今天我们来看看 Android 系统的一个子系统Binder。首先先来介绍下 Binder 子系统，它是 Android 系统中用来进程间通信的一种方式。那么为什么要学习下 binder 系统呢？因为掌握了 binder 子系统，我们就能很好的理解在 Android 系统进程间到底是怎样进行通讯的，并且基于 binder 实现的各种 client 和 server 之间是怎么进行一步步通讯的。下来我们就开始来看看 binder 子系统。
binder 系统的核心是另种通信方式：IPC 和 RPC。IPC 是 src A 直接发给 des B，而 RPC 是 src A 通过远程函数调用 des B。
1、IPC 通信的方式有三个要素：
1. 发送源：A；
2. 目的：B 向 servicemanger 注册 led 服务，A 向 servicemanger 查询 led 服务，得到一个 handle；
3. 数据本身：char buf[512]；
2、RPC 通信方式是远程函数调用：
1. 调用的是哪个函数：sever 的函数编号；
2. 传给它什么参数，返回值。通过 IPC 的 buf 传输。
example：LED 传输。IPC 方式是从 A 直接发送给B；而 RPC 方式是 led_open、led_ctl 进行封装数据，然后发送给 B，在 B 那边调用 led_open，led_ctl 再次取出数据。
我们先来大概介绍下 client、servicemanger、server 三个的作用。
client：
1. 打开驱动；
2. 获取服务：向 servicemanger 查询服务，获得一个 handle；
3. 向 handle 发送数据。
servicemanger：
1. 打开驱动；
2. 告诉驱动，它是 “servicemanger”；
3. while(1) {
读驱动获取数据；
解析数据；
调用：a. 注册服务：在链表中记录服务名；
b. 获取服务：b.1 在链表中查询有无此服务；b.2 返回 “server进程”的 handle。
};
server：
1. 打开驱动；
2. 注册服务：向 servicemanger 发送服务；
3. while(1) {
读驱动获取数据；
解析数据；
调用对应函数。
};
它们三个都是基于 binder 驱动进行工作。我们先来看看 service_manger.c 文件，mian 函数大体如下
int main(int argc, char **argv)
{
struct binder_state *bs;
bs = binder_open(128*1024); // 对应上面的第一步。打开驱动
if (!bs) {
ALOGE("failed to open binder driver\n");
return -1;
}
if (binder_become_context_manager(bs)) {
ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
return -1;
}
selinux_enabled = is_selinux_enabled();
sehandle = selinux_android_service_context_handle();
if (selinux_enabled > 0) {
if (sehandle == NULL) {
ALOGE("SELinux: Failed to acquire sehandle. Aborting.\n");
abort();
}
if (getcon(&service_manager_context) != 0) {
ALOGE("SELinux: Failed to acquire service_manager context. Aborting.\n");
abort();
}
}
union selinux_callback cb;
cb.func_audit = audit_callback;
selinux_set_callback(SELINUX_CB_AUDIT, cb);
cb.func_log = selinux_log_callback;
selinux_set_callback(SELINUX_CB_LOG, cb);
svcmgr_handle = BINDER_SERVICE_MANAGER; // 对应上面的第二步。告诉驱动，它是 ServiceManager
binder_loop(bs, svcmgr_handler); // 对应上面的第三步。 while 循环所做的事情
return 0;
}
我们再来看看 binder.c （对应于上面的 server），其中 binder_loop 函数就在此文件中。我们来看看 binder_loop 函数所做的事情，code 如下
void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
int res;
struct binder_write_read bwr;
uint32_t readbuf[32];
bwr.write_size = 0;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = 0;
readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
binder_write(bs, readbuf, sizeof(uint32_t));
for (;;) {
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (uintptr_t) readbuf;
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr); // 读取驱动获得数据
if (res < 0) {
ALOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
break;
}
res = binder_parse(bs, 0, (uintptr_t) readbuf, bwr.read_consumed, func); // 解析数据
if (res == 0) {
ALOGE("binder_loop: unexpected reply?!\n");
break;
}
if (res < 0) {
ALOGE("binder_loop: io error %d %s\n", res, strerror(errno));
break;
}
}
}
我们再来看看 bctest.c 文件（对应于上面的 client），code 如下
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
struct binder_state *bs;
uint32_t svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;
uint32_t handle;
