Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析(3)

 Service Manager被唤醒之后，就进入while循环开始处理事务了。这里wait_for_proc_work等于1，并且proc->todo不为空，所以从proc->todo列表中得到第一个工作项：

1. w = list_first_entry(&proc->todo, struct binder_work, entry); 

 从上面的描述中，我们知道，这个工作项的类型为BINDER_WORK_TRANSACTION，于是通过下面语句得到事务项：

1. t = container_of(w, struct binder_transaction, work); 

接着就是把事务项t中的数据拷贝到本地局部变量struct binder_transaction_data tr中去了：

1. if (t->buffer->target_node) {  
2.     struct binder_node *target_node = t->buffer->target_node;  
3.     tr.target.ptr = target_node->ptr;  
4.     tr.cookie =  target_node->cookie;  
5.     ......  
6.     cmd = BR_TRANSACTION;  
7. } else {  
8.     ......  
9. }  
10. tr.code = t->code;  
11. tr.flags = t->flags;  
12. tr.sender_euid = t->sender_euid;  
13.  
14. if (t->from) {  
15.     struct task_struct *sender = t->from->proc->tsk;  
16.     tr.sender_pid = task_tgid_nr_ns(sender, current->nsproxy->pid_ns);  
17. } else {  
18.     tr.sender_pid = 0;  
19. }  
20.  
21. tr.data_size = t->buffer->data_size;  
22. tr.offsets_size = t->buffer->offsets_size;  
23. tr.data.ptr.buffer = (void *)t->buffer->data + proc->user_buffer_offset;  
24. tr.data.ptr.offsets = tr.data.ptr.buffer + ALIGN(t->buffer->data_size, sizeof(void *)); 

  这里有一个非常重要的地方，是Binder进程间通信机制的精髓所在：

1. tr.data.ptr.buffer = (void *)t->buffer->data + proc->user_buffer_offset;  
2. tr.data.ptr.offsets = tr.data.ptr.buffer + ALIGN(t->buffer->data_size, sizeof(void *)); 

 t->buffer->data所指向的地址是内核空间的，现在要把数据返回给Service Manager进程的用户空间，而Service Manager进程的用户空间是不能访问内核空间的数据的，所以这里要作一下处理。怎么处理呢？我们在学面向对象语言的时候，对象的拷贝有深拷贝和浅拷贝之分，深拷贝是把另外分配一块新内存，然后把原始对象的内容搬过去，浅拷贝是并没有为新对象分配一块新空间，而只是分配一个引用，而个引用指向原始对象。Binder机制用的是类似浅拷贝的方法，通过在用户空间分配一个虚拟地址，然后让这个用户空间虚拟地址与 t->buffer->data这个内核空间虚拟地址指向同一个物理地址，这样就可以实现浅拷贝了。怎么样用户空间和内核空间的虚拟地址同时指向同一个物理地址呢？请参考前面一篇文章浅谈Service Manager成为Android进程间通信（IPC）机制Binder守护进程之路，那里有详细描述。这里只要将t->buffer->data加上一个偏移值proc->user_buffer_offset就可以得到t->buffer->data对应的用户空间虚拟地址了。调整了tr.data.ptr.buffer的值之后，不要忘记也要一起调整tr.data.ptr.offsets的值。
 

        接着就是把tr的内容拷贝到用户传进来的缓冲区去了，指针ptr指向这个用户缓冲区的地址：

1. if (put_user(cmd, (uint32_t __user *)ptr))  
2.     return -EFAULT;  
3. ptr += sizeof(uint32_t);  
4. if (copy_to_user(ptr, &tr, sizeof(tr)))  
5.     return -EFAULT;  
6. ptr += sizeof(tr); 

这里可以看出，这里只是对作tr.data.ptr.bufferr和tr.data.ptr.offsets的内容作了浅拷贝。

         最后，由于已经处理了这个事务，要把它从todo列表中删除：

 注意，这里的cmd == BR_TRANSACTION && !(t->flags & TF_ONE_WAY)为true，表明这个事务虽然在驱动程序中已经处理完了，但是它仍然要等待Service Manager完成之后，给驱动程序一个确认，也就是需要等待回复，于是把当前事务t放在thread->transaction_stack队列的头部：

