。
图解：
- 蓝色代表的是注册 MediaPlayerService 服务所涉及的类；
- 绿色代表的是 Binder 架构中于 Binder 驱动通信过程中的最为核心的两个类；
- 紫色代表的是注册服务和获取服务的公共接口/父类；
# 1.3 时序图
media 服务启动过程是如何向 Servicemanager 注册服务的。
# 二. ProcessState
# 2.1 ProcessState::self
[-> ProcessState.cpp]
sp ProcessState::self(){ Mutex::Autolock _l(gProcessMutex); if (gProcess != NULL) { return gProcess; } //实例化ProcessState 【见小节2.2】 gProcess = new ProcessState; return gProcess;} 获取 ProcessState 对象：这也是单例模式，从而保证每一个进程只有一个 ProcessState 对象。其中 gProcess 和 gProcessMutex 是保存在 Static.cpp 类的全局变量。
# 2.2 ProcessState 初始化
[-> ProcessState.cpp ]
ProcessState::ProcessState() : mDriverFD(open_driver()) // 打开Binder驱动【见小节2.3】 , mVMStart(MAP_FAILED) , mThreadCountLock(PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER) , mThreadCountDecrement(PTHREAD_COND_INITIALIZER) , mExecutingThreadsCount(0) , mMaxThreads(DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS) , mManagesContexts(false) , mBinderContextCheckFunc(NULL) , mBinderContextUserData(NULL) , mThreadPoolStarted(false) , mThreadPoolSeq(1){ if (mDriverFD >= 0) { //采用内存映射函数mmap，给binder分配一块虚拟地址空间【见小节2.4】 mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0); if (mVMStart == MAP_FAILED) { close(mDriverFD); //没有足够空间分配给/dev/binder,则关闭驱动 mDriverFD = -1; } }}- ProcessState 的单例模式的唯一性，因此一个进程只打开 binder 设备一次，其中 ProcessState 的成员变量 mDriverFD记录 binder 驱动的 fd，用于访问 binder 设备；
- BINDER_VM_SIZE = (1 * 1024 * 1024) - (4096 * 2)，binder 分配的默认内存大小为 1M-8k；
- DEFSULT_MAX_BINDER_THREADS = 15，binder 默认的最大并发访问的线程数为16。
# 2.3 open_driver
[-> ProcessState.cpp ]
static int open_driver(){ // 打开/dev/binder设备，建立与内核的Binder驱动的交互通道 int fd = open("/dev/binder", O_RDWR); if (fd >= 0) { fcntl(fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC); int vers = 0; status_t result = ioctl(fd, BINDER_VERSION, &vers); if (result == -1) { close(fd); fd = -1; } if (result != 0 || vers != BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION) { close(fd); fd = -1; } size_t maxThreads = DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS; // 通过ioctl设置binder驱动，能支持的最大线程数 result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads); if (result == -1) { ALOGE("Binder ioctl to set max threads failed: %s", strerror(errno)); } } else { ALOGW("Opening '/dev/binder' failed: %s\n", strerror(errno)); } return fd;}open_driver 作用是打开 /dev/binder 设备，设定binder 支持的最大线程数。
ProcessState 采用单例模式，保证每一个进程都只打开一次Binder Driver。
# 2.4 mmap
//原型void* mmap(void* addr, size_t size, int prot, int flags, int fd, off_t offset) //此处 mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);参数说明：
- addr：代表映射到进程地址空间的起始地址，当值等于 0 则由内核选择合适地址，此处为 0；
- size：代表需要映射的内存地址空间的大小，此处为1M-8k；
- prot：代表内存映射区的读写等属性值，此处为 PROT_READ（可读取）；
- flags： 标志位，此处为 MAP_PRIVATE（私有映射，多进程间不共享内容的改变）和 MAP_NORESERVE（不保留交换空间）
- fd：代表 mmap 所关联的文件描述符，此处为 mDriverFD;
- offset：偏移量，此处为0。
mmap() 经过系统调用，执行 binder_mmap 过程。
# 三. 服务注册
# 3.1 instantiate
[-> MediaPlayerService.cpp]
