android启动之ServiceManager启动

浏览数：31 / 时间：2015年06月11日

其实init进程启动后，ServiceManager进程的启动，远比zygote要早，因为在启动zygote进程时需要用到ServiceManager进程的服务。ServiceManager是一个守护进程，它维护着系统服务和客户端的binder通信。

在Android系统中用到最多的通信机制就是Binder，Binder主要由Client、Server、ServiceManager和Binder驱动程序组成。其中Client、Service和ServiceManager运行在用户空间，而Binder驱动程序运行在内核空间。核心组件就是Binder驱动程序了，而ServiceManager提供辅助管理的功能，无论是Client还是Service进行通信前首先要和ServiceManager取得联系。而ServiceManager是一个守护进程，负责管理Server并向Client提供查询Server的功能。

init.rc中的声明

在init.rc中servicemanager是作为服务启动的。
service servicemanager /system/bin/servicemanager
class core
user system
group system
critical
onrestart restart zygote
onrestart restart media
onrestart restart surfaceflinger
onrestart restart drm

servicemanager的main函数

源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c，它的main函数如下：
int main(int argc, char **argv)
{
    struct binder_state *bs;

    //宏：#define BINDER_SERVICE_MANAGER ((void*)0)。表示ServiceManager对应的句柄为0，表面自己是服务器管理者。其他的Server进程句柄值都是大于0的。
    void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;

    //打开Binder设备，映射128K的内存地址空间
    bs = binder_open(128*1024);

    //告诉Binder驱动程序自己是Binder上下文管理者
    if (binder_become_context_manager(bs)) {
        ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    
    //ServiceManager对应的句柄赋值
    svcmgr_handle = svcmgr;

    //进入一个无线循环，充当server角色，等待Client的请求
    binder_loop(bs, svcmgr_handler);
    return 0;
}

binder_open函数

binder_open(unsigned mapsize)函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c
binder_open(unsigned mapsize)函数最终返回的类型为binder_state*，里面记录着刚刚打开的binder驱动文件句柄以及mmap()映射到的最终目标地址。
struct binder_state
 {
         int fd;   // 文件描述符，打开的/dev/binder设备
         void* mapped;  // 把设备文件/dev/binder映射到进程空间的起始地址
         unsigned mapsize; // 映射内存空间的大小
 };
这个结构体也是在Binder.c中定义的。binder_open(unsigned mapsize)函数代码如下：
struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize)
{
    struct binder_state *bs;

    bs = malloc(sizeof(*bs));
    if (!bs) {
        errno = ENOMEM;
        return 0;
    }
    
    //打开/dev/binder驱动文件
    bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
    if (bs->fd < 0) {
        fprintf(stderr,"binder: cannot open device (%s)\n",
                strerror(errno));
        goto fail_open;
    }

    //设置要映射的空间大小128*1024
    bs->mapsize = mapsize;

    //开始映射
    bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
    if (bs->mapped == MAP_FAILED) {
        fprintf(stderr,"binder: cannot map device (%s)\n",
                strerror(errno));
        goto fail_map;
    }

        /* TODO: check version */
    return bs;

fail_map:
    close(bs->fd);
fail_open:
    free(bs);
    return 0;
}

参数mapsize表示它希望把binder驱动文件的多少字节映射到本地空间。可以看到，Service Manager Service和普通进程所映射的binder大小并不相同。它把binder驱动文件的128K字节映射到内存空间，而普通进程则会映射binder文件里的BINDER_VM_SIZE（即1M减去8K）字节。具体的映射动作由mmap()一句完成，该函数将binder驱动文件的一部分映射到进程空间。mmap()的函数原型如下：

void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset );

参数addr用于指出文件应被映射到进程空间的起始地址，一般指定为空指针，此时会由内核来决定起始地址。

参数len为映射的字节长度。
参数prot表明对这段映射空间的访问权限，可以是PROT_READ（可读）、PROT_WRITE（可写）、PROT_EXEC（可执行）、PROT_NONE（不可访问）。
参数fd要被映射的binder驱动文件。

参数offset是偏移量的起始位置。

binder_become_context_manager函数

binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c

此函数作用是让当前进程成为整个系统中唯一的上下文管理器，即 service管理器。其代码非常简单，仅仅是把BINDER_SET_CONTEXT_MGR发送到binder驱动而已。源码如下：

int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
    return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);
}

binder_loop函数

binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c。此时已经正式进入循环，转正为一个server。注意这个函数的参数：bs是文件/dev/binder的描述符，func是函数svcmgr_handler。

void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
    int res;
    struct binder_write_read bwr;
    unsigned readbuf[32];

    bwr.write_size = 0;
    bwr.write_consumed = 0;
    bwr.write_buffer = 0;
    
    readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
    binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned));

    for (;;) {
        bwr.read_size = sizeof(readbuf);
        bwr.read_consumed = 0;
        bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;
	//通过设备描述符，将数据发给binder驱动
        res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);

        if (res < 0) {
            ALOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
            break;
        }
       //解析驱动的数据，调用回调函数func
        res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);
        if (res == 0) {
            ALOGE("binder_loop: unexpected reply?!\n");
            break;
        }
        if (res < 0) {
            ALOGE("binder_loop: io error %d %s\n", res, strerror(errno));
            break;
        }
    }
}

binder_parse函数

这个函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/Binder.c

这个函数主要是对binder文件解析并执行相应的指令。这个函数的大头其实就是那个一路传过来的svcmgr_handler函数，就是那个参数func。

int binder_parse(struct binder_state *bs, struct binder_io *bio,
                 uint32_t *ptr, uint32_t size, binder_handler func)
{
    int r = 1;
    uint32_t *end = ptr + (size / 4);

