android servicemanager与binder源码分析一 ------ native层的

摘要：以版本源码为例。源码位于下打开驱动设备，将自己作为的管理者，进入循环，作为等待的请求位于首先，建立一个结构体，然后剩下的就是给这个结构体的成员赋值。同属于这一层，因此我们看看具体内容刚才从驱动设备读取的的前位取出来作为进行判断处理。

前一阵子在忙项目，没什么更新，这次开始写点android源码内部的东西分析下。以6.0.1_r10版本android源码为例。
servicemanager是android服务管理，非常基础的组件之一，分析他的目的是能够深入看到binder的一些处理方式。在开始前先说下阅读源码或者非常复杂代码的方式，我的方式是层级进入，一层掌握脉络之后如果感兴趣再对具体的点深入分析了解，并且每层进行总结，这样我认为会比较好理解，也不容易产生一个点一直走下去，最后迷失在复杂繁琐的代码里的情况。当然我只代表我个人的体验。东西是写给自己的，如果能帮到他人我会非常高兴。

然后这里推荐下罗升阳先生的博客文章，确实非常不错，可以作为阅读参考。

servicemanager源码位于/frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c下：

347int main(int argc, char **argv)
348{
349    struct binder_state *bs;
350
351    bs = binder_open(128*1024);
352    if (!bs) {
353        ALOGE("failed to open binder driver
");
354        return -1;
355    }
356
357    if (binder_become_context_manager(bs)) {
358        ALOGE("cannot become context manager (%s)
", strerror(errno));
359        return -1;
360    }
361
362    selinux_enabled = is_selinux_enabled();
363    sehandle = selinux_android_service_context_handle();
364    selinux_status_open(true);
365
366    if (selinux_enabled > 0) {
367        if (sehandle == NULL) {
368            ALOGE("SELinux: Failed to acquire sehandle. Aborting.
");
369            abort();
370        }
371
372        if (getcon(&service_manager_context) != 0) {
373            ALOGE("SELinux: Failed to acquire service_manager context. Aborting.
");
374            abort();
375        }
376    }
377
378    union selinux_callback cb;
379    cb.func_audit = audit_callback;
380    selinux_set_callback(SELINUX_CB_AUDIT, cb);
381    cb.func_log = selinux_log_callback;
382    selinux_set_callback(SELINUX_CB_LOG, cb);
383
384    binder_loop(bs, svcmgr_handler);
385
386    return 0;
387}

1.binder_open打开binder驱动设备；
2.binder_become_context_manager(bs)，将自己作为binder的管理者;
3.binder_loop(bs, svcmgr_handler)，进入循环，作为server等待client的请求;

位于/frameworks/native/cmds/servicemanager/binder.c：

96struct binder_state *binder_open(size_t mapsize)
97{
98    struct binder_state *bs;
99    struct binder_version vers;
100
101    bs = malloc(sizeof(*bs));
102    if (!bs) {
103        errno = ENOMEM;
104        return NULL;
105    }
106
107    bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
108    if (bs->fd < 0) {
109        fprintf(stderr,"binder: cannot open device (%s)
",
110                strerror(errno));
111        goto fail_open;
112    }
113
114    if ((ioctl(bs->fd, BINDER_VERSION, &vers) == -1) ||
115        (vers.protocol_version != BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION)) {
116        fprintf(stderr,
117                "binder: kernel driver version (%d) differs from user space version (%d)
",
118                vers.protocol_version, BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION);
119        goto fail_open;
120    }
121
122    bs->mapsize = mapsize;
123    bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
124    if (bs->mapped == MAP_FAILED) {
125        fprintf(stderr,"binder: cannot map device (%s)
",
126                strerror(errno));
127        goto fail_map;
128    }
129
130    return bs;
131
132fail_map:
133    close(bs->fd);
134fail_open:
135    free(bs);
136    return NULL;
137}

首先，建立一个结构体binder_state，然后剩下的就是给这个结构体的成员赋值。bs->fd给打开的驱动设备文件描述符；bs->mapped给内存映射地址；
插一句，这里对goto的应用很规范，可见任何语句并非有好与不好，而在于怎么用。
看到这里其实可以猜测，binder的机制就是内存映射，或者可以说是文件映射，因为在linux上任何的设备都可以看做是文件。
现在不要深入，往回看，之前的service_manager.c的main函数里，后面就要走binder_become_context_manager这个将自己设为binder管理者。

146int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
147{
148    return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);
149}

这里就做了一件事儿，就是下发控制字，告诉驱动设置context管理者为0，这里也可以猜测，这个0代表一定含义，应该就是servicemanager自己，后面再继续解释这个问题。