bs = binder_open(128*1024);
if (!bs) {
fprintf(stderr, "failed to open binder driver\n");
return -1;
}
argc--;
argv++;
while (argc > 0) {
if (!strcmp(argv[0],"alt")) {
handle = svcmgr_lookup(bs, svcmgr, "alt_svc_mgr");
if (!handle) {
fprintf(stderr,"cannot find alt_svc_mgr\n");
return -1;
}
svcmgr = handle;
fprintf(stderr,"svcmgr is via %x\n", handle);
} else if (!strcmp(argv[0],"lookup")) {
if (argc < 2) {
fprintf(stderr,"argument required\n");
return -1;
}
handle = svcmgr_lookup(bs, svcmgr, argv[1]); // 获取服务
fprintf(stderr,"lookup(%s) = %x\n", argv[1], handle);
argc--;
argv++;
} else if (!strcmp(argv[0],"publish")) {
if (argc < 2) {
fprintf(stderr,"argument required\n");
return -1;
}
svcmgr_publish(bs, svcmgr, argv[1], &token); // 注册服务
argc--;
argv++;
} else {
fprintf(stderr,"unknown command %s\n", argv[0]);
return -1;
}
argc--;
argv++;
}
return 0;
}
先来看看 svcmgr_lookup 函数是怎么来获取服务的，code 如下
uint32_t svcmgr_lookup(struct binder_state *bs, uint32_t target, const char *name)
{
uint32_t handle;
unsigned iodata[512/4];
struct binder_io msg, reply;
// 构造 binder_io
bio_init(&msg, iodata, sizeof(iodata), 4);
bio_put_uint32(&msg, 0); // strict mode header
bio_put_string16_x(&msg, SVC_MGR_NAME);
bio_put_string16_x(&msg, name);
if (binder_call(bs, &msg, &reply, target, SVC_MGR_CHECK_SERVICE)) // 获取服务
return 0;
handle = bio_get_ref(&reply);
if (handle)
binder_acquire(bs, handle);
binder_done(bs, &msg, &reply);
return handle;
}
我们看到其中核心函数是 binder_call 函数。再来看看 svcmgr_publish 函数是怎么来注册服务的，code 如下
int svcmgr_publish(struct binder_state *bs, uint32_t target, const char *name, void *ptr)
{
int status;
unsigned iodata[512/4];
struct binder_io msg, reply;
bio_init(&msg, iodata, sizeof(iodata), 4);
bio_put_uint32(&msg, 0); // strict mode header
bio_put_string16_x(&msg, SVC_MGR_NAME);
bio_put_string16_x(&msg, name);
bio_put_obj(&msg, ptr);
if (binder_call(bs, &msg, &reply, target, SVC_MGR_ADD_SERVICE)) // 注册服务
return -1;
status = bio_get_uint32(&reply);
binder_done(bs, &msg, &reply);
return status;
}
其中核心函数还是 binder_call 函数。binder_call 函数的参数作用分别是：1、远程调用；2、向谁发送数据；3、调用那个函数；4、提供什么参数；5、返回值。
那么 binder_call 函数中的参数作用如下：
1、bs 是一个结构体， 代表远程调用；
2、msg 中含有服务的名字；
3、reply 中含有servicemanager回复的数据, 表示提供服务的进程；
4、target 代表是的 0，表示servicemanager, (if (target == 0))；
5、SVC_MGR_CHECK_SERVICE 表示要调用servicemanager中的"getservice函数"。
下来我们具体来看看 binder_call 的实现
int binder_call(struct binder_state *bs,
struct binder_io *msg, struct binder_io *reply,
uint32_t target, uint32_t code)
{
int res;
struct binder_write_read bwr;
struct {
uint32_t cmd;
struct binder_transaction_data txn;
} __attribute__((packed)) writebuf;
unsigned readbuf[32];
if (msg->flags & BIO_F_OVERFLOW) {
fprintf(stderr,"binder: txn buffer overflow\n");
goto fail;
}
// 构造参数
writebuf.cmd = BC_TRANSACTION;
writebuf.txn.target.handle = target;
writebuf.txn.code = code;
writebuf.txn.flags = 0;
writebuf.txn.data_size = msg->data - msg->data0;
writebuf.txn.offsets_size = ((char*) msg->offs) - ((char*) msg->offs0);
writebuf.txn.data.ptr.buffer = (uintptr_t)msg->data0;
writebuf.txn.data.ptr.offsets = (uintptr_t)msg->offs0;
