前言
在学习ServiceManager中的Binder机制过程中,有一个问题由于篇幅问题没有讲完,那就是MediaPlayerService是如何注册的。通过了解MediaPlayerService是如何注册的,可以得知系统服务的注册过程。
1.从调用链角度说明MediaPlayerService是如何注册的
我们先来看MediaServer的入口函数,代码如下所示。frameworks/av/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp
<code>int main(int argc __unused, char **argv __unused){ signal(SIGPIPE, SIG_IGN); //获取ProcessState实例 sp<processstate> proc(ProcessState::self()); sp<iservicemanager> sm(defaultServiceManager()); ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get()); InitializeIcuOrDie(); //注册MediaPlayerService MediaPlayerService::instantiate();//1 ResourceManagerService::instantiate(); registerExtensions(); //启动Binder线程池 ProcessState::self()->startThreadPool(); //当前线程加入到线程池 IPCThreadState::self()->joinThreadPool();}/<iservicemanager>/<processstate>/<code>
这段代码中的很多内容都在上一篇文章介绍过了,接着分析注释1处的代码。
frameworks/av/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp
<code>void MediaPlayerService::instantiate() { defaultServiceManager()->addService( String16("media.player"), new MediaPlayerService,());}/<code>
defaultServiceManager返回的是BpServiceManager,不清楚的看Binder这么弱还跑来面试腾讯?ServiceManager中的Binder机制这篇文章。参数是一个字符串和MediaPlayerService,看起来像是Key/Value的形式来完成注册,接着看addService函数。
frameworks/native/libs/binder/IServiceManager.cpp
<code> virtual status_t addService(const String16& name, const sp<ibinder>& service, bool allowIsolated, int dumpsysPriority) { Parcel data, reply;//数据包 data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor()); data.writeString16(name); //name值为"media.player" data.writeStrongBinder(service); //service值为MediaPlayerService data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0); data.writeInt32(dumpsysPriority); status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);//1 return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err; }/<ibinder>/<code>
data是一个数据包,后面会不断的将数据写入到data中, 注释1处的remote()指的是mRemote,也就是BpBinder。addService函数的作用就是将请求数据打包成data,然后传给BpBinder的transact函数,代码如下所示。
frameworks/native/libs/binder/BpBinder.cpp
<code>status_t BpBinder::transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){ if (mAlive) { status_t status = IPCThreadState::self()->transact( mHandle, code, data, reply, flags); if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0; return status; } return DEAD_OBJECT;}/<code>
BpBinder将逻辑处理交给IPCThreadState,先来看IPCThreadState::self()干了什么?frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
<code>IPCThreadState* IPCThreadState::self(){ //首次进来gHaveTLS的值为false if (gHaveTLS) {restart: const pthread_key_t k = gTLS;//1 IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);//2 if (st) return st; return new IPCThreadState;//3 } ... pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex); goto restart;}/<code>
注释1处的TLS的全称为Thread local storage,指的是线程本地存储空间,在每个线程中都有TLS,并且线程间不共享。注释2处用于获取TLS中的内容并赋值给IPCThreadState*指针。注释3处会新建一个IPCThreadState,这里可以得知IPCThreadState::self()实际上是为了创建IPCThreadState,它的构造函数如下所示。
frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
<code>IPCThreadState::IPCThreadState() : mProcess(ProcessState::self()), mStrictModePolicy(0), mLastTransactionBinderFlags(0){ pthread_setspecific(gTLS, this);//1 clearCaller(); mIn.setDataCapacity(256); mOut.setDataCapacity(256);}/<code>
注释1处的pthread_setspecific函数用于设置TLS,将IPCThreadState::self()获得的TLS和自身传进去。
IPCThreadState中还包含mIn、一个mOut,其中mIn用来接收来自Binder驱动的数据,mOut用来存储发往Binder驱动的数据,它们默认大小都为256字节。
知道了IPCThreadState的构造函数,再回来查看IPCThreadState的transact函数。
frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
<code>status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){ status_t err; flags |= TF_ACCEPT_FDS; ... err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);//1 if (err != NO_ERROR) { if (reply) reply->setError(err); return (mLastError = err); } if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) { ... if (reply) { err = waitForResponse(reply);//2 } else { Parcel fakeReply; err = waitForResponse(&fakeReply); } ... } else { //不需要等待reply的分支 err = waitForResponse(NULL, NULL); } return err;}/<code>
调用BpBinder的transact函数实际上就是调用IPCThreadState的transact函数。注释1处的writeTransactionData函数用于传输数据,其中第一个参数BC_TRANSACTION代表向Binder驱动发送命令协议,向Binder设备发送的命令协议都以BC_开头,而Binder驱动返回的命令协议以BR_开头。这个命令协议我们先记住,后面会再次提到他。
现在分别来分析注释1的writeTransactionData函数和注释2处的waitForResponse函数。
1.1 writeTransactionData函数分析
frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
