Android多媒体之binder机制

本文是基于Android O，以Android多媒体模块为例简单剖析学习下Binder机制。

Binder 回顾

Android系统下Binder是由server、client、ServiceManger和Binder驱动组成，Binder驱动运行在内核空间，而server、client以及ServiceManger运行在用户空间。

核心组件便是Binder驱动程序了，Service Manager提供了辅助管理的功能，Client和Server正是在Binder驱动和Service Manager提供的基础设施上，进行Client-Server之间的通信。

下面以MediaPlayerService来阐述下Binder机制

MediaPlayerService的初始化

Android 7.0以后从MediaServer中分离出AudioServer，将AudioFlinger、AudioPolicyService等放到AudioServer中，而原来的MediaPlayerService仍旧保留在MediaServer中创建初始化。

代码位置：
android_o/frameworks/av/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp

  int main(int argc __unused, char **argv __unused)  {      signal(SIGPIPE, SIG_IGN);      //在mediaserver启动时通过ProcessState::self()创建ProcessState对象实例赋值        //给指针变量proc      sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());      //获得 ServiceManager的实例赋值给指针变量sm      sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());      ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());      InitializeIcuOrDie();      //初始化MediaPlayerService      MediaPlayerService::instantiate();      ResourceManagerService::instantiate();      registerExtensions();      ProcessState::self()->startThreadPool();      IPCThreadState::self()->joinThreadPool();  }

在mediaserver启动时先通过ProcessState::self()创建ProcessState对象实例赋值给指针变量proc，然后获得ServiceManager的实例，接着初始化 MediaPlayerService 。

下面先看一下ProcessState::self()

ProcessState

/android_o/frameworks/native/libs/binder/ProcessState.cpp

  sp<ProcessState> ProcessState::self()  {      Mutex::Autolock _l(gProcessMutex);       //gProcess 是一个单例，singleton。      if (gProcess != NULL) {          return gProcess;      }      //创建ProcessState      //参数dev/binder传进去供open_driver使用      gProcess = new ProcessState("/dev/binder");      return gProcess;  }

通过new ProcessState(“/dev/binder”)创建ProcessState，在它的构造函数中有一个重要的初始化操作是 mDriverFD(open_driver(driver))

 ProcessState::ProcessState(const char *driver)      : mDriverName(String8(driver))      , mDriverFD(open_driver(driver))      , mVMStart(MAP_FAILED)//映射内存的起始地址      , mThreadCountLock(PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER)      , mThreadCountDecrement(PTHREAD_COND_INITIALIZER)      , mExecutingThreadsCount(0)      , mMaxThreads(DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS)      , mStarvationStartTimeMs(0)      , mManagesContexts(false)      , mBinderContextCheckFunc(NULL)      , mBinderContextUserData(NULL)      , mThreadPoolStarted(false)      , mThreadPoolSeq(1) {     if (mDriverFD >= 0) {         // mmap the binder, providing a chunk of virtual address space to receive transactions.         mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);         if (mVMStart == MAP_FAILED) {             // *sigh*             ALOGE("Using /dev/binder failed: unable to mmap transaction memory.\n");             close(mDriverFD);             mDriverFD = -1;             mDriverName.clear();         }     }     LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mDriverFD < 0, "Binder driver could not be opened.  Terminating.");}

再来看 open_driver(driver))，参数driver就是/dev/binder，打开/dev/binder这个设备，这个是android在内核中用于完成进程间通讯而设置的一个虚拟的设备，这也是内核中Binder驱动不与真实的设备有关，但是被称为驱动的原因吧。

static int open_driver(const char *driver){    int fd = open(driver, O_RDWR | O_CLOEXEC);    if (fd >= 0) {        int vers = 0;        status_t result = ioctl(fd, BINDER_VERSION, &vers);        if (result == -1) {            ALOGE("Binder ioctl to obtain version failed: %s", strerror(errno));            close(fd);            fd = -1;        }        if (result != 0 || vers != BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION) {            ALOGE("Binder driver protocol(%d) does not match user space protocol(%d)! ioctl() return value: %d",vers,BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION, result);            close(fd);            fd = -1;        }        //DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS 最大binder线程数量        //通过ioctl的方式告诉binder驱动，这个fd支持的最大线程数是15        size_t maxThreads = DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS;        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 '%s' failed: %s\n", driver, strerror(errno));    }    return fd;}

ProcessState创建的结果：

1 打开/dev/binder设备，这就相当于与内核的Binder驱动有了交互的通道。
2 对返回的fd使用mmap，这样Binder驱动就会分配一块内存来接收数据。
由于ProcessState的惟一性，因此一个进程只打开设备一次。

ServiceManager

创建完ProcessState后接着便是获得ServiceManager的实例

sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());

android_o/frameworks/native/libs/binder/IServiceManager.cpp

  sp<IServiceManager> defaultServiceManager()  {      //又是一个单例      if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;      {          AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);          while (gDefaultServiceManager == NULL) {              gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(                  ProcessState::self()->getContextObject(NULL));              if (gDefaultServiceManager == NULL)                  sleep(1);          }      }      return gDefaultServiceManager;  }

sp sm = defaultServiceManager(); 返回的实际是BpServiceManager，它的remote对象是BpBinder。

MediaPlayerService

MediaPlayerService::instantiate();

android_o/frameworks/av/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp

  void MediaPlayerService::instantiate() {      //defaultServiceManager返回的是刚才创建的BpServiceManager调用它的addService函数      defaultServiceManager()->addService(              String16("media.player"), new MediaPlayerService());  }  MediaPlayerService::MediaPlayerService()  {      ALOGV("MediaPlayerService created");      mNextConnId = 1;      MediaPlayerFactory::registerBuiltinFactories();  }

android_o/frameworks/av/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.h

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService

MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生

Bn 是Binder Native的含义，是和Bp相对的，Bp的p是proxy代理的意思，那么另一端一定有一个和代理打交道的东西，这个就是Bn。

到目前为止都构造出来:

• BpServiceManager

• BnMediaPlayerService

这两个东西不是相对的两端，从BnXXX就可以判断，BpServiceManager对应的应该是BnServiceManager，BnMediaPlayerService对应的应该是BpMediaPlayerService。

创建一个新的Service—BnMediaPlayerService，想把它告诉ServiceManager。

那我怎么和ServiceManager通讯呢？恩，利用BpServiceManager。所以调用了BpServiceManager的addService函数

为什么要搞个ServiceManager来呢？这个和Android机制有关系。所有Service都需要加入到ServiceManager来管理。同时也方便了Client来查询系统存在哪些Service，没看见我们传入了字符串吗？这样就可以通过Human Readable的字符串来查找Service了。
。。。。。。
待续