bwr.write_size = sizeof(writebuf);
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = (uintptr_t) &writebuf;
hexdump(msg->data0, msg->data - msg->data0);
for (;;) {
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (uintptr_t) readbuf;
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr); // 调用 ioctl 发数据
if (res < 0) {
fprintf(stderr,"binder: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
goto fail;
}
res = binder_parse(bs, reply, (uintptr_t) readbuf, bwr.read_consumed, 0);
if (res == 0) return 0;
if (res < 0) goto fail;
}
fail:
memset(reply, 0, sizeof(*reply));
reply->flags |= BIO_F_IOERROR;
return -1;
}
我们看到在 writebuf 中构造参数，构造参数放在 buf 中，用 binder_io 来描述。先把 binder_io 转换为 binder_write_read；在 ioctl 中调用它来发送数据；最后在 binder_parse 函数将 binder_write_read 转换为 binder_io。
下来我们再来看看 IPC 是怎么进行数据交互的。我们前面说了，IPC 传输方式有三个要素：
1. 源（自己）
2. 目的：用 handle 表示“服务”，即向实现该“服务”的进程发送数据；handle 是“服务”的引用。
3. 数据。
handle 是进程 A 对进程 B 提供的服务 S 的引用。
下来我们来解释下上面那句话中的一些关键词：
引用，code 如下
struct binder_ref {
/* Lookups needed: */
/* node + proc => ref (transaction) */
/* desc + proc => ref (transaction, inc/dec ref) */
/* node => refs + procs (proc exit) */
int debug_id;
struct rb_node rb_node_desc;
struct rb_node rb_node_node;
struct hlist_node node_entry;
struct binder_proc *proc;
struct binder_node *node;
uint32_t desc;
int strong;
int weak;
struct binder_ref_death *death;
};
我们看到 binder_ref 结构体中有个 binder_node 结构体，这个 binder_node 便指的是服务 S。code 如下
struct binder_node {
int debug_id;
struct binder_work work;
union {
struct rb_node rb_node;
struct hlist_node dead_node;
};
struct binder_proc *proc;
struct hlist_head refs;
int internal_strong_refs;
int local_weak_refs;
int local_strong_refs;
void __user *ptr;
void __user *cookie;
unsigned has_strong_ref:1;
unsigned pending_strong_ref:1;
unsigned has_weak_ref:1;
unsigned pending_weak_ref:1;
unsigned has_async_transaction:1;
unsigned accept_fds:1;
unsigned min_priority:8;
struct list_head async_todo;
};
在 binder_node 结构体中有个 binder_proc 结构体，这个 binder_proc 便指的是进程 B。code 如下
struct binder_proc {
struct hlist_node proc_node;
struct rb_root threads;
struct rb_root nodes;
struct rb_root refs_by_desc;
struct rb_root refs_by_node;
int pid;
struct vm_area_struct *vma;
struct mm_struct *vma_vm_mm;
struct task_struct *tsk;
struct files_struct *files;
struct hlist_node deferred_work_node;
int deferred_work;
void *buffer;
ptrdiff_t user_buffer_offset;
struct list_head buffers;
struct rb_root free_buffers;
struct rb_root allocated_buffers;
size_t free_async_space;
struct page **pages;
size_t buffer_size;
uint32_t buffer_free;
struct list_head todo;
wait_queue_head_t wait;
struct binder_stats stats;
struct list_head delivered_death;
int max_threads;
int requested_threads;
int requested_threads_started;
int ready_threads;
long default_priority;
struct dentry *debugfs_entry;
};
在 binder_proc 结构体中有个 threads 结构体，这个 threads 便指的是多线程。code 如下
struct binder_thread {
struct binder_proc *proc;
struct rb_node rb_node;
int pid;
int looper;
struct binder_transaction *transaction_stack;
struct list_head todo;