1. t->to_parent = thread->transaction_stack;  
2. t->to_thread = thread;  
3. thread->transaction_stack = t; 

  如果cmd == BR_TRANSACTION && !(t->flags & TF_ONE_WAY)为false，那就不需要等待回复了，直接把事务t删掉。
 

         这个while最后通过一个break跳了出来，最后返回到binder_ioctl函数中：
 

1. static long binder_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)  
2. {  
3.     int ret;  
4.     struct binder_proc *proc = filp->private_data;  
5.     struct binder_thread *thread;  
6.     unsigned int size = _IOC_SIZE(cmd);  
7.     void __user *ubuf = (void __user *)arg;  
8.  
9.     ......  
10.  
11.     switch (cmd) {  
12.     case BINDER_WRITE_READ: {  
13.         struct binder_write_read bwr;  
14.         if (size != sizeof(struct binder_write_read)) {  
15.             ret = -EINVAL;  
16.             goto err;  
17.         }  
18.         if (copy_from_user(&bwr, ubuf, sizeof(bwr))) {  
19.             ret = -EFAULT;  
20.             goto err;  
21.         }  
22.         ......  
23.         if (bwr.read_size > 0) {  
24.             ret = binder_thread_read(proc, thread, (void __user *)bwr.read_buffer, bwr.read_size, &bwr.read_consumed, filp->f_flags & O_NONBLOCK);  
25.             if (!list_empty(&proc->todo))  
26.                 wake_up_interruptible(&proc->wait);  
27.             if (ret < 0) {  
28.                 if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr)))  
29.                     ret = -EFAULT;  
30.                 goto err;  
31.             }  
32.         }  
33.         ......  
34.         if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr))) {  
35.             ret = -EFAULT;  
36.             goto err;  
37.         }  
38.         break;  
39.         }  
40.     ......  
41.     default:  
42.         ret = -EINVAL;  
43.         goto err;  
44.     }  
45.     ret = 0;  
46. err:  
47.     ......  
48.     return ret;  
49. } 

从binder_thread_read返回来后，再看看proc->todo是否还有事务等待处理，如果是，就把睡眠在proc->wait队列的线程唤醒来处理。最后，把本地变量struct binder_write_read bwr的内容拷贝回到用户传进来的缓冲区中，就返回了。

        这里就是返回到frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.c文件中的binder_loop函数了：

1. void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)  
2. {  
3.     int res;  
4.     struct binder_write_read bwr;  
5.     unsigned readbuf[32];  
6.  
7.     bwr.write_size = 0;  
8.     bwr.write_consumed = 0;  
9.     bwr.write_buffer = 0;  
10.       
11.     readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;  
12.     binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned));  
13.  
14.     for (;;) {  
15.         bwr.read_size = sizeof(readbuf);  
16.         bwr.read_consumed = 0;  
17.         bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;  
18.  
19.         res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);  
20.  
21.         if (res < 0) {  
22.             LOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));  
23.             break;  
24.         }  
25.  
26.         res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);  
27.         if (res == 0) {  
28.             LOGE("binder_loop: unexpected reply?!\n");  
29.             break;  
30.         }  
31.         if (res < 0) {  
32.             LOGE("binder_loop: io error %d %s\n", res, strerror(errno));  
33.             break;  
34.         }  
35.     }  
36. } 

