Linux系統中(其他系統也是這樣)不同進程之間不允許直接操作或訪問另壹進程.也就是進程隔離.
為了保證用戶進程不能直接訪問內核,操作系統從邏輯上將虛擬空間劃分為用戶空間和內核空間.內核程序運行在內核空間(kernel space),應用程序運行在用戶空間(user space).為了安全,他們之間是隔離的,即使用戶程序奔潰了,也不會影響內核.內核空間數據是可以***享的,用戶空間不可以.
用戶空間訪問內核空間只能通過系統調用,系統調用是用戶空間訪問內核空間的唯壹方式,保證所有資源訪問在內核控制下,避免了用戶對系統資源的越權訪問,提高了系統安全性和穩定性.
copy_from_user:將用戶空間數據拷貝到內核空間
copy_to_user:將內核空間數據拷貝到用戶空間
由於用戶進程不能直接訪問硬件地址,所以系統提供了壹種機制:內存映射(Memory Map).在Linux中通過調用函數mmap實現內存映射,將用戶空間壹塊內存地址映射到內核空間.映射關系建立後,對用戶空間內存的修改可以反應到內核空間.內存映射可減少拷貝次數.
如果沒有內存映射,用戶進程需要訪問硬盤文件時,需要在內核空間創建壹片頁緩存,將硬盤文件數據拷貝到頁緩存然後用戶進程在拷貝頁緩存數據,需要兩次拷貝.通過內存映射後硬盤文件可以和內核的虛擬內存直接映射,減少壹次拷貝.
如圖
inter-process-communication進程間通信,指進程間交換數據的過程.
Linux提供了很多進程間通訊的機制,主要有管道(pipe)、消息隊列(Message)、信號(sinal)、信號量(semophore)、套接字(socket)等
內核程序在內核空間分配並開辟壹塊內核緩沖區,發送進程將數據通過copy_from_user拷貝到內核空間的數據緩沖區,內核空間通過copy_to_user將數據拷貝到接收進程,這樣就實現了壹次進程間通信.如圖
Linux的IPC機制有兩個問題:
1.數據通過用戶空間->內核空間->用戶空間,經過兩次拷貝,效率不高
2.接收進程無法預先知道數據大小,只能盡可能大創建數據緩沖區,或通過api消息頭獲取消息體的大小,浪費了空間或時間.
Android進程間通信通過Binder實現,下面介紹Binder機制通信原理,為什麽是Binder
內核程序創建壹個數據接收緩存區,同時創建壹個內核緩沖區.並建立內核緩沖區和數據接收緩沖區內存映射,以及數據內核緩沖區和接收進程用戶空間的映射關系.發送進程通過copy_from_user將數據拷貝到內核數據接收緩沖區,因為內核數據接收緩沖區和內核緩沖區以及接收進程用戶空間存在映射關系,相當於將數據發送到了接收進程.完成了壹次進程間通信.如圖
Binder機制是c/s架構的,由Client、server、ServiceManager和Binder組成.client、server和serviceManager都是獨立的進程,由於Linux進程隔離的原因,所以需要借助Binder進行通信.
Binder通信主要有三個步驟:註冊服務、獲取服務、使用服務.如下圖
從上壹條Binder實現原理示例圖中可以看到,Binder可分為Java Binder、Native Binder和Kernal Binder.應用開發需要了解Java Binder和Navive Binder.這裏只介紹Binder基本原理.具體可查看文章結尾的鏈接.
感謝
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