372void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
373{
374    int res;
375    struct binder_write_read bwr;
376    uint32_t readbuf[32];
377
378    bwr.write_size = 0;
379    bwr.write_consumed = 0;
380    bwr.write_buffer = 0;
381
382    readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
383    binder_write(bs, readbuf, sizeof(uint32_t));
384
385    for (;;) {
386        bwr.read_size = sizeof(readbuf);
387        bwr.read_consumed = 0;
388        bwr.read_buffer = (uintptr_t) readbuf;
389
390        res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
391
392        if (res < 0) {
393            ALOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)
", strerror(errno));
394            break;
395        }
396
397        res = binder_parse(bs, 0, (uintptr_t) readbuf, bwr.read_consumed, func);
398        if (res == 0) {
399            ALOGE("binder_loop: unexpected reply?!
");
400            break;
401        }
402        if (res < 0) {
403            ALOGE("binder_loop: io error %d %s
", res, strerror(errno));
404            break;
405        }
406    }

1.先通过binder_write下发了一个BC_ENTER_LOOPER控制字，表示要驱动设备进入looper状态（binder_write内部也是走的ioctrl BINDER_WRITE_READ写入驱动设备）；
2.进入死循环，不停从设备读取数据，成功读取到之后，进入binder_parse函数；
3.binder_parse，从字面看是解析binder，但是具体做什么不清楚，只能猜测是对刚才读取到的内容进行处理。
同属于binder.c这一层，因此我们看看binder_parse具体内容：

204int binder_parse(struct binder_state *bs, struct binder_io *bio,
205                 uintptr_t ptr, size_t size, binder_handler func)
206{
207    int r = 1;
208    uintptr_t end = ptr + (uintptr_t) size;
209
210    while (ptr < end) {
211        uint32_t cmd = *(uint32_t *) ptr;
212        ptr += sizeof(uint32_t);
213#if TRACE
214        fprintf(stderr,"%s:
", cmd_name(cmd));
215#endif
216        switch(cmd) {
217        case BR_NOOP:
218            break;
219        case BR_TRANSACTION_COMPLETE:
220            break;
221        case BR_INCREFS:
222        case BR_ACQUIRE:
223        case BR_RELEASE:
224        case BR_DECREFS:
225#if TRACE
226            fprintf(stderr,"  %p, %p
", (void *)ptr, (void *)(ptr + sizeof(void *)));
227#endif
228            ptr += sizeof(struct binder_ptr_cookie);
229            break;
230        case BR_TRANSACTION: {
231            struct binder_transaction_data *txn = (struct binder_transaction_data *) ptr;
232            if ((end - ptr) < sizeof(*txn)) {
233                ALOGE("parse: txn too small!
");
234                return -1;
235            }
236            binder_dump_txn(txn);
237            if (func) {
238                unsigned rdata[256/4];
239                struct binder_io msg;
240                struct binder_io reply;
241                int res;
242
243                bio_init(&reply, rdata, sizeof(rdata), 4);
244                bio_init_from_txn(&msg, txn);
245                res = func(bs, txn, &msg, &reply);
246                binder_send_reply(bs, &reply, txn->data.ptr.buffer, res);
247            }
248            ptr += sizeof(*txn);
249            break;
250        }
251        case BR_REPLY: {
252            struct binder_transaction_data *txn = (struct binder_transaction_data *) ptr;
253            if ((end - ptr) < sizeof(*txn)) {
254                ALOGE("parse: reply too small!
");
255                return -1;
256            }
257            binder_dump_txn(txn);
258            if (bio) {
259                bio_init_from_txn(bio, txn);
260                bio = 0;
261            } else {
262                /* todo FREE BUFFER */
263            }
264            ptr += sizeof(*txn);
265            r = 0;
266            break;
267        }
268        case BR_DEAD_BINDER: {
269            struct binder_death *death = (struct binder_death *)(uintptr_t) *(binder_uintptr_t *)ptr;
270            ptr += sizeof(binder_uintptr_t);
271            death->func(bs, death->ptr);
272            break;
273        }
274        case BR_FAILED_REPLY:
275            r = -1;
276            break;
277        case BR_DEAD_REPLY:
278            r = -1;
279            break;
280        default:
281            ALOGE("parse: OOPS %d
", cmd);
282            return -1;
283        }
284    }
285
286    return r;
287}

