Android 選擇 Binder

先簡單概括性地說說Linux現(xiàn)有的所有進程間IPC方式:

  1. 管道:在創(chuàng)建時分配一個page大小的內(nèi)存,緩存區(qū)大小比較有限;
  2. 消息隊列:信息復制兩次,額外的CPU消耗;不合適頻繁或信息量大的通信;
  3. 共享內(nèi)存:無須復制,共享緩沖區(qū)直接付附加到進程虛擬地址空間,速度快;但進程間的同步問題操作系統(tǒng)無法實現(xiàn),必須各進程利用同步工具解決;
  4. 套接字:作為更通用的接口,傳輸效率低,主要用于不通機器或跨網(wǎng)絡的通信;

Android的內(nèi)核也是基于Linux內(nèi)核,為何不直接采用Linux現(xiàn)有的進程IPC方案呢

****從5個角度來展開對Binder的分析:****

(1)從性能的角度
數(shù)據(jù)拷貝次數(shù):Binder數(shù)據(jù)拷貝只需要一次,而管道、消息隊列、Socket都需要2次,但共享內(nèi)存方式一次內(nèi)存拷貝都不需要;從性能角度看,Binder性能僅次于共享內(nèi)存。

(2)從穩(wěn)定性的角度
Binder是基于C/S架構(gòu)的,簡單解釋下C/S架構(gòu),是指客戶端(Client)和服務端(Server)組成的架構(gòu),Client端有什么需求,直接發(fā)送給Server端去完成,架構(gòu)清晰明朗,Server端與Client端相對獨立,穩(wěn)定性較好;而共享內(nèi)存實現(xiàn)方式復雜,沒有客戶與服務端之別, 需要充分考慮到訪問臨界資源的并發(fā)同步問題,否則可能會出現(xiàn)死鎖等問題;從這穩(wěn)定性角度看,Binder架構(gòu)優(yōu)越于共享內(nèi)存。僅僅從以上兩點,各有優(yōu)劣,還不足以支撐google去采用binder的IPC機制,那么更重要的原因是:

(3)從安全的角度
傳統(tǒng)Linux IPC的接收方無法獲得對方進程可靠的UID/PID,從而無法鑒別對方身份;而Android作為一個開放的開源體系,擁有非常多的開發(fā)平臺,App來源甚廣,因此手機的安全顯得額外重要;對于普通用戶,絕不希望從App商店下載偷窺隱射數(shù)據(jù)、后臺造成手機耗電等等問題,傳統(tǒng)Linux IPC無任何保護措施,完全由上層協(xié)議來確保。Android為每個安裝好的應用程序分配了自己的UID,故進程的UID是鑒別進程身份的重要標志,前面提到C/S架構(gòu),Android系統(tǒng)中對外只暴露Client端,Client端將任務發(fā)送給Server端,Server端會根據(jù)權限控制策略,判斷UID/PID是否滿足訪問權限,目前權限控制很多時候是通過彈出權限詢問對話框,讓用戶選擇是否運行。Android 6.0,也稱為Android M,在6.0之前的系統(tǒng)是在App第一次安裝時,會將整個App所涉及的所有權限一次詢問,只要留意看會發(fā)現(xiàn)很多App根本用不上通信錄和短信,但在這一次性權限權限時會包含進去,讓用戶拒絕不得,因為拒絕后App無法正常使用,而一旦授權后,應用便可以胡作非為。針對這個問題,google在Android M做了調(diào)整,不再是安裝時一并詢問所有權限,而是在App運行過程中,需要哪個權限再彈框詢問用戶是否給相應的權限,對權限做了更細地控制,讓用戶有了更多的可控性,但同時也帶來了另一個用戶詬病的地方,那也就是權限詢問的彈框的次數(shù)大幅度增多。對于Android M平臺上,有些App開發(fā)者可能會寫出讓手機異常頻繁彈框的App,企圖直到用戶授權為止,這對用戶來說是不能忍的,用戶最后吐槽的可不光是App,還有Android系統(tǒng)以及手機廠商,有些用戶可能就跳果粉了,這還需要廣大Android開發(fā)者以及手機廠商共同努力,共同打造安全與體驗俱佳的Android手機。Android中權限控制策略有SELinux等多方面手段,下面列舉從Binder的一個角度的權限控制:Android源碼的Binder權限是如何控制? -Gityuan的回答