uint32_t return_error; /* Write failed, return error code in read buf */
uint32_t return_error2; /* Write failed, return error code in read */
/* buffer. Used when sending a reply to a dead process that */
/* we are also waiting on */
wait_queue_head_t wait;
struct binder_stats stats;
};
现在我们就知道多线程是怎么来进行信息的传输了。
server 传入一个 flat_binder_object 给驱动：
1. 在内核态驱动里为每个服务创建 binder_node。binder_node.proc = server 进程
2. service_manger 在驱动中创建 binder_ref，引用 binder_node 。binder_ref.desc = 1，2，3... ；在用户态创建服务链表（name，handle），handle 指的是前面的 binder_ref.desc
3. client 向 service_manger 查询服务，传 name
4. service_manger 返回 handle 给驱动程序
5. 驱动程序在 service_manger 的 binder_ref 红黑树中根据 handle 找到 binder_ref，再根据 binder_ref.node 找到 binder_node，最后给 client 创建新的 binder_ref（它的 desc 从 1 开始）。驱动返回 desc 给 client，它即为 handle
6. client：驱动根据 handle 找到 binder_ref，根据 binder_ref 找到 binder_node，最后根据 binder_node 找到 server 进程。
下来我们来看看数据传输过程（进程切换）
client 到 server ，是先写后读：
1. client 构造数据，调用 ioctl 发数据；
2. 驱动里根据 handle 找到 server 进程；
3. 把数据放入进程的 binder_proc.todo；
4. 休眠；
5. 被唤醒；
6. 从 todo 链表中取出数据，返回用户空间。
server端，先读后写：
1. 读数据休眠；
2. 被唤醒；
3. 从 todo 链表中取出数据，返回用户空间；
4. 处理数据；
5. 把结果写给 client，也就是放入 client 的 binder_proc.todo 链表，唤醒 client。
那么一般情况下，数据是如何进行复制的呢？一般方法，需要 2 次复制。
1. client 构造数据；
2. 驱动：copy_from_user
3. server：3.1 驱动，copy_to_user
3.2 用户态处理
binder复制数据的方法是只需 1 次复制。
1. server 进行 mmap 映射，用户态可以直接访问驱动中的某块内存。
2. client 构造数据，驱动：copy_from_user
3. server 可以在用户态直接使用数据。
但是值得注意的是：在 binder 方法中，从 test_client 到 test_server 端有个数据需复制 2 次。在 ioctl 时，binder_write_read 结构体先 copy_from_user 到某个内存局部变量，然后再 copy_to_user 到 test_server 端。别的数据都是从 test_cliet 端 copy_from_user 到内核内存，然后 test_server 端直接通过 mmap 可以访问到内核内存，不用经过 copy_to_user 复制。因此 binder 系统在进行通信时效率能提高一倍。
接下来我们来看看服务注册过程，我们先来看看 binder 的驱动框架。我们在 binder_init 函数中看到它是使用 misc_register 来注册的，说明它是 misc 设备驱动。通过注册 binder_miscdev 结构体以达到调用 binder_fops 结构体，在 binder_fops 结构体中就含有 binder 驱动各种操作的入口函数。具体代码如下
static int __init binder_init(void)
{
int ret;
binder_deferred_workqueue = create_singlethread_workqueue("binder");
if (!binder_deferred_workqueue)
return -ENOMEM;
binder_debugfs_dir_entry_root = debugfs_create_dir("binder", NULL);
if (binder_debugfs_dir_entry_root)
binder_debugfs_dir_entry_proc = debugfs_create_dir("proc",
binder_debugfs_dir_entry_root);
ret = misc_register(&binder_miscdev);
if (binder_debugfs_dir_entry_root) {
debugfs_create_file("state",
S_IRUGO,
binder_debugfs_dir_entry_root,
NULL,
&binder_state_fops);
debugfs_create_file("stats",
S_IRUGO,
binder_debugfs_dir_entry_root,
NULL,
&binder_stats_fops);
debugfs_create_file("transactions",
S_IRUGO,
binder_debugfs_dir_entry_root,
NULL,
&binder_transactions_fops);
debugfs_create_file("transaction_log",
S_IRUGO,
binder_debugfs_dir_entry_root,
&binder_transaction_log,
&binder_transaction_log_fops);
debugfs_create_file("failed_transaction_log",
S_IRUGO,
binder_debugfs_dir_entry_root,
&binder_transaction_log_failed,
&binder_transaction_log_fops);
}
return ret;
}
binder_miscdev 代码如下
static struct miscdevice binder_miscdev = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.name = "binder",
.fops = &binder_fops
};
