Binder在通信时，为什么只需要一次拷贝？

一、Linux的相关知识

在回答这个问题之前，我们需要了解一些关于Linux的基础知识

进程隔离

• 进程隔离是为了保护操作系统中进程相互不干扰而设计的一组不同硬件和软件的技术
• 进程的隔离实现，使用了虚拟地址空间
• 进程A的虚拟地址和进程B的虚拟地址不同，这样就防止了进程A将数据信息写入进程B
• 也就是说进程之间的数据是不共享的，因此进程之间的交互就必须得通过IPC机制
• 虚拟内存说明：https://www.cnblogs.com/dyllove98/archive/2013/06/12/3132940.html

进程空间

• 操作系统从逻辑上把虚拟地址空间划分为用户空间和内核空间
• 在32位的Linux操作系统中，将高位的1GB字节供内核使用，称之为内核空间；剩下的3GB字节供用户进程使用，称之为用户空间
• 需要注意的是，内核拥有对底层设备的所有访问权限，用户进程是不能直接访问内核进程的

系统调用

• 回忆下我们在Android中如果需要做文件读写操作，是不是必须要申请权限呢？为什么要申请呢？
• 因为用户空间的权限低于内核空间，但是用户空间又需要访问内核空间的资源
• 一般情况下，操作系统会提供一些系统调用接口，通过系统调用接口，用户程序可以在内核的控制下实现对内核资源的有限访问，这样既能保证满足应用程序的资源请求，又能保障系统安全和稳定

内核模块与驱动

• 想一下两个不同的用户空间是如何通信的【也就是说如何跨进程的】？

• 在传统的IPC机制当中都是通过内核来支持的，在Android中的Binder机制也是一样

• Android中存在一个运行在内核的Binder驱动程序负责进程之间的Binder的通信

• 在我们的Android设备中，我们可以看到在 /dev 文件夹下存在一个binder文件 image.png

• 看上图，可以知道Binder驱动是一种虚拟的字符设备，这个文件中其实是定义了一套Binder通信协议，负责建立进程间的Binder通信，提供了数据包在进程之间传递的一系列底层支持

• 注意：应用进程访问Binder驱动也是通过系统调用实现的

二、传统IPC机制通信拷贝次数

传统IPC机制通信流程【共享内存机制除外】

• 首先，发送方进程通过系统调用将要发送的数据从用户空间copy到内核空间缓存区中

• 接着，接收方开辟一段内存空间，然后通过系统调用将内核缓存区中的数据copy到接收方的内存缓存区 image.png

• 这种传统方式存在两个问题：

  • 需要做2次数据拷贝操作
  • 接收方进程在接收数据之前，需要事先分配空间来存取数据，但不知道事先要分配多大的空间，这样就可能存在一种在空间上的浪费

三、为什么Binder通信只需要一次拷贝

• 上面说了，Linux是使用的虚拟内存寻址方式，有如下特性：

  • 用户空间的虚拟内存地址是映射到物理内存中的
  • 对虚拟内存的读写实际上是对物理内存的读写，这个过程就是内存映射
  • 这个内存映射过程是通过系统调用mmap()来实现的

• Binder借助了内存映射的方法，在内核空间和接收方用户空间的数据缓存区之间做了一层内存映射，就相当于直接拷贝到了接收方用户空间的数据缓存区，从而减少了一次数据拷贝

image.png

转载自：https://mubu.com/doc/explore/21079