返回来的数据都放在readbuf中，接着调用binder_parse进行解析：

1. int binder_parse(struct binder_state *bs, struct binder_io *bio,  
2.                  uint32_t *ptr, uint32_t size, binder_handler func)  
3. {  
4.     int r = 1;  
5.     uint32_t *end = ptr + (size / 4);  
6.  
7.     while (ptr < end) {  
8.         uint32_t cmd = *ptr++;  
9.         ......  
10.         case BR_TRANSACTION: {  
11.             struct binder_txn *txn = (void *) ptr;  
12.             if ((end - ptr) * sizeof(uint32_t) < sizeof(struct binder_txn)) {  
13.                 LOGE("parse: txn too small!\n");  
14.                 return -1;  
15.             }  
16.             binder_dump_txn(txn);  
17.             if (func) {  
18.                 unsigned rdata[256/4];  
19.                 struct binder_io msg;  
20.                 struct binder_io reply;  
21.                 int res;  
22.  
23.                 bio_init(&reply, rdata, sizeof(rdata), 4);  
24.                 bio_init_from_txn(&msg, txn);  
25.                 res = func(bs, txn, &msg, &reply);  
26.                 binder_send_reply(bs, &reply, txn->data, res);  
27.             }  
28.             ptr += sizeof(*txn) / sizeof(uint32_t);  
29.             break;  
30.                              }  
31.         ......  
32.         default:  
33.             LOGE("parse: OOPS %d\n", cmd);  
34.             return -1;  
35.         }  
36.     }  
37.  
38.     return r;  
39. } 

  首先把从Binder驱动程序读出来的数据转换为一个struct binder_txn结构体，保存在txn本地变量中，struct binder_txn定义在frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.h文件中：

1. struct binder_txn  
2. {  
3.     void *target;  
4.     void *cookie;  
5.     uint32_t code;  
6.     uint32_t flags;  
7.  
8.     uint32_t sender_pid;  
9.     uint32_t sender_euid;  
10.  
11.     uint32_t data_size;  
12.     uint32_t offs_size;  
13.     void *data;  
14.     void *offs;  
15. }; 

函数中还用到了另外一个数据结构struct binder_io，也是定义在frameworks/base/cmds/servicemanager/binder.h文件中：

1. struct binder_io  
2. {  
3.     char *data;            /* pointer to read/write from */  
4.     uint32_t *offs;        /* array of offsets */  
5.     uint32_t data_avail;   /* bytes available in data buffer */  
6.     uint32_t offs_avail;   /* entries available in offsets array */  
7.  
8.     char *data0;           /* start of data buffer */  
9.     uint32_t *offs0;       /* start of offsets buffer */  
10.     uint32_t flags;  
11.     uint32_t unused;  
12. }; 

接着往下看，函数调bio_init来初始化reply变量：

1. void bio_init(struct binder_io *bio, void *data,  
2.               uint32_t maxdata, uint32_t maxoffs)  
3. {  
4.     uint32_t n = maxoffs * sizeof(uint32_t);  
5.  
6.     if (n > maxdata) {  
7.         bio->flags = BIO_F_OVERFLOW;  
8.         bio->data_avail = 0;  
9.         bio->offs_avail = 0;  
10.         return;  
11.     }  
12.  
13.     bio->data = bio->data0 = data + n;  
14.     bio->offs = bio->offs0 = data;  
15.     bio->data_avail = maxdata - n;  
16.     bio->offs_avail = maxoffs;  
17.     bio->flags = 0;  
18. } 

接着又调用bio_init_from_txn来初始化msg变量：

1. void bio_init_from_txn(struct binder_io *bio, struct binder_txn *txn)  
2. {  
3.     bio->data = bio->data0 = txn->data;  
4.     bio->offs = bio->offs0 = txn->offs;  
5.     bio->data_avail = txn->data_size;  
6.     bio->offs_avail = txn->offs_size / 4;  
7.     bio->flags = BIO_F_SHARED;  
8. } 

   最后，真正进行处理的函数是从参数中传进来的函数指针func，这里就是定义在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c文件中的svcmgr_handler函数：

1. int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,  
2.                    struct binder_txn *txn,  
3.                    struct binder_io *msg,  
4.                    struct binder_io *reply)  
5. {  
6.     struct svcinfo *si;  
7.     uint16_t *s;  
8.     unsigned len;  
9.     void *ptr;  
10.     uint32_t strict_policy;  
11.  
12.     if (txn->target != svcmgr_handle)  
13.         return -1;  
14.  
15.     // Equivalent to Parcel::enforceInterface(), reading the RPC  
16.     // header with the strict mode policy mask and the interface name.  
17.     // Note that we ignore the strict_policy and don't propagate it  
18.     // further (since we do no outbound RPCs anyway).  
19.     strict_policy = bio_get_uint32(msg);  
20.     s = bio_get_string16(msg, &len);  
21.     if ((len != (sizeof(svcmgr_id) / 2)) ||  
22.         memcmp(svcmgr_id, s, sizeof(svcmgr_id))) {  
23.             fprintf(stderr,"invalid id %s\n", str8(s));  
24.             return -1;  
25.     }  
26.  
27.     switch(txn->code) {  
28.     ......  
29.     case SVC_MGR_ADD_SERVICE:  
30.         s = bio_get_string16(msg, &len);  
31.         ptr = bio_get_ref(msg);  
32.         if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid))  
33.             return -1;  
34.         break;  
35.     ......  
36.     }  
37.  
38.     bio_put_uint32(reply, 0);  
39.     return 0;  
40. } 

