說說你對 binder 驅動的瞭解？

面試官提了一個問題：說說你對 binder 驅動的瞭解。這個問題雖有些 "面試造火箭" 的無奈，可難點就是亮點、價值所在，是篩選面試者的有效手段。若是讓你回答，你能說出多少呢？咱們來看看 😎、😨 和 🤔️ 三位同窗的回答如何吧

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面試官️：說說你對 binder 驅動的瞭解

😎：binder 驅動是很底層的東西，在系統內核中，是 binder 機制的基石。

面試官：沒了嗎？把你瞭解的都說一下

😎：直接讓我說了解很差回答啊，仍是問我問題吧

面試官：好，你剛纔提到了系統內核，那介紹一下用戶空間和內核空間吧

😎：不知道，這東西瞭解了也沒什麼用啊！我對業務開發 API 比較瞭解，好比 RecycleView 佈局，我寫的賊溜～

面試官：好的，回去等通知吧

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面試官：說說你對 binder 驅動的瞭解

😨：binder 機制分爲四部分，binder 驅動、Service Manager、客戶端、服務端。類比網絡通訊，Service Manager 是 DNS，binder 驅動就是路由器，它運行在內核空間，不一樣進程間經過 binder 驅動才能通訊。

面試官：爲何 binder 驅動要運行在內核空間？能夠移到用戶空間嗎？

😨：不行，兩個進程的進程空間有不一樣的虛擬地址映射規則，內存是不共享的，沒法直接通訊。Linux 把進程空間劃分爲用戶空間和內核空間，分別運行用戶程序和系統內核。

用戶空間和內核空間雖也是隔離的，但能夠經過 copy_from_user 將數據從用戶空間拷貝到內核空間，經過 copy_to_user 將數據從內核空間拷貝到用戶空間。

因此 binder 驅動要處於內核空間，才能實現兩個進程間的通訊。通常的 IPC 方式須要分別調用這兩個函數，數據就拷貝了兩次，而 binder 將內核空間與目標用戶空間進行了 mmap，只需調 copy_from_user 拷貝一次便可。

面試官：從用戶空間如何調用內核空間的 binder 驅動呢？

😨：這個不瞭解了，我沒看過 binder 源碼，只是知道大概的通訊方式

面試官：那你對 binder 驅動還有哪些瞭解，都說說吧

😨：嗯... 沒有了

面試官：好的，回去等通知吧

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面試官：說說你對 binder 驅動的瞭解

🤔️：簡單畫張圖吧：

對 Binder 機制來講，它是 IPC 通訊的路由器，負責實現不一樣進程間的數據交互，是 Binder 機制的核心；對 Linux 系統來講，它是一個字符驅動設備，運行在內核空間，向上層提供 /dev/binder 設備節點及 open、mmap、ioctl 等系統調用。

面試官：你提到了驅動設備，那先說說 Linux 的驅動設備吧

🤔️：Linux 把全部的硬件訪問都抽象爲對文件的讀寫、設置，這一"抽象"的具體實現就是驅動程序。驅動程序充當硬件和軟件之間的樞紐，提供了一套標準化的調用，並將這些調用映射爲實際硬件設備相關的操做，對應用程序來講隱藏了設備工做的細節。

Linux 驅動設備分爲三類，分別是字符設備、塊設備和網絡設備。字符設備就是可以像字節流文件同樣被訪問的設備。對字符設備進行讀/寫操做時，實際硬件的 I/O 操做通常也緊接着發生。字符設備驅動程序一般都會實現 open、close、read 和 write 系統調用，好比顯示屏、鍵盤、串口、LCD、LED 等。

塊設備指經過傳輸數據塊（通常爲 512 或 1k）來訪問的設備，好比硬盤、SD卡、U盤、光盤等。網絡設備是可以和其餘主機交換數據的設備，好比網卡、藍牙等設備。

字符設備中有一個比較特殊的 misc 雜項設備，設備號爲 10，能夠自動生成設備節點。Android 的 Ashmem、Binder 都屬於 misc 雜項設備。

面試官：看過 binder 驅動的 open、mmap、ioctl 方法的具體實現嗎？

🤔️：它們分別對應於驅動源碼 binder.c 中的 binder_open()、binder_mmap()、binder_ioctl() 方法，binder_open() 中主要是建立及初始化 binder_proc ，binder_proc 是用來存放 binder 相關數據的結構體，每一個進程獨有一份。

binder_mmap() 的主要工做是創建應用進程虛擬內存在內核中的一塊映射，這樣應用程序和內核就擁有了共享的內存空間，爲後面的一次拷貝作準備。

binder 驅動並不提供常規的 read()、write() 等文件操做，所有經過 binder_ioctl() 實現，因此 binder_ioctl() 是 binder 驅動中工做量最大的一個，它承擔了 binder 驅動的大部分業務。

面試官：僅 binder_ioctl() 一個方法是怎麼實現大部分業務的？

🤔️：binder 機制將業務細分爲不一樣的命令，調用 binder_ioctl() 時傳入具體的命令來區分業務，好比有讀寫數據的 BINDER_WRITE_READ 命令、 Service Manager 專用的註冊爲 DNS 的命令等等。

BINDER_WRITE_READ 命令最爲關鍵，其細分了一些子命令，好比 BC_TRANSACTION、BC_REPLY 等。BC_TRANSACTION 就是上層最經常使用的 IPC 調用命令了，AIDL 接口的 transact 方法就是這個命令。

面試官：binder 驅動中要實現這些業務功能，必然要用一些數據結構來存放相關數據，好比你上面說 binder_open() 方法時提到的 binder_proc，你還知道其餘的結構體嗎？

🤔️：知道一些，好比：

結構體	說明
binder_proc	描述使用 binder 的進程，當調用 binder_open 函數時會建立
binder_thread	描述使用 binder 的線程，當調用 binder_ioctl 函數時會建立
binder_node	描述 binder 實體節點，對應於一個 serve，即用戶態的 BpBinder 對象
binder_ref	描述對 binder 實體節點的引用，關聯到一個 binder_node
binder_buffer	描述 binder 通訊過程當中存儲數據的Buffer
binder_work	描述一個 binder 任務
binder_transaction	描述一次 binder 任務相關的數據信息
binder_ref_death	描述 binder_node 即 binder server 的死亡信息

其中主要結構體引用關係以下：

面試官：能夠，咱們再來聊聊別的。

這個問題雖有些 "面試造火箭" 的無奈，可難點就是亮點、價值所在，是篩選面試者的有效手段。若是問你這個問題，你能回答多少呢？

如上圖，這裏有一份按模塊分好的 Binder 源碼，並有關鍵步驟註釋。關注公衆號 Android 面試官 留言：binder，便可獲此 Binder 學習必備源碼～