<code>status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags, int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer){ binder_transaction_data tr;//1 tr.target.ptr = 0; tr.target.handle = handle;//2 tr.code = code; //code=ADD_SERVICE_TRANSACTION tr.flags = binderFlags; tr.cookie = 0; tr.sender_pid = 0; tr.sender_euid = 0; const status_t err = data.errorCheck();//3 if (err == NO_ERROR) { tr.data_size = data.ipcDataSize(); tr.data.ptr.buffer = data.ipcData(); tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(binder_size_t); tr.data.ptr.offsets = data.ipcObjects(); } else if (statusBuffer) { tr.flags |= TF_STATUS_CODE; *statusBuffer = err; tr.data_size = sizeof(status_t); tr.data.ptr.buffer = reinterpret_cast<uintptr>(statusBuffer); tr.offsets_size = 0; tr.data.ptr.offsets = 0; } else { return (mLastError = err); } mOut.writeInt32(cmd); //cmd=BC_TRANSACTION mOut.write(&tr, sizeof(tr)); return NO_ERROR;}/<uintptr>/<code>
注释1处的binder_transaction_data结构体(tr结构体)是向Binder驱动通信的数据结构,注释2处将handle传递给target的handle,用于标识目标,这里的handle的值为0,代表了ServiceManager。注释3处对数据data进行错误检查,如果没有错误就将数据赋值给对应的tr结构体。最后会将BC_TRANSACTION和tr结构体写入到mOut中。
上面代码调用链的时序图如下所示。
1.2 waitForResponse函数分析
接着回过头来查看waitForResponse函数做了什么,waitForResponse函数中的case语句很多,这里截取部分代码。frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
<code>status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult){ uint32_t cmd; int32_t err; while (1) { if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break;//1 err = mIn.errorCheck(); if (err < NO_ERROR) break; if (mIn.dataAvail() == 0) continue; cmd = (uint32_t)mIn.readInt32(); IF_LOG_COMMANDS() { alog << "Processing waitForResponse Command: " << getReturnString(cmd) << endl; } switch (cmd) { case BR_TRANSACTION_COMPLETE: if (!reply && !acquireResult) goto finish; break; case BR_DEAD_REPLY: err = DEAD_OBJECT; goto finish; ... default: //处理各种命令协议 err = executeCommand(cmd); if (err != NO_ERROR) goto finish; break; }}finish: ... return err;}/<code>
注释1处的talkWithDriver函数的内部通过ioctl与Binder驱动进行通信,代码如下所示。frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
<code>status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive){ if (mProcess->mDriverFD <= 0) { return -EBADF; } //和Binder驱动通信的结构体 binder_write_read bwr; //1 //mIn是否有可读的数据,接收的数据存储在mIn const bool needRead = mIn.dataPosition() >= mIn.dataSize(); const size_t outAvail = (!doReceive || needRead) ? mOut.dataSize() : 0; bwr.write_size = outAvail; bwr.write_buffer = (uintptr_t)mOut.data();//2 //这时doReceive的值为true if (doReceive && needRead) { bwr.read_size = mIn.dataCapacity(); bwr.read_buffer = (uintptr_t)mIn.data();//3 } else { bwr.read_size = 0; bwr.read_buffer = 0; } ... if ((bwr.write_size == 0) && (bwr.read_size == 0)) return NO_ERROR; bwr.write_consumed = 0; bwr.read_consumed = 0; status_t err; do { IF_LOG_COMMANDS() { alog << "About to read/write, write size = " << mOut.dataSize() << endl; }#if defined(__ANDROID__) if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)//4 err = NO_ERROR; else err = -errno;#else err = INVALID_OPERATION;#endif ... } while (err == -EINTR); ... return err;}/<code>
注释1处的 binder_write_read是和Binder驱动通信的结构体,在注释2和3处将mOut、mIn赋值给binder_write_read的相应字段,最终通过注释4处的ioctl函数和Binder驱动进行通信,这一部分涉及到Driver Binder的内容了,就不再详细介绍了。
1.3 小节
从调用链的角度来看,MediaPlayerService是如何注册的貌似并不复杂,因为这里只是简单的介绍了一个调用链分支,可以简单的总结为以下几个步骤:
- addService函数将数据打包发送给BpBinder来进行处理。
- BpBinder新建一个IPCThreadState对象,并将通信的任务交给IPCThreadState。
- IPCThreadState的writeTransactionData函数用于将命令协议和数据写入到mOut中。
- IPCThreadState的waitForResponse函数主要做了两件事,一件事是通过ioctl函数操作mOut和mIn来与Binder驱动进行数据交互,另一件事是处理各种命令协议。
2.从进程角度说明MediaPlayerService是如何注册的
实际上MediaPlayerService的注册还涉及到了进程,如下图所示。
从图中看出是以C/S架构为基础,addService是在MediaPlayerService进行的,它是Client端,用于请求添加系统服务。而Server端则是指的是ServiceManager,用于完成系统服务的添加。
Client端和Server端分别运行在两个进程中,通过向Binder来进行通信。更详细点描述,就是两端通过向Binder驱动发送命令协议来完成系统服务的添加。这其中命令协议非常多,过程也比较复杂,这里对命令协议进行了简化,只涉及到了四个命令协议,其中BC_TRANSACTION和BR_TRANSACTION过程是一个完整的事务,BC_REPLY和BR_REPLY是一个完整的事务。
Client端和Server端向Binder驱动发送命令协议以BC开头,而Binder驱动向Client端和Server端返回的命令协议以BR_开头。
步骤如下所示:
1.Client端向Binder驱动发送BC_TRANSACTION命令。2.Binder驱动接收到请求后生成BR_TRANSACTION命令,唤醒Server端后将BR_TRANSACTION命令发送给ServiceManager。3.Server端中的服务注册完成后,生成BC_REPLY命令发送给Binder驱动。4.Binder驱动生成BR_REPLY命令,唤醒Client端后将BR_REPLY命令发送个Client端。
通过这些协议命令来驱动并完成系统服务的注册。
3.总结
本文分别从调用链角度和进程角度来讲解MediaPlayerService是如何注册的,间接的得出了服务是如何注册的。这两个角度都比较复杂,因此这里分别对这两个角度做了简化,作为应用开发,我们不需要注重太多的过程和细节,只需要了解大概的步骤即可。
最后有些东西你不仅要懂,而且要能够很好地表达出来,能够让面试官认可你的理解,例如Handler机制,这个是面试必问之题。有些晦涩的点,或许它只活在面试当中,实际工作当中你压根不会用到它,但是你要知道它是什么东西。
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