Binder学习-驱动
Binder 数据结构
| 数据结构 | 成员变量 |
|---|---|
| binder_ref | - rb_node_desc 按句柄值排序的红黑树节点 - rb_node_node 按binder实体地址排序的红黑树节点 - proc binder引用对象的宿主进程 - node binder实体 - desc 句柄值 - death 死亡接受通知 |
| binder_ref_death | - work 工作状态 - cookie（__user） 负责接收死亡通知的对象的地址 |
| binder_node | - work 工作状态 - rb_node/ dead_node 宿主维护的binder实体红黑树节点/ 全局宿主进程死亡的hash列表 - proc 宿主进程 - ptr（__user）Service组件的引用计数对象(weakref_impl) - cookie (__user) Service组件地址 - has_async_transaction 是否有异步事务 - accept_fds 是否接受文件描述头 - min_priority 最低优先级 - async_todo 异步事务队列 |
| binder_buffer | - entry 内核缓冲区节点 - rb_node 进程的空闲 entry 红黑树节点（大小）/ 已分配的buffer entry 红黑树节点（地址） - free 是否空闲 - allow_user_free 是否允许用户空间释放buffer - transaction 处理的事务 - target_node 处理buffer的binder - data_size buffer中的数据大小 - offsets_size buffer中传输的binder的偏移量数组 - data 指向数据缓冲区 |
| binder_proc | - proc_node 全局binder_proc散列表中的节点 - buffer_size/buffers 全部缓冲区的大小/缓冲区列表的头部指针 - free_buffers/ allocated_buffers/ free_async_space 空闲内存红黑树/ 分配内存红黑树/ 用来保存异步事务数据的内核缓冲区大小 - vma/ user_buffer_offset 其中保存buffer在用户空间中地址/ 保存用户空间地址与内核空间地址之间的差值 - pages struct pages*的数组，每个元素指向物理页面 - threads/ max_threads/ ready_threads 以红黑树（线程ID）组织的Binder线程池/ Binder驱动程序最多可以主动请求进程注册的线程数量/ 进程当前的空闲Binder线程数量 - requested_threads/ requested_threads_started Binder正在主动请求注册的线程的数量/ Binder已经主动请求注册的线程数量 - todo/ wait 进程的待处理工作项队列/ 空闲Binder线程 - default_priority 默认优先级 - nodes/ refs_by_desc/ refs_by_node Binder实体的红黑树/ Binder引用句柄的红黑树/ Binder引用按binder实体组织的红黑树 - deferred_work_node 进程可以延迟执行的工作项的散列表（ BINDER_DEFERRED_PUT_FILES 在进程不再需要Binder通信时，关闭相应的文件描述符并释放内核缓冲区时创建的工作项 | BINDER_DEFERRED_FLUSH 唤醒wait中的线程创建的工作项 | BINDER_DEFERRED_RELEASE 进程通过close关闭设备文件/dev/binder 时创建 ）- delivered_death Service组件死亡通知 |
| binder_thread | - proc 宿主进程 - rb_node proc中thread红黑树的节点 - pid/ looper 标识binder的状态 - todo 请求线程处理的client进程请求 - transaction_stack Binder交给线程的事务的栈（binder_transaction类型） - wait 线程执行事务时等待其依赖的其他事务完成时所在的等待队列 - return_error/ return_error2 错误 |
| binder_transaction | - from/ to_proc/ to_thread 发起事务的线程/ 处理事务的进程/ 处理事务的线程 - priority / sender_id/ saved_priority 源线程优先级/ 用户ID/ 保存被修改的线程优先级 - buffer 事务的内核缓冲区 - from_parent/ to_parent 事务依赖的另一个事务/ 目标线程中当前事务后需要处理的事务 |
Binder与用户程序通信的数据结构
| 数据结构 | 成员变量 | 作用 |
|---|---|---|
| binder_write_read | - write_size/write_consumed/write_buffer 输入数据的长度/ 驱动已读的长度/ 输入缓冲区的起始地址 - read_size/ read_consumed/ read_buffer 返回的数据长度/ 用户空间已读的长度/ 输出缓冲区的其实地址 |
通信所传输的数据 |
| BinderDriverCommandProtocol | 命令协议 | |
| BinderDriverReturnProtocol | 返回协议 | |
| binder_transaction_data | 进程间传输的数据 | |
| flat_binder_object | 描述Binder实体，Binder引用对象或一个文件描述符 |
Binder初始化
binder_init在/proc下创建/binder/proc目录，并创建state, stats, transaction_log, failed_transaction_log五个文件，通过misc_register创建Binder设备- 指定binder的
file_operations，定义binder设备miscdevice
Binder文件操作
打开Binder设备文件
- 创建
binder_proc结构体proc，初始化tsk, default_priority, pid，并加入到binder_procs中 - 将
proc保存到filp的private_data中，用于binder驱动程序获取proc - 创建以PID为名的文件，用于获取进程对应的Binder信息
内存映射
- 对
vma指向的用户地址空间进行检查，包括其范围(vma_end-vma_start)截断为4M，是否可写(vm_flags & FORBIDDEN_MMAP_FLAGS需为0) ，并设置VM_DONTCOPY为1，VM_MAYWRITE位设置为0，判断proc->buffer是否已经分配 - 调用
get_vm_area在内核中分配空间，并将其地址与大小保存在proc中，指定其打开和关闭函数 - 分配一个空间保存
proc->pages指向的数组，分配一个物理页面给proc->buffer，（通过binder_update_page_range）创建链表proc->buffers并将buffer加入，设置buffer空闲并加入到空闲buffer红黑树中，设置给异步事务的空间大小为buffer_size/2
内核缓冲区管理
内核缓冲区分配
发送BC_TRANSACTION, BC_REPLY后
binder_alloc_buf
- data_size, offsets_size 的合法性检验，异步事务缓冲区大小检验
- 在红黑树中查找第一个大于等于需要的size的buffer
- 对buffer进行裁剪（若剩余部分大于等于一个
struct binder_buffer+4字节，则进行裁剪，否则不进行裁剪），并为其分配物理页面 - 将buffer从空闲内核缓冲区删除，并加入到已分配物理页面的内核缓冲区红黑树中
- 将裁剪后剩余的空间封装为另一个new_buffer并加入到内核缓冲区列表和空闲缓冲区红黑树中
- 设置buffer的数据缓冲区和偏移数组缓冲区大小，并设置其是否用于异步事务
内核缓冲区释放
进程处理完BR_TRANSACTION, BR_REPLY后
binder_free_buf
- 计算需要释放的buffer的大小
- 释放物理页面，并从已分配物理页面的buffer红黑树中删除：
- 合并前后两个空闲buffer，方法为删除buffer，将其所占用的空间追加到前一个空闲内核缓冲区中
内核缓冲区查询
binder_buffer_lookup