    while (ptr < end) {
        uint32_t cmd = *ptr++;
        ...
        //注意这个BR_TRANSACTION
        case BR_TRANSACTION: {
            struct binder_txn *txn = (void *) ptr;
            if ((end - ptr) * sizeof(uint32_t) < sizeof(struct binder_txn)) {
                ALOGE("parse: txn too small!\n");
                return -1;
            }
            binder_dump_txn(txn);
            if (func) {
                unsigned rdata[256/4];
                struct binder_io msg;
                struct binder_io reply;
                int res;

                bio_init(&reply, rdata, sizeof(rdata), 4);
                bio_init_from_txn(&msg, txn);
                res = func(bs, txn, &msg, &reply);

                binder_send_reply(bs, &reply, txn->data, res);
            }
            ptr += sizeof(*txn) / sizeof(uint32_t);
            break;
        }
     ...
    }

    return r;
}

svcmgr_handler函数

这个函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
                   struct binder_txn *txn,
                   struct binder_io *msg,
                   struct binder_io *reply)
{
 ...

    switch(txn->code) {
	//客户端获取服务的请求
    case SVC_MGR_GET_SERVICE:
    case SVC_MGR_CHECK_SERVICE:
        s = bio_get_string16(msg, &len);
        ptr = do_find_service(bs, s, len, txn->sender_euid);
        if (!ptr)
            break;
        bio_put_ref(reply, ptr);
        return 0;
	//服务端请求添加服务
    case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
        s = bio_get_string16(msg, &len);
        ptr = bio_get_ref(msg);
        allow_isolated = bio_get_uint32(msg) ? 1 : 0;
        if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid, allow_isolated))
            return -1;
        break;
...
    }

    bio_put_uint32(reply, 0);
    return 0;
}

svclist链表

service_manager.c中声明了一个链表svclist

struct svcinfo *svclist = 0;

svclist记录着所有添加进系统的“service代理”信息，这些信息被组织成一条单向链表。svclist链表节点类型为svcinfo，如下：

struct svcinfo 
{
    struct svcinfo *next;
    void *ptr;//记录的就是系统service对应的 binder句柄值
    struct binder_death death;
    int allow_isolated;
    unsigned len;
    uint16_t name[0];//系统服务的名称
};

当应用调用getService()获取系统服务的代理接口时，servicemanager就会搜索这张svclist链表，下面就要介绍。

do_add_service函数

这个函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

int do_add_service(struct binder_state *bs,
                   uint16_t *s, unsigned len,
                   void *ptr, unsigned uid, int allow_isolated)
{
    struct svcinfo *si;
    //ALOGI("add_service('%s',%p,%s) uid=%d\n", str8(s), ptr,
    //        allow_isolated ? "allow_isolated" : "!allow_isolated", uid);

    if (!ptr || (len == 0) || (len > 127))
        return -1;
    //查看该服务是否有注册权限
    if (!svc_can_register(uid, s)) {
        ALOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - PERMISSION DENIED\n",
             str8(s), ptr, uid);
        return -1;
    }
    //在服务列表中查找服务
    si = find_svc(s, len);
    //查看该服务是否已经注册
    if (si) {
        if (si->ptr) {
            ALOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - ALREADY REGISTERED, OVERRIDE\n",
                 str8(s), ptr, uid);
            svcinfo_death(bs, si);
        }
        si->ptr = ptr;
    } else {
    //如果没有注册，则创建一个，并添加到svclist服务列表的表首。
        si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));
        if (!si) {
            ALOGE("add_service('%s',%p) uid=%d - OUT OF MEMORY\n",
                 str8(s), ptr, uid);
            return -1;
        }
        si->ptr = ptr;
        si->len = len;
        memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));
        si->name[len] = '\0';
        si->death.func = svcinfo_death;
        si->death.ptr = si;
        si->allow_isolated = allow_isolated;
        si->next = svclist;
        svclist = si;
    }

    //通知binder设备有一个service注册进来。
    binder_acquire(bs, ptr);
    binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);
    return 0;
}

do_find_service函数

这个函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

void *do_find_service(struct binder_state *bs, uint16_t *s, unsigned len, unsigned uid)
{
    struct svcinfo *si;
    //上一个函数也调用了这个函数
    si = find_svc(s, len);

//    ALOGI("check_service('%s') ptr = %p\n", str8(s), si ? si->ptr : 0);
    if (si && si->ptr) {
        if (!si->allow_isolated) {
            // If this service doesn't allow access from isolated processes,
            // then check the uid to see if it is isolated.
            unsigned appid = uid % AID_USER;
            if (appid >= AID_ISOLATED_START && appid <= AID_ISOLATED_END) {
                return 0;
            }
        }
        return si->ptr;
    } else {
        return 0;
    }

find_svc函数

这个函数源码位置在frameworks/base/cmds/servicemanager/service_manager.c

struct svcinfo *find_svc(uint16_t *s16, unsigned len)
{
    struct svcinfo *si;
    //遍历svclist，查找服务
    for (si = svclist; si; si = si->next) {
        if ((len == si->len) &&
            !memcmp(s16, si->name, len * sizeof(uint16_t))) {
            return si;
        }
    }
    return 0;
}

总结

守护进程servicemanager循环从binder设备文件读取数据，然后解析并响应请求，包括服务端的添加服务请求和客户端的查询，获取服务的请求。




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标签： Android iOS 移动互联 终端开发

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