刚才从驱动设备读取的buffer的前32位取出来作为cmd进行switch判断处理。BR_代表从设备驱动反馈的命令，BR_TRANSACTION字面看是交易，那么可以猜测是对接受到的发送方(client)的内容进行处理。往下看，BR_TRANSACTION流程里，先把收到的数据转成binder_transaction_data结构，然后走了binder_dump_txn，这里基本上就是输出一些信息，不太关注。之后是关键的部分，调用了func，这个东西是个binder_handler，其实看看定义就知道，是个回调函数，回到servicemanager里面的main，可以看到是个svcmgr_handler，具体内容也在servicemanager里面，如下：

244int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
245                   struct binder_transaction_data *txn,
246                   struct binder_io *msg,
247                   struct binder_io *reply)
248{
249    struct svcinfo *si;
250    uint16_t *s;
251    size_t len;
252    uint32_t handle;
253    uint32_t strict_policy;
254    int allow_isolated;
255
256    //ALOGI("target=%p code=%d pid=%d uid=%d
",
257    //      (void*) txn->target.ptr, txn->code, txn->sender_pid, txn->sender_euid);
258
259    if (txn->target.ptr != BINDER_SERVICE_MANAGER)
260        return -1;
261
262    if (txn->code == PING_TRANSACTION)
263        return 0;
264
265    // Equivalent to Parcel::enforceInterface(), reading the RPC
266    // header with the strict mode policy mask and the interface name.
267    // Note that we ignore the strict_policy and don"t propagate it
268    // further (since we do no outbound RPCs anyway).
269    strict_policy = bio_get_uint32(msg);
270    s = bio_get_string16(msg, &len);
271    if (s == NULL) {
272        return -1;
273    }
274
275    if ((len != (sizeof(svcmgr_id) / 2)) ||
276        memcmp(svcmgr_id, s, sizeof(svcmgr_id))) {
277        fprintf(stderr,"invalid id %s
", str8(s, len));
278        return -1;
279    }
280
281    if (sehandle && selinux_status_updated() > 0) {
282        struct selabel_handle *tmp_sehandle = selinux_android_service_context_handle();
283        if (tmp_sehandle) {
284            selabel_close(sehandle);
285            sehandle = tmp_sehandle;
286        }
287    }
288
289    switch(txn->code) {
290    case SVC_MGR_GET_SERVICE:
291    case SVC_MGR_CHECK_SERVICE:
292        s = bio_get_string16(msg, &len);
293        if (s == NULL) {
294            return -1;
295        }
296        handle = do_find_service(bs, s, len, txn->sender_euid, txn->sender_pid);
297        if (!handle)
298            break;
299        bio_put_ref(reply, handle);
300        return 0;
301
302    case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
303        s = bio_get_string16(msg, &len);
304        if (s == NULL) {
305            return -1;
306        }
307        handle = bio_get_ref(msg);
308        allow_isolated = bio_get_uint32(msg) ? 1 : 0;
309        if (do_add_service(bs, s, len, handle, txn->sender_euid,
310            allow_isolated, txn->sender_pid))
311            return -1;
312        break;
313
314    case SVC_MGR_LIST_SERVICES: {
315        uint32_t n = bio_get_uint32(msg);
316
317        if (!svc_can_list(txn->sender_pid)) {
318            ALOGE("list_service() uid=%d - PERMISSION DENIED
",
319                    txn->sender_euid);
320            return -1;
321        }
322        si = svclist;
323        while ((n-- > 0) && si)
324            si = si->next;
325        if (si) {
326            bio_put_string16(reply, si->name);
327            return 0;
328        }
329        return -1;
330    }
331    default:
332        ALOGE("unknown code %d
", txn->code);
333        return -1;
334    }
335
336    bio_put_uint32(reply, 0);
337    return 0;
338}

简单看下，就是对传递的数据的具体处理，包括了addservice等具体的过程处理。暂时先不深究。

至此我们可以看出来，servicemanager->binder.c这层基本上就是servicemanager提供系统的服务管理，binder.c提供对驱动设备的操作api。整个过程再梳理下：
1.打开binder驱动设备；
2.将自己作为binder上下文的管理者，通过binder.c传递0给设备驱动(ioctrl)；
3.进入binder_looper循环，不停从binder设备驱动读取内容，并解析，然后根据cmd判断后抛给servicemanager进行真正处理；
4.servicemanager里再根据读取到的数据内容来决定进行各种cmd动作的处理，包括addservice等；
这么看这一层的脉络基本上比较清晰了。这么写把binder独立了出来作为一个api层，可以搭载任何的生成调用，也就是说binder.c这一层只管与binder设备驱动通讯，其余的抛给调用者，很标准聪明的解耦。