void MediaPlayerService::instantiate() { //注册服务【见小节3.2】 defaultServiceManager()->addService(String16("media.player"), new MediaPlayerService());}注册服务 MediaPlayerService：由 defaultServiceManager() 返回的是 BpServiceManager，同时会创建 ProcessState 对象和 BpBinder 对象。故因此等价于调用 BpServiceManager -> addService。其中 MediaPlayerService 位于 libmediaplayerservice库。
# 3.2 BpSM.addService
[->IServiceManager.cpp :: BpServiceManager ]
virtual status_t addService(const String16& name, const sp& service, bool allowIsolated) { Parcel data, reply; //Parcel是数据通信包 //写入头信息"android.os.IServiceManager" data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor()); data.writeString16(name); // name为 "media.player" data.writeStrongBinder(service); // MediaPlayerService对象【见小节3.2.1】 data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0); // allowIsolated= false //remote()指向的是BpBinder对象【见小节3.3】 status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply); return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;} 服务注册过程：向 ServiceManager 注册服务 MediaPlayerService，服务名为 "media.player"；
# 3.2.1 writestrongBinder
[-> parcel.cpp]
status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp& val) { return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);} # 3.2.2 flatten_binder
status_t flatten_binder(const sp& /*proc*/, const sp& binder, Parcel* out){ flat_binder_object obj; obj.flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS; if (binder != NULL) { IBinder *local = binder->localBinder(); //本地Binder不为空 if (!local) { BpBinder *proxy = binder->remoteBinder(); const int32_t handle = proxy ? proxy->handle() : 0; obj.type = BINDER_TYPE_HANDLE; obj.binder = 0; obj.handle = handle; obj.cookie = 0; } else { //进入该分支 obj.type = BINDER_TYPE_BINDER; obj.binder = reinterpret_cast(local->getWeakRefs()); obj.cookie = reinterpret_cast(local); } } else { ... } //【见小节3.2.3】 return finish_flatten_binder(binder, obj, out);} 将 Binder 对象扁平化，转换成 flat_binder_object 对象。
- 对于 Binder 实体，则 cookie 记录 Binder 实体的指针；
- 对于 Binder 代理，则用 handle 记录 Binder 代理的句柄；
关于 localBinder，代码见 Binder.cpp。
BBinder* BBinder::localBinder() { return this;}BBinder* IBinder::localBinder() { return NULL;}# 3.2.3 finish_flatten_binder
inline static status_t finish_flatten_binder( const sp& , const flat_binder_object& flat, Parcel* out){ return out->writeObject(flat, false);} 将 flat_binder_object 写入 out。
# 3.3 BpBinder::transact
[-> BpBinder.cpp ]
status_t BpBinder::transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) { if (mAlive) { // code=ADD_SERVICE_TRANSACTION【见小节3.4】 status_t status = IPCThreadState::self()->transact( mHandle, code, data, reply, flags); if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0; return status; } return DEAD_OBJECT;}Binder 代理类调用 transact()方法，真正工作还是交给 IPCThreadState 来进行 transact 工作。先来看看 IPCThreadState::self 的过程。
# 3.3.1 IPCThreadState::self
[-> IPCThreadState.cpp ]