binder_fops 代码如下
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,
};
在 service_manger 中，打开 binder driver，紧接着 ioctl，最后再 mmap。代码如下
struct binder_state *binder_open(size_t mapsize)
{
struct binder_state *bs;
struct binder_version vers;
bs = malloc(sizeof(*bs));
if (!bs) {
errno = ENOMEM;
return NULL;
}
bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
if (bs->fd < 0) {
fprintf(stderr,"binder: cannot open device (%s)\n",
strerror(errno));
goto fail_open;
}
if ((ioctl(bs->fd, BINDER_VERSION, &vers) == -1) ||
(vers.protocol_version != BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION)) {
fprintf(stderr, "binder: driver version differs from user space\n");
goto fail_open;
}
bs->mapsize = mapsize;
bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
if (bs->mapped == MAP_FAILED) {
fprintf(stderr,"binder: cannot map device (%s)\n",
strerror(errno));
goto fail_map;
}
return bs;
fail_map:
close(bs->fd);
fail_open:
free(bs);
return NULL;
}
做完这些操作后，service_manger 便会进入到 binder_loop 循环中。在 binder_loop 函数中，readbuf 中存储的是 BC_ENTER_LOOPER，接着 ioctl BINDER_WRITE_READ，再进行 binder_parse 解析。代码如下
void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
int res;
struct binder_write_read bwr;
uint32_t readbuf[32];
bwr.write_size = 0;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = 0;
readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
binder_write(bs, readbuf, sizeof(uint32_t));
for (;;) {
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (uintptr_t) readbuf;
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr); // 读取驱动获得数据
if (res < 0) {
ALOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
break;
}
res = binder_parse(bs, 0, (uintptr_t) readbuf, bwr.read_consumed, func); // 解析数据
if (res == 0) {
ALOGE("binder_loop: unexpected reply?!\n");
break;
}
if (res < 0) {
ALOGE("binder_loop: io error %d %s\n", res, strerror(errno));
break;
}
}
}
binder_write 中传入了 BC_ENTER_LOOPER，看看它做的是那些事情，代码如下
int binder_write(struct binder_state *bs, void *data, size_t len)
{
struct binder_write_read bwr;
int res;
bwr.write_size = len;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.write_buffer = (uintptr_t) data;
bwr.read_size = 0;
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = 0;
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
if (res < 0) {
fprintf(stderr,"binder_write: ioctl failed (%s)\n",
strerror(errno));
}
return res;
}
我们看到它先是构造了 binder_write_read 结构体，再通过 binder_ioctl 函数发送了 BINDER_WRITE_READ 指令。我们再去 binder_ioctl 函数中看看 BINDER_WRITE_READ 操作做了哪些事情。代码如下
static long binder_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
int ret;
struct binder_proc *proc = filp->private_data;
struct binder_thread *thread;
unsigned int size = _IOC_SIZE(cmd);
void __user *ubuf = (void __user *)arg;
/*printk(KERN_INFO "binder_ioctl: %d:%d %x %lx\n",
proc->pid, current->pid, cmd, arg);*/
ret = wait_event_interruptible(binder_user_error_wait, binder_stop_on_user_error < 2);
if (ret)
return ret;
binder_lock(__func__);
thread = binder_get_thread(proc);
if (thread == NULL) {
ret = -ENOMEM;
goto err;
}
switch (cmd) {
