Binder通信原理与弊端解析

Binder 定义

简单来说，Binder 就是用来Client 端和 Server 端通信的。并且 Client 端和 Server 端 可以在一个进程也可以不在同一个进程，Client 可以向 Server 端发起远程调用，也可以向Server传输数据（当作函数参数来传），并且不用关心对方在哪个进程。

Binder的基本原理

Binder借助了内存映射（mmap）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。从发送方用户空间拷贝到内核空间缓存区的数据，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。

设计夸进程通信所关注的点有哪些

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如果使用 Linux 提供的夸进程通信方式来看，流程如上图，Client 端通过函数传参序列化成 buffer，然后通过 Linux提供的如 Socket ，管道，等通信方式进行传输，然后到 Server端进行解析。

像早期的电话总机接线员，我们想打个电话，先打到总机告诉接线员我要打到哪里，接线员再把电话转接过去，这样的方式即麻烦，采用人工的方式，效率慢，还需要先接收再转接，还不安全。理想的跨进城通信方式要保证 性能好、使用方便、安全 等需求，binder 和其他方式对比就满足了这些要求。

Binder 的意义

• Binder 并不是 Linux 提供的跨进程机制，它是跑在驱动层的跨进程方式，它是数据内核太，并没有使用 Linux 的跨进程通信方式（socket，pipe，共享内存…）
• 性能：Linux 提供的socket、pipe 是需要内核来做中转，相当于两次数据拷贝，一次是从应用层拷贝到内核，一次是从内核拷贝到应用层。Binder 是有开辟一块物理内存，同时影射到内存和用户空间，所以当你把数据拷贝到内核空间时也就相当于拷贝到了应用空间了。
• 方便易用：逻辑简单直接，不容易出问题，共享内存虽然性能很好，但是用起来比较复杂，没有 binder 好用。
• 安全：普通的 Linux 的跨进程通信方式并不是很安全，比如 socket 它的 ip 地址都是开放的，只要知道 ip 就可以去连接访问了。主要我们拿不到调用方可靠的信息，可靠的信息只能在IPC内核态的时候添加好，不能让调用方自己添加。

binder 的通信架构

上图是展示的系统服务的 binder 通信，因为只有系统服务才能注册到 ServiceManager 中，应用的服务是无法注册到 ServiceManager 中的，通过不了权限验证。Client 是应用进程，Server 是系统服务（可能跑在 SystemServer 进程，也可能是单独进程）ServiceManager是一个单独的进程。无论是 Client 还是 Server 还是 ServiceManager，第一步都是需要先启动 binder 机制。

binder 通信

从ServiceManager开始，通过一系列的启动和准备，最后会进入 loop 循环等待Client 和 server 端的消息。具体逻辑可以查看ServiceManager 的作用、启动流程和工作原理。

上图 Server 端一般是系统服务，Client 一般是应用服务，所以一般显示 Server 先和 ServiceManager 交互，系统服务是如何注册到 ServiceManager 中的可以查看 怎样添加一个Android的系统服务？。

binder 驱动的分层架构图

binder 通信弊端

传统Linux IPC机制的缺点

性能角度

管道、消息队列、Socket实现一次进程通信都需要2次内存拷贝，效率太低；

共享内存虽然不需要拷贝内存，但管理复杂；

Binder只需要一次内存拷贝，从性能角度来看，低于共享内存方式，优于其它方式。

IPC	数据拷贝次数
share mm	0
Binder	1
pipe MQ SOCKET	2

安全性考虑

a. 传统的IPC机制没有安全措施，接收方无法获得对方可靠的进程ID或用户ID，比如Socket通信的IP地址是客户端填入的，很可能被恶意程序篡改。

b. Android作为面向终端用户的开源平台，因此安全性极为重要。Android系统为每个已安装的App都分配了用户ID（UID），UID是鉴别进程身份的重要标识，通过UID可以进行一系列的权限校验。

c. 传统IPC的接入点是开放的，任何程序都可以根据协议进行访问，无法阻止恶意程序的访问。

综上所述：

Android需要一种基于C/S架构的IPC机制，Server端需要能够对Client的请求进行身份校验，来保证数据的安全性。

Binder驱动是一种虚拟的字符设备，注册在/dev/binder中，其定义了一套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。应用进程访问Binder驱动也是通过系统调用实现。