IPCThreadState* IPCThreadState::self(){ if (gHaveTLS) {restart: const pthread_key_t k = gTLS; IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k); if (st) return st; return new IPCThreadState; //初始IPCThreadState 【见小节3.3.2】 } if (gShutdown) return NULL; pthread_mutex_lock(&gTLSMutex); if (!gHaveTLS) { //首次进入gHaveTLS为false if (pthread_key_create(&gTLS, threadDestructor) != 0) { //创建线程的TLS pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex); return NULL; } gHaveTLS = true; } pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex); goto restart;}TLS 是指 Thread local storage（线程本地储存空间），每个线程都拥有自己的 TLS，并且是私有空间，线程之间不会共享。通过 pthread_getspecific/pthread_setspecific 函数可以获取/设置这些空间中的内容。从线程本地存储空间中获得保存在其中的 IPCThreadState 对象。
# 3.3.2 IPCThreadState 初始化
[-> IPCThreadState.cpp ]
IPCThreadState::IPCThreadState() : mProcess(ProcessState::self()), mMyThreadId(gettid()), mStrictModePolicy(0), mLastTransactionBinderFlags(0){ pthread_setspecific(gTLS, this); clearCaller(); mIn.setDataCapacity(256); mOut.setDataCapacity(256);}每个线程都有一个 IPCThreadState，每个 IPCThreadState 中都有一个 mlin、一个 mOut。成员变量 mProcess 保存了 ProcessState 变量（每个进程只有一个）。
- mln 用来接收来自 Binder 设备的数据，默认大小为 256 字节；
- mOut 用来存储发往 Binder 设备的数据，默认大小为 256 字节。
# 3.4 IPC::transact
[-> IPCThreadState.cpp ]
status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){ status_t err = data.errorCheck(); //数据错误检查 flags |= TF_ACCEPT_FDS; .... if (err == NO_ERROR) { // 传输数据 【见小节3.5】 err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL); } ... if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) { if (reply) { //等待响应 【见小节3.6】 err = waitForResponse(reply); } else { Parcel fakeReply; err = waitForResponse(&fakeReply); } } else { //oneway，则不需要等待reply的场景 err = waitForResponse(NULL, NULL); } return err;}IPCThreadState 进行 transact 事务处理分 3 部分：
- errCheck() //数据错误检查
- writeTransactionData() //传输数据
- waitForResponse() //等待响应
# 3.5 IPC.writeTransactionData
[-> IPCThreadState.cpp ]
status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags, int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer){ binder_transaction_data tr; tr.target.ptr = 0; tr.target.handle = handle; // handle = 0 tr.code = code; // code = ADD_SERVICE_TRANSACTION tr.flags = binderFlags; // binderFlags = 0 tr.cookie = 0; tr.sender_pid = 0; tr.sender_euid = 0; // data为记录Media服务信息的Parcel对象 const status_t err = data.errorCheck(); if (err == NO_ERROR) { tr.data_size = data.ipcDataSize(); // mDataSize tr.data.ptr.buffer = data.ipcData(); //mData tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(binder_size_t); //mObjectsSize tr.data.ptr.offsets = data.ipcObjects(); //mObjects } else if (statusBuffer) { ... } else { return (mLastError = err); } mOut.writeInt32(cmd); //cmd = BC_TRANSACTION mOut.write(&tr, sizeof(tr)); //写入binder_transaction_data数据 return NO_ERROR;}其中 handle 的值用来标识目的端，注册服务过程的目的端为 service manager,此处 handle = 0 所对应的是 binder_context_mgr_node对象，正是 service manager 所对应的 binder 实体对象。binder_transaction_data 结构体是 binder 驱动通信的数据结构，该过程最终是把 Binder 请求码 BC_TRANSACTION 和 binder_transaction_data 结构体写入到 mOut。
transact过程，先写完 binder_transaction_data 数据，其中 Parcel data 的重要成员变量：