case BINDER_WRITE_READ: {
struct binder_write_read bwr;
if (size != sizeof(struct binder_write_read)) {
ret = -EINVAL;
goto err;
}
if (copy_from_user(&bwr, ubuf, sizeof(bwr))) {
ret = -EFAULT;
goto err;
}
binder_debug(BINDER_DEBUG_READ_WRITE,
"binder: %d:%d write %ld at %08lx, read %ld at %08lx\n",
proc->pid, thread->pid, bwr.write_size, bwr.write_buffer,
bwr.read_size, bwr.read_buffer);
if (bwr.write_size > 0) {
ret = binder_thread_write(proc, thread, (void __user *)bwr.write_buffer, bwr.write_size, &bwr.write_consumed);
if (ret < 0) {
bwr.read_consumed = 0;
if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr)))
ret = -EFAULT;
goto err;
}
}
if (bwr.read_size > 0) {
ret = binder_thread_read(proc, thread, (void __user *)bwr.read_buffer, bwr.read_size, &bwr.read_consumed, filp->f_flags & O_NONBLOCK);
if (!list_empty(&proc->todo))
wake_up_interruptible(&proc->wait);
if (ret < 0) {
if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr)))
ret = -EFAULT;
goto err;
}
}
binder_debug(BINDER_DEBUG_READ_WRITE,
"binder: %d:%d wrote %ld of %ld, read return %ld of %ld\n",
proc->pid, thread->pid, bwr.write_consumed, bwr.write_size,
bwr.read_consumed, bwr.read_size);
if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr))) {
ret = -EFAULT;
goto err;
}
break;
}
case BINDER_SET_MAX_THREADS:
if (copy_from_user(&proc->max_threads, ubuf, sizeof(proc->max_threads))) {
ret = -EINVAL;
goto err;
}
break;
case BINDER_SET_CONTEXT_MGR:
if (binder_context_mgr_node != NULL) {
printk(KERN_ERR "binder: BINDER_SET_CONTEXT_MGR already set\n");
ret = -EBUSY;
goto err;
}
ret = security_binder_set_context_mgr(proc->tsk);
if (ret < 0)
goto err;
if (binder_context_mgr_uid != -1) {
if (binder_context_mgr_uid != current->cred->euid) {
printk(KERN_ERR "binder: BINDER_SET_"
"CONTEXT_MGR bad uid %d != %d\n",
current->cred->euid,
binder_context_mgr_uid);
ret = -EPERM;
goto err;
}
} else
binder_context_mgr_uid = current->cred->euid;
binder_context_mgr_node = binder_new_node(proc, NULL, NULL);
if (binder_context_mgr_node == NULL) {
ret = -ENOMEM;
goto err;
}
binder_context_mgr_node->local_weak_refs++;
binder_context_mgr_node->local_strong_refs++;
binder_context_mgr_node->has_strong_ref = 1;
binder_context_mgr_node->has_weak_ref = 1;
break;
case BINDER_THREAD_EXIT:
binder_debug(BINDER_DEBUG_THREADS, "binder: %d:%d exit\n",
proc->pid, thread->pid);
binder_free_thread(proc, thread);
thread = NULL;
break;
case BINDER_VERSION:
if (size != sizeof(struct binder_version)) {
ret = -EINVAL;
goto err;
}
if (put_user(BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION, &((struct binder_version *)ubuf)->protocol_version)) {
ret = -EINVAL;
goto err;
}
break;
default:
ret = -EINVAL;
goto err;
}
ret = 0;
err:
if (thread)
thread->looper &= ~BINDER_LOOPER_STATE_NEED_RETURN;
binder_unlock(__func__);
wait_event_interruptible(binder_user_error_wait, binder_stop_on_user_error < 2);
if (ret && ret != -ERESTARTSYS)
printk(KERN_INFO "binder: %d:%d ioctl %x %lx returned %d\n", proc->pid, current->pid, cmd, arg, ret);
return ret;
}
