Binder学习之ServiceManager

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概述

文章参考：https://blog.csdn.net/itachi85/article/details/104205274

上一篇文章Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划简要介绍了Android系统进程间通信机制Binder的总体架构，它由Client、Server、Service Manager和驱动程序Binder四个组件构成。

本文着重介绍组件Service Manager，它是整个Binder机制的守护进程，用来管理开发者创建的各种Server，并且向Client提供查询Server远程接口的功能。ServiceManager本身也是一个Binder服务，但并没有采用libbinder中的多线程模型来与Binder驱动通信，而是自行编写了binder.c直接和Binder驱动来通信，并且只有一个循环binder_loop来进行读取和处理事务，这样的好处是简单而高效。

既然Service Manager组件是用来管理Server并且向Client提供查询Server远程接口的功能，那么，Service Manager就必然要和Server以及Client进行通信了。我们知道，ServiceManger、Client和Server三者分别是运行在独立的进程当中，这样它们之间的通信也属于进程间通信了，而且也是采用Binder机制进行进程间通信，因此，Service Manager在充当Binder机制的守护进程的角色的同时，也在充当Server的角色，然而，它是一种特殊的Server，下面我们将会看到它的特殊之处。

与Service Manager相关的源代码较多，这里不会完整去分析每一行代码，主要是带着Service Manager是如何成为整个Binder机制中的守护进程这条主线来一步一步地深入分析相关源代码，包括从用户空间到内核空间的相关源代码。

ServiceManager的启动

ServiceManager是init进程负责启动的，具体是在解析init.rc配置文件时启动的，init进程是在系统启动时启动的，因此ServiceManager亦是如此。

// 启动必不可少的服务
# Start essential services.
start servicemanager
start hwservicemanager
start vndservicemanager

rc文件内部由Android初始化语言编写（Android Init Language）编写的脚本，它主要包含五种类型语句：Action、Commands、Services、Options和Import。

在Android 7.0中对init.rc文件进行了拆分，每个服务一个rc文件。ServiceManager的启动脚本在servicemanager.rc中：
frameworks/native/cmds/servicemanager/servicemanager.rc

/**
 * 代码位于：frameworks/native/cmds/servicemanager/servicemanager.rc
 **/
service servicemanager /system/bin/servicemanager   // 表示这个servicemanager进程执行程序的路径为/system/bin/servicemanager
    class core animation
    user system                                     // user说明servicemanager是以用户system的身份运行的
    group system readproc
    critical                                        // critical说明servicemanager是系统中的关键服务，关键服务是不会退出的，如果退出了，系统就会重启
    file /dev/kmsg w
    onrestart setprop servicemanager.ready false
    onrestart restart apexd
    onrestart restart audioserver
    onrestart restart gatekeeperd
    onrestart class_restart --only-enabled main
    onrestart class_restart --only-enabled hal
    onrestart class_restart --only-enabled early_hal
    task_profiles ServiceCapacityLow
    shutdown critical

service用于通知init进程创建名为servicemanager的进程，这个servicemanager进程执行程序的路径为/system/bin/servicemanager。

注释1的关键字user说明servicemanager是以用户system的身份运行的，注释2处的critical说明servicemanager是系统中的关键服务，关键服务是不会退出的，如果退出了，系统就会重启，当系统重启时就会启动用onrestart关键字修饰的进程，比如zygote、media、surfaceflinger等等。

servicemanager的入口函数在service_manager.c中，具体的启动流程图如下：

我们看一下代码：

/**
 * 代码位于：frameworks/native/cmds/servicemanager/main.cpp
 * @brief 启动ServiceManager的main函数
 * 
 * @param argc 
 * @param argv 
 * @return int 
 */
int main(int argc, char** argv) {
    android::base::InitLogging(argv, android::base::KernelLogger);

    if (argc > 2) {
        LOG(FATAL) << "usage: " << argv[0] << " [binder driver]";
    }

    const char* driver = argc == 2 ? argv[1] : "/dev/binder";

    LOG(INFO) << "Starting sm instance on " << driver;

    sp<ProcessState> ps = ProcessState::initWithDriver(driver);
    ps->setThreadPoolMaxThreadCount(0);
    ps->setCallRestriction(ProcessState::CallRestriction::FATAL_IF_NOT_ONEWAY);

    sp<ServiceManager> manager = sp<ServiceManager>::make(std::make_unique<Access>());
    if (!manager->addService("manager", manager, false /*allowIsolated*/, IServiceManager::DUMP_FLAG_PRIORITY_DEFAULT).isOk()) {
        LOG(ERROR) << "Could not self register servicemanager";
    }

    IPCThreadState::self()->setTheContextObject(manager);
    ps->becomeContextManager();

    sp<Looper> looper = Looper::prepare(false /*allowNonCallbacks*/);

    BinderCallback::setupTo(looper);
    ClientCallbackCallback::setupTo(looper, manager);

#ifndef VENDORSERVICEMANAGER
    if (!SetProperty("servicemanager.ready", "true")) {
        LOG(ERROR) << "Failed to set servicemanager ready property";
    }
#endif

    while(true) {
        looper->pollAll(-1);
    }

    // should not be reached
    return EXIT_FAILURE;
}

binder_state结构体用来存储binder的三个信息：

struct binder_state
{
    int fd; //binder设备的文件描述符
    void *mapped; //binder设备文件映射到进程的地址空间
    size_t mapsize; //内存映射后，系统分配的地址空间的大小，默认为128KB
};