- mDataSize：保存在 data_size，binder_transaction 的数据大小；
- mData：保存在 ptr.buffer，binder_transaction 的数据的起始地址；
- mObjectsSize：保存在 pts.offset_size，记录着 flat_binder_object 结构体的个数；
- mObjects：保存在 offsets，记录着 flat_binder_object 结构体在数据偏移量；
接下来执行 waitForResponse() 方法。
# 3.6 IPC.waitForResponse
[-> IPCThread]
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult){ int32_t cmd; int32_t err; while (1) { if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break; // 【见小节3.7】 ... if (mIn.dataAvail() == 0) continue; cmd = mIn.readInt32(); switch (cmd) { case BR_TRANSACTION_COMPLETE: ... case BR_DEAD_REPLY: ... case BR_FAILED_REPLY: ... case BR_ACQUIRE_RESULT: ... case BR_REPLY: ... goto finish; default: err = executeCommand(cmd); //【见小节3.x】 if (err != NO_ERROR) goto finish; break; } } ... return err;}在 waitForResponse 过程，首先执行 BR_TRANSACTION_COMPLETE；另外，目标进程收到事务后，处理 BR_TRANSACTION 事务。然后发送当前进程，再执行 BR_REPLY 命令。
# 3.7 IPC.talkWithDriver
[-> IPCThreadState.cpp ]
status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive){ ... binder_write_read bwr; const bool needRead = mIn.dataPosition() >= mIn.dataSize(); const size_t outAvail = (!doReceive || needRead) ? mOut.dataSize() : 0; bwr.write_size = outAvail; bwr.write_buffer = (uintptr_t)mOut.data(); if (doReceive && needRead) { //接收数据缓冲区信息的填充。如果以后收到数据，就直接填在mIn中了。 bwr.read_size = mIn.dataCapacity(); bwr.read_buffer = (uintptr_t)mIn.data(); } else { bwr.read_size = 0; bwr.read_buffer = 0; } //当读缓冲和写缓冲都为空，则直接返回 if ((bwr.write_size == 0) && (bwr.read_size == 0)) return NO_ERROR; bwr.write_consumed = 0; bwr.read_consumed = 0; status_t err; do { //通过ioctl不停的读写操作，跟Binder Driver进行通信 if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0) err = NO_ERROR; ... } while (err == -EINTR); //当被中断，则继续执行 ... return err;}binder_write_read 结构体用来与 Binder 设备交换数据的结构，通过 ioctl 与 mDriverFD 通信，是真正与 Binder 驱动进行数据读写交互的过程。主要是操作 mOut 和 mIn 变量。
ioctl() 经过系统调用后进入 Binder Driver。
# 四. Binder Driver
ioctl -> binder_ioctl -> binder_ioctl_write_read
# 4.1 binder_ioctl_write_read
[->binder.c ]
static int binder_ioctl_write_read(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg, struct binder_thread *thread){ struct binder_proc *proc = filp->private_data; void __user *ubuf = (void __user *)arg; struct binder_write_read bwr; //将用户空间bwr结构体拷贝到内核空间 copy_from_user(&bwr, ubuf, sizeof(bwr)); ... if (bwr.write_size > 0) { //将数据放入目标进程【见小节4.2】 ret = binder_thread_write(proc, thread, bwr.write_buffer, bwr.write_size, &bwr.write_consumed); ... } if (bwr.read_size > 0) { //读取自己队列的数据 【见小节】 ret = binder_thread_read(proc, thread, bwr.read_buffer, bwr.read_size, &bwr.read_consumed, filp->f_flags & O_NONBLOCK); if (!list_empty(&proc->todo)) wake_up_interruptible(&proc->wait); ... } //将内核空间bwr结构体拷贝到用户空间 copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr)); ...} # 4.2 binder_thread_write
