Android Binder（上）
Binder是Android系统中进程间通讯（IPC）的一种方式，也是Android系统中最重要的特性之一。Android中的四大组件Activity，Service，Broadcast，ContentProvider，不同的App等都运行在不同的进程中，它是这些进程间通讯的桥梁。
1. Binder通信机制
1.1 一些思考
用户空间/内核空间：
- Kernel space 是 Linux 内核的运行空间，User space 是用户程序的运行空间。 为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃了，内核也不受影响。
- Kernel space 可以执行任意命令，调用系统的一切资源； User space 只能执行简单的运算，不能直接调用系统资源，必须通过系统接口（又称 system call），才能向内核发出指令。
系统调用/内核态/用户态
- 用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用；通过这个统一入口接口，所有的资源访问都是在内核的控制下执行，以免导致对用户程序对系统资源的越权访问，从而保障了系统的安全和稳定。
- 当一个任务（进程）执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态（或简称为内核态）。此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行。当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态（用户态）。即此时处理器在特权级最低的（3级）用户代码中运行。处理器在特权等级高的时候才能执行那些特权CPU指令。
Android内核是基于Linux系统，而Linux现存多种进程间IPC方式：管道，消息队列，共享内存，套接字，信号量，信号。
然而考虑到性能与安全性的问题，使用Binder是安卓的最佳解决方案。在移动设备上，广泛地使用跨进程通信肯定对通信机制本身提出了严格的要求；Binder相对出传统的Socket方式，更加高效；另外，传统的进程通信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。这个也是Android权限模型的基础。
引自 Android 项目开源网站：https://source.android.com
从下往上依次为：
- 内核层：Linux 内核和各类硬件设备的驱动，这里需要注意的是，Binder IPC 驱动也是在这一层实现，比较特殊；
- 硬件抽象层：封装「内核层」硬件驱动，提供可供「系统服务层」调用的统一硬件接口；
- 系统服务层：提供核心服务，并且提供可供「应用程序框架层」调用的接口；
- Binder IPC 层：作为「系统服务层」与「应用程序框架层」的 IPC 桥梁，互相传递接口调用的数据，实现跨进层的通讯；
- 应用程序框架层：这一层可以理解为 Android SDK，提供四大组件，View 绘制体系等平时开发中用到的基础部件。
Android 中「应用程序框架层」以 SDK 的形式开放给开发者使用，「系统服务层」中的核心服务随系统启动而运行，通过应用层序框架层提供的 Manager 实时为应用程序提供服务调用。系统服务层中每一个服务运行在自己独立的进程空间中，应用程序框架层中的 Manager 通过 Binder IPC 的方式调用系统服务层中的服务。
1.2 Binder架构
Binder架构采用分层架构设计，每一层都有其不同的功能：
- Java应用层：对于上层应用通过调用AMP.startService，完全可以不用关心底层,经过层层调用，最终必然会调用到AMS.startService；
- Java IPC层：Binder通信是采用C/S架构，Android系统的基础架构便已设计好Binder在Java framework层的Binder客户类BinderProxy和服务类Binder；
- Native IPC层：对于Native层,如果需要直接使用Binder(比如media相关)，则可以直接使用BpBinder和BBinder(当然这里还有JavaBBinder)即可，对于上一层Java IPC的通信也是基于这个层面；
- Kernel物理层：这里是Binder Driver, 前面3层都跑在用户空间,对于用户空间的内存资源是不共享的，每个Android的进程只能运行在自己进程所拥有的虚拟地址空间，而内核空间却是可共享的。真正通信的核心环节还是在Binder Driver。
1.3 Binder IPC原理
转自http://blog.csdn.net/freekiteyu/article/details/70082302
Binder通信采用C/S架构，从组件视角来说，包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动，其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务。Binder 在 framework 层进行了封装，通过 JNI 技术调用 Native（C/C++）层的 Binder 架构，Binder 在 Native 层以 ioctl 的方式与 Binder 驱动通讯。
- Client：用户需要实现的代码，如 AIDL 自动生成的接口类
- Binder Driver：在内核层实现的 Driver
- Server：这个 Server 就是 Service 中 onBind 返回的 IBinder 对象
1.4 Binder驱动
转自http://blog.csdn.net/freekiteyu/article/details/70082302
用户空间中 binder_open(), binder_mmap(), binder_ioctl() 这些方法通过 system call 来调用内核空间 Binder 驱动中的方法。内核空间与用户空间共享内存通过 copy_from_user(), copy_to_user() 内核方法来完成用户空间与内核空间内存的数据传输。 Binder驱动中有一个全局的 binder_procs 链表保存了服务端的进程信息。
摘录自：