傳統(tǒng)IPC只能由用戶在數(shù)據(jù)包里填入UID/PID;另外,可靠的身份標記只有由IPC機制本身在內(nèi)核中添加。其次傳統(tǒng)IPC訪問接入點是開放的,無法建立私有通道。從安全角度,Binder的安全性更高。說到這,可能有人要反駁,Android就算用了Binder架構(gòu),而現(xiàn)如今Android手機的各種流氓軟件,不就是干著這種偷窺隱射,后臺偷偷跑流量的事嗎?沒錯,確實存在,但這不能說Binder的安全性不好,因為Android系統(tǒng)仍然是掌握主控權,可以控制這類App的流氓行為,只是對于該采用何種策略來控制,在這方面android的確存在很多有待進步的空間,這也是google以及各大手機廠商一直努力改善的地方之一。在Android 6.0,google對于app的權限問題作為較多的努力,大大收緊的應用權限;另外,在Google舉辦的Android Bootcamp 2016大會中,google也表示在Android 7.0 (也叫Android N)的權限隱私方面會進一步加強加固,比如SELinux,Memory safe language(還在research中)等等,在今年的5月18日至5月20日,google將推出Android N。話題扯遠了,繼續(xù)說Binder。

(4)從語言層面的角度
大家多知道Linux是基于C語言(面向過程的語言),而Android是基于Java語言(面向?qū)ο蟮恼Z句),而對于Binder恰恰也符合面向?qū)ο蟮乃枷?,將進程間通信轉(zhuǎn)化為通過對某個Binder對象的引用調(diào)用該對象的方法,而其獨特之處在于Binder對象是一個可以跨進程引用的對象,它的實體位于一個進程中,而它的引用卻遍布于系統(tǒng)的各個進程之中。可以從一個進程傳給其它進程,讓大家都能訪問同一Server,就像將一個對象或引用賦值給另一個引用一樣。Binder模糊了進程邊界,淡化了進程間通信過程,整個系統(tǒng)仿佛運行于同一個面向?qū)ο蟮某绦蛑?。從語言層面,Binder更適合基于面向?qū)ο笳Z言的Android系統(tǒng),對于Linux系統(tǒng)可能會有點“水土不服”。另外,Binder是為Android這類系統(tǒng)而生,而并非Linux社區(qū)沒有想到Binder IPC機制的存在,對于Linux社區(qū)的廣大開發(fā)人員,我還是表示深深佩服,讓世界有了如此精湛而美妙的開源系統(tǒng)。也并非Linux現(xiàn)有的IPC機制不夠好,相反地,經(jīng)過這么多優(yōu)秀工程師的不斷打磨,依然非常優(yōu)秀,每種Linux的IPC機制都有存在的價值,同時在Android系統(tǒng)中也依然采用了大量Linux現(xiàn)有的IPC機制,根據(jù)每類IPC的原理特性,因時制宜,不同場景特性往往會采用其下最適宜的。比如在Android OS中的Zygote進程的IPC采用的是Socket(套接字)機制,Android中的Kill Process采用的signal(信號)機制等等。而Binder更多則用在system_server進程與上層App層的IPC交互。

(5) 從公司戰(zhàn)略的角度
總所周知,Linux內(nèi)核是開源的系統(tǒng),所開放源代碼許可協(xié)議GPL保護,該協(xié)議具有“病毒式感染”的能力,怎么理解這句話呢?受GPL保護的Linux Kernel是運行在內(nèi)核空間,對于上層的任何類庫、服務、應用等運行在用戶空間,一旦進行SysCall(系統(tǒng)調(diào)用),調(diào)用到底層Kernel,那么也必須遵循GPL協(xié)議。而Android 之父 Andy Rubin對于GPL顯然是不能接受的,為此,Google巧妙地將GPL協(xié)議控制在內(nèi)核空間,將用戶空間的協(xié)議采用Apache-2.0協(xié)議(允許基于Android的開發(fā)商不向社區(qū)反饋源碼),同時在GPL協(xié)議與Apache-2.0之間的Lib庫中采用BSD證授權方法,有效隔斷了GPL的傳染性,仍有較大爭議,但至少目前緩解Android,讓GPL止步于內(nèi)核空間,這是Google在GPL Linux下 開源與商業(yè)化共存的一個成功典范。

有了這些鋪墊,我們再說說Binder的今世前緣

Binder是基于開源的 OpenBinder實現(xiàn)的,OpenBinder是一個開源的系統(tǒng)IPC機制,最初是由 Be Inc.** 開發(fā),接著由Palm, Inc.公司負責開發(fā),現(xiàn)在OpenBinder的作者在Google工作,既然作者在Google公司,在用戶空間采用Binder 作為核心的IPC機制,再用Apache-2.0協(xié)議保護,自然而然是沒什么問題,減少法律風險,以及對開發(fā)成本也大有裨益的,那么從公司戰(zhàn)略角度,Binder也是不錯的選擇。另外,再說一點關于OpenBinder,在2015年OpenBinder以及合入到Linux Kernel主線 3.19版本,這也算是Google對Linux的一點回饋吧。綜合上述5點,可知Binder是Android系統(tǒng)上層進程間通信的不二選擇。

https://www.zhihu.com/question/39440766/answer/89210950

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