static int binder_thread_write(struct binder_proc *proc, struct binder_thread *thread, binder_uintptr_t binder_buffer, size_t size, binder_size_t *consumed){ uint32_t cmd; void __user *buffer = (void __user *)(uintptr_t)binder_buffer; void __user *ptr = buffer + *consumed; void __user *end = buffer + size; while (ptr < end && thread->return_error == BR_OK) { //拷贝用户空间的cmd命令，此时为BC_TRANSACTION if (get_user(cmd, (uint32_t __user *)ptr)) -EFAULT; ptr += sizeof(uint32_t); switch (cmd) { case BC_TRANSACTION: case BC_REPLY: { struct binder_transaction_data tr; //拷贝用户空间的binder_transaction_data if (copy_from_user(&tr, ptr, sizeof(tr))) return -EFAULT; ptr += sizeof(tr); // 见小节4.3】 binder_transaction(proc, thread, &tr, cmd == BC_REPLY); break; } ... } *consumed = ptr - buffer; } return 0;}# 4.3 binder_transaction
static void binder_transaction(struct binder_proc *proc, struct binder_thread *thread, struct binder_transaction_data *tr, int reply){ struct binder_transaction *t; struct binder_work *tcomplete; ... if (reply) { ... }else { if (tr->target.handle) { ... } else { // handle=0则找到servicemanager实体 target_node = binder_context_mgr_node; } //target_proc为servicemanager进程 target_proc = target_node->proc; } if (target_thread) { ... } else { //找到servicemanager进程的todo队列 target_list = &target_proc->todo; target_wait = &target_proc->wait; } t = kzalloc(sizeof(*t), GFP_KERNEL); tcomplete = kzalloc(sizeof(*tcomplete), GFP_KERNEL); //非oneway的通信方式，把当前thread保存到transaction的from字段 if (!reply && !(tr->flags & TF_ONE_WAY)) t->from = thread; else t->from = NULL; t->sender_euid = task_euid(proc->tsk); t->to_proc = target_proc; //此次通信目标进程为servicemanager进程 t->to_thread = target_thread; t->code = tr->code; //此次通信code = ADD_SERVICE_TRANSACTION t->flags = tr->flags; // 此次通信flags = 0 t->priority = task_nice(current); //从servicemanager进程中分配buffer t->buffer = binder_alloc_buf(target_proc, tr->data_size, tr->offsets_size, !reply && (t->flags & TF_ONE_WAY)); t->buffer->allow_user_free = 0; t->buffer->transaction = t; t->buffer->target_node = target_node; if (target_node) binder_inc_node(target_node, 1, 0, NULL); //引用计数加1 offp = (binder_size_t *)(t->buffer->data + ALIGN(tr->data_size, sizeof(void *))); //分别拷贝用户空间的binder_transaction_data中ptr.buffer和ptr.offsets到内核 copy_from_user(t->buffer->data, (const void __user *)(uintptr_t)tr->data.ptr.buffer, tr->data_size); copy_from_user(offp, (const void __user *)(uintptr_t)tr->data.ptr.offsets, tr->offsets_size); off_end = (void *)offp + tr->offsets_size; for (; offp < off_end; offp++) { struct flat_binder_object *fp; fp = (struct flat_binder_object *)(t->buffer->data + *offp); off_min = *offp + sizeof(struct flat_binder_object); switch (fp->type) { case BINDER_TYPE_BINDER: case BINDER_TYPE_WEAK_BINDER: { struct binder_ref *ref; //【见4.3.1】 struct binder_node *node = binder_get_node(proc, fp->binder); if (node == NULL) { //服务所在进程 创建binder_node实体【见4.3.2】 node = binder_new_node(proc, fp->binder, fp->cookie); ... } //servicemanager进程binder_ref【见4.3.3】 ref = binder_get_ref_for_node(target_proc, node); ... //调整type为HANDLE类型 if (fp->type == BINDER_TYPE_BINDER) fp->type = BINDER_TYPE_HANDLE; else fp->type = BINDER_TYPE_WEAK_HANDLE; fp->binder = 0; fp->handle = ref->desc; //设置handle值 fp->cookie = 0; binder_inc_ref(ref, fp->type == BINDER_TYPE_HANDLE, &thread->todo); } break; case :... } if (reply) { .. } else if (!