Android（IPC）进程间通讯1：详解Binder由来？

jiezi

6 年前

Android 开发的进程间通讯，整个 Android 的应用都依赖于 binder 做底层通信机制。而 Linux 中提供的进程间通讯方式并没有 binder 机制，那么 android 中为什么要单独创造这种通讯方式呢？带着这个问题，继续往下读。

Linux 中进程相关概念

Linux 将系统内存划分成了 用户空间 和 内核空间 两部分：

用户空间 : 普通应用程序则运行在用户空间上，它们不能使用某些特定的系统功能，不能直接访问硬件，不能直接访问内核空间。
内核空间 : 系统的核心软件会运行在较高的特权级别上，它们驻留在被保护的内存空间上，拥有访问硬件设备的所有权限。

用户程序只能运行在用户空间，用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用。

linux 的用户程序和进程

在 linux 中，所有的用户程序执行时状态都是进程。进程间存在父子关系来表示同一个用户程序开启的多个同步任务。

所有的进程构成一个以 init 为根的树状结构，这是因为 Linux 内核并不提供直接建立新进程的系统调用。剩下的所有进程都是 init 进程通过 fork 机制建立的。新的进程要通过老的进程复制自身得到，这就是 fork。fork 是一个系统调用。

进程隔离是为保护进程之间互不干扰的执行。
进程隔离技术使用了虚拟地址空间，即进程 A 的虚拟地址和进程 B 的虚拟地址不同，这样就防止进程 A 将数据信息写入进程 B。

因为进程隔离的原因，进程 A 和进程 B 之间不能直接进行通讯。

但是开发中，总难免要遇到进程通讯的地方（例如一个应用不通进程之间相互传递数据等场景）。

进程间通信方式（IPC）

虽然不同进程在用户空间不能直接进行通讯，但它们却是共享一份内核空间。很显然，当一个用户进程想与另外一个用户进程进行通信时，就可以通过内核空间来完成了。

Linux 中常见的进程间通讯的几种方式：

1. 管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
2. 信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux 除了支持 Unix 早期信号语义函数 sigal 外，还支持语义符合 Posix.1 标准的信号函数 sigaction（实际上，该函数是基于 BSD 的，BSD 为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用 sigaction 函数重新实现了 signal 函数）；
3. 报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括 Posix 消息队列 system V 消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
4. 共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用 IPC 形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
5. 信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
6. 套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由 Unix 系统的 BSD 分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类 Unix 系统上：Linux 和 System V 的变种都支持套接字。

上面的 6 种都是内核里的程序：

进程 A 发起请求给内核里的程序，内核里的程序再将请求转发给进程 B，从而达到进程间通信。

Android 中的 Binder 诞生

Android 系统通过 Linux 的动态可加载内核模块，添加一个内核模块运行在内核空间，用户进程之间的通过这个模块作为桥梁，就可以完成通信。就是我们后面要涉及到的：Binder 驱动。

google 通过新增内核模块完成了进程间通信协议的实现，然后使用 binder 驱动来调用这个新增的内核模块，来为上层应用提供接口，最后在 framework 层封装这个接口来提供 java API 调用接口。

Android 系统为什么需要再实现一个进程间通信协议 Binder 呢？

在移动设备上，Binder 的传输效率和可操作性很好。
Binder 机制能够很好地实现 Client-Server 架构。
Binder 机制的安全性高。
- 传统方式对于通信双方的身份并没有做出严格的验证，只有在上层协议上进行架设；
- 比如 Socket 通信 ip 地址是客户端手动填入的，都可以进行伪造；
- 而 Binder 机制从协议本身就支持对通信双方做身份校检，因而大大提升了安全性。