by hzwusibo 20190504
1.Linux内核基础知识：
（1）用户空间/内核空间：
用户空间指的是用户程序所运行的空间，内核空间是 Linux 内核的运行空间，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。
（2）系统调用
Linux将用户空间和内核空间隔离是有其道理的，用户软件良莠不齐，要是它们乱搞把系统玩坏了怎么办？因此对于某些特权操作必须交给安全可靠的内核来执行。
但是虽然是隔离的，但是总有一些用户软件需要访问内核空间，比如应用程序访问文件，网络是很常见的事情，怎么办呢？
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。
（3）Binder驱动：
传统的 Linux 通信机制，比如 Socket，管道等都是内核支持的；
Binder怎么做到访问内核空间？ Linux 的动态可加载内核模块（Loadable Kernel Module，LKM）机制解决了这个问题；模块是具有独立功能的程序，它可以被单独编译，但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行。Android系统可以通过添加一个内核模块运行在内核空间，用户进程之间的通过这个模块作为桥梁，就可以完成通信了。
负责各个用户进程通过 Binder 通信的内核模块叫做 Binder 驱动;
2.Binder机制：
Android使用的Linux内核拥有着非常多的跨进程通信机制，比如说，socket，管道之类的，那么为什么还要单独为Android创造一个Binder呢？
原因：
（1）出于性能上的考虑：Android是移动设备，相比于PC机的性能会有差距，Binder相比较于传统的socket/管道通信而言，更加高效，它在IPC时，只需要数据拷贝1次，而传统的socket之类的需要2次；
（2）出于安全上的考虑Binder支持通信双方进行身份校验，极大的保障了安全性：传统的进程间通信对于通信双方的身份没有进行严格的验证。
第二，Binder的通信模型：
我们其实可以进程通信的双方一方称为服务端进程，另一方称为客户端进程，我们知道，由于进程隔离的存在，在不进行进程间通信的方式的情况下，客户端进程是无法访问服务端进程的；
可以举个例子：A和B要打电话，A首先要有B的电话号码，电话号码在通信录获取，通信录中保存了B的昵称，电话号码之类的信息，得到电话号码之后，还需要电话基站的支持，A和B才可以进行电话交流；这里，我们发现，一次简单的打电话的过程，除了A和B两个主体对象外，还存在两个隐含的但是必不可少的东西，通信录和电话基站；
从上面的基础知识我们可以知道，两个进程之间如果需要进行通信，那么就必须需要内核的帮助，而这个内核模块就是Binder驱动。
我们可以做个类比，对于A和B相当于两个进程，他们要打电话就相当于要进行通信，其中电话基站就想到与Binder驱动，而通信录则相当于其中的一个ServerManager
ServerManager其实就是一个进程，它里面维护了一张表，表里面存储的是向他注册过的进程信息，在通信之初，首先需要有一个进程向驱动申请成为ServerManager，当内核驱动同意之后，这个成为ServerManager的进程就负责管理所有需要通信的进程信息，当客户端进程要访问服务端进程时，服务端进程首先会向ServerManager注册，让ServerManager保存自己的有关信息，当ServerManger保存完毕后，客户端进程就会通过Binder驱动向ServerManger查询服务端进程的信息，ServerManage就会将服务端进程的信息返回给客户端进程，客户端与服务端进程之间就可以通过这些信息，利用Binder驱动来进行通信了；
总结来说，Binder通信机制分三步：
第一步：ServerManager在其内部维护一张表；
第二步：服务端进程向ServerManager注册信息；
第三步：客户端进程向ServerManager取得信息，通过Binder驱动与服务端进程通信；
Binder的通信原理。
客户端想调用服务端的的add方法，返回一个Object对象
首先，Server会先向SeverManager注册一张表，这个表中就存储了相关信息，告诉ServerManager我这里有一个返回值为Object的add方法，
client向ServerManager中查询Server端有没有一个返回值为Object的add方法，由于进程之间的通信都是在内核中进行的，驱动会在数据传输时返回一个代理对象，不会返回给client真正的server的Object的对象，这个代理对象里包含了一个add方法，要注意，代理对象的add方法是一个空方法，它要做的是将参数包装好之后交给内核驱动来实现
Binder驱动收到代理对象的add方法之后，会在ServerManager表中查询存在有这个方法，Binder驱动就会将代理对象替换成server端的对象，调用server端的add方法，将结果返回给客户端。
什么是Binder呢？ 有三种角度来理解：
（1）通常意义上来说，Binder就是指Andriod的通信机制；
（2）对于服务端进程来说，Binder指的是Binder本地对象，对于客户端进程来说，Binder指的是Binder代理对象。
（3）对于传输过程来说，Binder是可以进行跨进程传递的对象；
1、首先 Binder 驱动在内核空间创建一个数据接收缓存区；
2、接着在内核空间开辟一块内核缓存区，建立内核缓存区和内核中数据接收缓存区之间的映射关系，以及内核中数据接收缓存区和接收进程用户空间地址的映射关系；
3、发送方进程通过系统调用 copy_from_user() 将数据 copy 到内核中的内核缓存区（通过序列化，反序列化拷贝），由于内核缓存区和接收进程的用户空间存在内存映射，因此也就相当于把数据发送到了接收进程的用户空间，这样便完成了一次进程间的通信。
补充:
Binder与内存映射mmap
Binder IPC 是基于内存映射（mmap）来实现的，但是 mmap() 通常是用在有物理介质的文件系统上的。
比如进程中的用户区域是不能直接和物理设备打交道的，如果想要把磁盘上的数据读取到进程的用户区域，需要两次拷贝（磁盘-->内核空间-->用户空间）；通常在这种场景下 mmap() 就能发挥作用，通过在物理介质和用户空间之间建立映射，减少数据的拷贝次数，用内存读写取代I/O读写，提高文件读取效率。
而 Binder 并不存在物理介质，因此 Binder 驱动使用 mmap() 并不是为了在物理介质和用户空间之间建立映射，而是用来在内核空间创建数据接收的缓存空间。
一次完整的 Binder IPC 通信过程通常是这样：
首先 Binder 驱动在内核空间创建一个数据接收缓存区；
接着在内核空间开辟一块内核缓存区，建立内核缓存区和内核中数据接收缓存区之间的映射关系，以及内核中数据接收缓存区和接收进程用户空间地址的映射关系；
发送方进程通过系统调用 copyfromuser() 将数据 copy 到内核中的内核缓存区，由于内核缓存区和接收进程的用户空间存在内存映射，因此也就相当于把数据发送到了接收进程的用户空间，这样便完成了一次进程间的通信。
如下图：
作者：Hanking65203
链接：https://juejin.cn/post/6844904115777044488
来源：掘金
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
Bindler 入门