(t->flags & TF_ONE_WAY)) { //BC_TRANSACTION 且 非oneway,则设置事务栈信息 t->need_reply = 1; t->from_parent = thread->transaction_stack; thread->transaction_stack = t; } else { ... } //将BINDER_WORK_TRANSACTION添加到目标队列，本次通信的目标队列为target_proc->todo t->work.type = BINDER_WORK_TRANSACTION; list_add_tail(&t->work.entry, target_list); //将BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE添加到当前线程的todo队列 tcomplete->type = BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE; list_add_tail(&tcomplete->entry, &thread->todo); //唤醒等待队列，本次通信的目标队列为target_proc->wait if (target_wait) wake_up_interruptible(target_wait); return;}注册服务的过程，传递的是 BBinder 对象，故 [小节3.2.1] 的 writeStrongBinder() 过程中 localBinder 不为空，从而 flat_binder_object.type 等于 BINDER_TYPE_BINDER。
服务注册过程是在服务所在进程创建 binder_node，在 servicemanager 进程创建 binder_ref。对于同一个 binder_node，每个进程只会创建一个 binder_ref 对象。
向 servicemanager 的 binder_proc -> todo 添加 BINDER_WORK_TRANSACTION 事务，接下来进入 ServiceManager 进程。
# 4.3.1 binder_get_node
static struct binder_node *binder_get_node(struct binder_proc *proc, binder_uintptr_t ptr){ struct rb_node *n = proc->nodes.rb_node; struct binder_node *node; while (n) { node = rb_entry(n, struct binder_node, rb_node); if (ptr < node->ptr) n = n->rb_left; else if (ptr > node->ptr) n = n->rb_right; else return node; } return NULL;}从 binder_proc 来根据 binder 指针 prt 值，查询相应的 binder_node。
# 4.3.2 binder_new_node
static struct binder_node *binder_new_node(struct binder_proc *proc, binder_uintptr_t ptr, binder_uintptr_t cookie){ struct rb_node **p = &proc->nodes.rb_node; struct rb_node *parent = NULL; struct binder_node *node; ... //红黑树位置查找 //给新创建的binder_node 分配内核空间 node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_KERNEL); // 将新创建的node添加到proc红黑树； rb_link_node(&node->rb_node, parent, p); rb_insert_color(&node->rb_node, &proc->nodes); node->debug_id = ++binder_last_id; node->proc = proc; node->ptr = ptr; node->cookie = cookie; node->work.type = BINDER_WORK_NODE; //设置binder_work的type INIT_LIST_HEAD(&node->work.entry); INIT_LIST_HEAD(&node->async_todo); return node;}# 4.3.3 binder_get_ref_for_node
static struct binder_ref *binder_get_ref_for_node(struct binder_proc *proc, struct binder_node *node){ struct rb_node *n; struct rb_node **p = &proc->refs_by_node.rb_node; struct rb_node *parent = NULL; struct binder_ref *ref, *new_ref; //从refs_by_node红黑树，找到binder_ref则直接返回。 while (*p) { parent = *p; ref = rb_entry(parent, struct binder_ref, rb_node_node); if (node < ref->node) p = &(*p)->rb_left; else if (node > ref->node) p = &(*p)->rb_right; else return ref; } //创建binder_ref new_ref = kzalloc_preempt_disabled(sizeof(*ref)); new_ref->debug_id = ++binder_last_id; new_ref->proc = proc; //记录进程信息 new_ref->node = node; //记录binder节点 rb_link_node(&new_ref->rb_node_node, parent, p); rb_insert_color(&new_ref->rb_node_node, &proc->refs_by_node); //计算binder引用的handle值，该值返回给target_proc进程 new_ref->desc = (node == binder_context_mgr_node) ? 