我们看到先是构造了一个 binder_write_read 结构体，然后利用 copy_from_user 函数将用户态的数据拷贝至内核（驱动）中。如果有需要给线程中写入数据，便利用 binder_thread_write 写进线程中，同理，读操作也是如此。最后再将 binder_write_read 结构体写回到用户层。对于所有的读操作，数据头都是 BR_NOOP。那么对于这种数据头的处理，binder_parse 函数是直接 break，做休眠处理。
对于 test_server 先是 binder_open，也就是 打开 binder driver，紧接着 ioctl，最后再 mmap 那一套。然后 while 循环，如果我们传入的是 lookup，他便会调用 svcmgr_lookup 获取服务；如果是 publish，它便会调用 svcmgr_publish 注册服务。
一般情况是 test_server 先通过 binder_thread_write 函数发送 BC_TRANSACTION，接着便是调用 binder_thread_read 函数来得到一个 BR_NOOP，等待休眠。然后 service_manger 通过 binder_thread_read 获得 BR_TRANSACTION，再通过 binder_thread_write 发送一个 BC_REPLY，最后 test_server 通过 binder_thread_read 获得 BR_REPLY。
我们重点来讲下 binder_thread_write 函数的 BC_TRANSACTION：
1. 构造数据：
a. 构造 binder_io；
b. 转为 binder_transaction_data；
c. 放入 binder_write_read 结构体中。
2. 通过 ioctl 发送数据；
3. 进去驱动。binder_ioctl 把数据放入 service_manger 进程的 todo 链表，并唤醒他。
a. 根据 handle 找到目的进程 service_manger（之前 mmap 映射的空间）；
b. 把数据 copy_from_user，放入 mmap 的空间；
c. 处理 offset 数据，flat_binder_object： 构造 binder_node 给 test_server，构造 binder_ref 给 service_manger，增加引用计数。
d. 唤醒目的进程。
后面就一直是处于 test_server 和 service_manger 进程的 binder_thread_write 和 binder_thread_read 的来回作用中。
在这其中所涉及的 cmd 中，只有 BC_TRANSACTION，BR_TRANSACTION，BC_REPLY 和 BR_REPLY 是涉及两进程的，其他所有的 cmd 只是 APP 和驱动的交互，用于改变/报告状态。
我们来总结服务的注册过程和获取过程。
服务注册过程如下：
1. 构造数据，包括 name = “hello” 和 flat_binder_node 结构体；
2. 发送 ioctl；
3. 根据 handle = 0 找到 service_manger 进程，再把数据放到 service_manger 的 todo 链表中；
4. 构造结构体。binder_node 给源进程，binder_ref 给目的进程；
5. 唤醒 service_manger；
6. 调用 ADD_SERVICE 函数；
7. 在 svclist 中创建一项（主要是 name =“hello”和 handle）；
8. binder_ref 引用服务，此时的 node 便指向 binder_node。
上面的 1 和 2 是在 test_server 的用户态完成的，3 4 5 是在 test_server 的内核态完成的；6 7 是在 service_manger 的用户态完成的，8 是在 service_manger 的内核态完成的。
服务获取过程如下：
1. 构造数据（name = “hello”）；
2. 通过 ioctl 发送数据给 service_manger，handle = 0；
3. 根据 handle = 0，找到 service_manger，把数据放入他的 todo 链表；
4. 唤醒 service_manger；
5. service_manger 内核态返回数据；
6. service_manger 用户态取出数据，得到 hello 服务；
7. 在 svclist 链表里根据 hello 服务名 找到一项，得到 handle = 1；
8. 用 ioctl 把 handle 发给驱动；
9. service_manger 在内核态的 refs_by_desc 树中，根据 handle = 1 找到 binder_ref，进而找到 hello 服务的 binder_node；
10. 为 test_client 创建 binder_ref，把handle = 1 放入 test_cient 的 todo 链表；
11. 唤醒 tes_client；
12. test_client 内核态返回 handle = 1；
13. test_client 用户态得到 handle = 1，进而 binder_ref.desc = 1，它中的 node 便对应于前面的 hello 服务。
上面的 1 2 13 是在 test_client 的用户态完成的，3 4 12 是在 test_client 的内核态完成的；6 7 8 是在 service_manger 的用户态完成的，5 9 10 11 是在 service_manger 的内核态完成的。
下面我们来看看服务使用过程，跟注册和获取过程类似
1. 获得 “hello”服务，handle = 1；
2. 构造数据，code 是指调用哪个函数，构造参数；
3. 通过 ioctl 发送数据（先写后读）；
4. binder_ioctl，根据 handle 找到目的进程；即 test_server；
5. 把数据放入 test_server 的 todo 链表；
6. 唤醒 test_server，然后再 binder_thread_read 中休眠；
7. test_server 内核态被唤醒，返回数据到 test_server 用户态；
8. test_server 用户态取出数据，根据 code 和 参数 调用函数；
9. 用返回值构造数据；
10. 通过 ioctl 回复 REPLY；
11. test_server 内核态找出要回复的进程，即 test_client；
12. 把数据放入 test_client 的 todo 链表；
13. 唤醒 test_client；
14. 内核态被唤醒，把数据犯规给用户空间；
15. test_client 用户态取出返回值，至此使用过程完成。
上面的 1 2 3 15 是在 test_client 的用户态完成的，4 5 6 14 是在 test_client 的内核态完成的；8 9 10 是在 test_server 的用户态完成的，7 11 12 13 是在 test_server 的内核态完成的。