   回忆一下，在BpServiceManager::addService时，传给Binder驱动程序的参数为：

1. writeInt32(IPCThreadState::self()->getStrictModePolicy() | STRICT_MODE_PENALTY_GATHER);  
2. writeString16("android.os.IServiceManager");  
3. writeString16("media.player");  
4. writeStrongBinder(new MediaPlayerService()); 

这里的语句：

1. strict_policy = bio_get_uint32(msg);  
2. s = bio_get_string16(msg, &len);  
3. s = bio_get_string16(msg, &len);  
4. ptr = bio_get_ref(msg); 

 就是依次把它们读取出来了，这里，我们只要看一下bio_get_ref的实现。先看一个数据结构struct binder_obj的定义：

1. struct binder_object  
2. {  
3.     uint32_t type;  
4.     uint32_t flags;  
5.     void *pointer;  
6.     void *cookie;  
7. }; 

这个结构体其实就是对应struct flat_binder_obj的。

        接着看bio_get_ref实现：

1. void *bio_get_ref(struct binder_io *bio)  
2. {  
3.     struct binder_object *obj;  
4.  
5.     obj = _bio_get_obj(bio);  
6.     if (!obj)  
7.         return 0;  
8.  
9.     if (obj->type == BINDER_TYPE_HANDLE)  
10.         return obj->pointer;  
11.  
12.     return 0;  
13. } 

bio_get_obj这个函数就不跟进去看了，它的作用就是从binder_io中取得第一个还没取获取过的binder_object。在这个场景下，就是我们最开始传过来代表MediaPlayerService的flat_binder_obj了，这个原始的flat_binder_obj的type为BINDER_TYPE_BINDER，binder为指向MediaPlayerService的弱引用的地址。在前面我们说过，在Binder驱动驱动程序里面，会把这个flat_binder_obj的type改为BINDER_TYPE_HANDLE，handle改为一个句柄值。这里的handle值就等于obj->pointer的值。

        回到svcmgr_handler函数，调用do_add_service进一步处理：

1. int do_add_service(struct binder_state *bs,  
2.                    uint16_t *s, unsigned len,  
3.                    void *ptr, unsigned uid)  
4. {  
5.     struct svcinfo *si;  
6. //    LOGI("add_service('%s',%p) uid=%d\n", str8(s), ptr, uid);  
7.  
8.     if (!ptr || (len == 0) || (len > 127))  
9.         return -1;  
10.  
11.     if (!svc_can_register(uid, s)) {  
12.         LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - PERMISSION DENIED\n",  
13.              str8(s), ptr, uid);  
14.         return -1;  
15.     }  
16.  
17.     si = find_svc(s, len);  
18.     if (si) {  
19.         if (si->ptr) {  
20.             LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - ALREADY REGISTERED\n",  
21.                  str8(s), ptr, uid);  
22.             return -1;  
23.         }  
24.         si->ptr = ptr;  
25.     } else {  
26.         si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));  
27.         if (!si) {  
28.             LOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - OUT OF MEMORY\n",  
29.                  str8(s), ptr, uid);  
30.             return -1;  
31.         }  
32.         si->ptr = ptr;  
33.         si->len = len;  
34.         memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));  
35.         si->name[len] = '\0';  
36.         si->death.func = svcinfo_death;  
37.         si->death.ptr = si;  
38.         si->next = svclist;  
39.         svclist = si;  
40.     }  
41.  
42.     binder_acquire(bs, ptr);  
43.     binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);  
44.     return 0;  
45. }