0 : 1; //从红黑树最最左边的handle对比，依次递增，直到红黑树遍历结束或者找到更大的handle则结束。 for (n = rb_first(&proc->refs_by_desc); n != NULL; n = rb_next(n)) { //根据binder_ref的成员变量rb_node_desc的地址指针n，来获取binder_ref的首地址 ref = rb_entry(n, struct binder_ref, rb_node_desc); if (ref->desc > new_ref->desc) break; new_ref->desc = ref->desc + 1; } // 将新创建的new_ref 插入proc->refs_by_desc红黑树 p = &proc->refs_by_desc.rb_node; while (*p) { parent = *p; ref = rb_entry(parent, struct binder_ref, rb_node_desc); if (new_ref->desc < ref->desc) p = &(*p)->rb_left; else if (new_ref->desc > ref->desc) p = &(*p)->rb_right; else BUG(); } rb_link_node(&new_ref->rb_node_desc, parent, p); rb_insert_color(&new_ref->rb_node_desc, &proc->refs_by_desc); if (node) { hlist_add_head(&new_ref->node_entry, &node->refs); } return new_ref;}handle 值计算方法规律：
- 每个进程 binder_proc 所记录的 binder_ref 的值是从 1 开始递增的；
- 所有进程 binder_proc 所记录的 handle = 0 的 binder_ref 都指向 service manager；
- 同一个服务的 binder_node 在不同进程的 binder_ref 的 handle 值可以不同。
# 五. ServiceManager
启动 ServiceManager,循环在 binder_loop() 过程，会调用 binder_parse() 方法。
# 5.1 binder_parse
[-> 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); switch(cmd) { case BR_TRANSACTION: { struct binder_transaction_data *txn = (struct binder_transaction_data *) ptr; ... 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); //从txn解析出binder_io信息 // 收到Binder事务 【见小节5.2】 res = func(bs, txn, &msg, &reply); // 发送reply事件【见小节5.4】 binder_send_reply(bs, &reply, txn->data.ptr.buffer, res); } ptr += sizeof(*txn); break; } case : ... } return r;}# 5.2 svcmgr_handler
[-> service_manager.c ]
int svcmgr_handler(struct binder_state *bs, struct binder_transaction_data *txn, struct binder_io *msg, struct binder_io *reply) { struct svcinfo *si; uint16_t *s; size_t len; uint32_t handle; uint32_t strict_policy; int allow_isolated; ... strict_policy = bio_get_uint32(msg); s = bio_get_string16(msg, &len); ... switch(txn->code) { case SVC_MGR_ADD_SERVICE: s = bio_get_string16(msg, &len); ... handle = bio_get_ref(msg); //获取handle allow_isolated = bio_get_uint32(msg) ? 1 : 0; //注册指定服务 【见小节5.3】 if (do_add_service(bs, s, len, handle, txn->sender_euid, allow_isolated, txn->sender_pid)) return -1; break; case :... } bio_put_uint32(reply, 0); return 0;}# 5.3 do_add_service
[-> service_manager.c ]
int do_add_service(struct binder_state *bs, const uint16_t *s, size_t len, uint32_t handle, uid_t uid, int allow_isolated, pid_t spid){ struct svcinfo *si; if (!handle || (len == 0) || (len > 127)) return -1; //权限检查 if (!svc_can_register(s, len, spid)) { return -1; } //服务检索 si = find_svc(s, len); if (si) { if (si->handle) { svcinfo_death(bs, si); //服务已注册时，释放相应的服务 } si->handle = handle; } else { si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t)); if (!si) { //内存不足，无法分配足够内存 return -1; } si->handle = handle; si->len = len; memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t)); //内存拷贝服务信息 si->name[len] = '\0'; si->death.func = (void*) svcinfo_death; si->death.ptr = si; si->allow_isolated = allow_isolated; si->next = svclist; // svclist保存所有已注册的服务 svclist = si; } //以BC_ACQUIRE命令，handle为目标的信息，通过ioctl发送给binder驱动 binder_acquire(bs, handle); //以BC_REQUEST_DEATH_NOTIFICATION命令的信息，通过ioctl发送给binder驱动，主要用于清理内存等收尾工作。 binder_link_to_death(bs, handle, &si->death); return 0;}svcinfo 记录着服务名和 handle 信息，保存到 svclist 列表。
# 5.4 binder_send_reply
[-> servicemanager/binder.c ]
void binder_send_reply(struct binder_state *bs, struct binder_io *reply, binder_uintptr_t buffer_to_free, int status) { struct { uint32_t cmd_free; binder_uintptr_t buffer; uint32_t cmd_reply; struct binder_transaction_data txn; } __attribute__((packed)) data; data.cmd_free = BC_FREE_BUFFER; //free buffer命令 data.buffer = buffer_to_free; data.cmd_reply = BC_REPLY; // reply命令 data.txn.target.ptr = 0; data.txn.cookie = 0; data.txn.code = 0; if (status) { ... } else { data.txn.flags = 0; data.txn.data_size = reply->data - reply->data0; data.txn.offsets_size = ((char*) reply->offs) - ((char*) reply->offs0); data.txn.data.ptr.buffer = (uintptr_t)reply->data0; data.txn.data.ptr.offsets = (uintptr_t)reply->offs0; } //向Binder驱动通信 binder_write(bs, &data, sizeof(data));}binder_write 进入 binder 驱动后，将 BC_FREE_BUFFER 和 BC_REPLY 命令协议发送给 Binder 驱动，向 Client 端发送 reply。
# 六.总结
服务注册过程（addService）核心功能：在服务所在进程创建 binder_node，在 servicemanager 进程创建 binder_ref。其中binder_ref 的 desc 再同一个进程内是唯一的：
- 每个进程 binder_proc 所记录的 binder_ref 的 handle 值时从1开始递增的；
- 所有进程 binder_proc 所记录的 handle=0 的 binder_ref 都指向 service manager；
- 同一个服务的 binder_node 在不同进程的 binder_ref 的 handle 值可以不同；
Media 服务注册的过程涉及到 MediaPlayerService（作为 Client 进程）和 Service Manager（作为 Service 进程），通信流程图如下所示：
分析过程：
1. MediaPlayerService 进程调用 ioctl() 向 Binder 驱动发送 IPC 数据，该过程可以理解成一个事务 binder_transaction（记为T1），执行当前操作的线程 binder_thread（记为 thread1），则 T1 -> from_parent = NULL，T1 -> from = thread1，thread1 -> transaction_stack = T1。其中 IPC 数据内容包含：
- Binder 协议为 BC_TRANSACTION；
- Handle 等于 0；
- RPC 代码为 ADD_SERVICE；
- RPC 数据为 "media.player"。
2. Binder 驱动收到该 Binder 请求，生成 BR_TRANSACTION 命令，选择目标处理该请求的线程，即 ServiceManager 的 binder 线程（记为 thread2），则 T1 -> to_parent = NULL，T2 -> to_thread = thread2。并将整个 binder_transaction 数据（记为 T2）插入到目标线程的 todo 队列；
3. Service Manager 的线程 thread2 收到 T2 后，调用服务注册函数将服务 "media.player" 注册到服务目录中。当服务注册完成后，生成 IPC 应答数据（BC_REPLY），T2 -> form_parent = T1，T2 -> from = thread2，thread2 -> transaction_stack = T2。
4. Binder 驱动收到该 Binder 应答请求，生成 BR_REPLY 命令，T2 -> to_parent = T1，T2 -> to_thread = thread1，thread1 ->transaction_stack = T2。在 MediaPlayService 收到该命令后，知道服务注册完成便可以正常使用。
整个过程中，BC_TRANSACTION 和 BR_TRANSACTION 过程是一个完整的事务过程；BC_REPLY 和 BR_REPLY 是一个完整的事务过程。到此，其他进行便可以获取该服务，使用服务提供的方法。
参考：http://gityuan.com/2015/11/14/binder-add-service/
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