前言
最近在研究Linux IO相关的知识，突然想起来Binder机制可以传递fd，但是没有仔细考虑过下面这个问题。
Client端fd和Server端fd，内核中指向两个的file结构体还是指向同一个file结构体？
一、两者的区别
1.1 有人可能会问：两者有什么区别？
区别大了，如果指向同一个file结构体，就意味的两个进程共享同一个f_pos读写指针。
1.2 f_pos读写指针是什么？
f_pos读写指针是用于记录当前文件读写的位置
举个例子：
假设一个文件1.txt的内容是"helloworld"。
进程A和进程B对应的fd指向同一个file，就会共享f_pos。
进程A先读5个字节，就会读到"hello"
进程B再读5个字节，就会读到"world"
二、Binder驱动源码
以下代码运行在Client端的线程，并且都在内核中
2.1 binder_translate_fd
static int binder_translate_fd(int fd,
struct binder_transaction *t,
struct binder_thread *thread,
struct binder_transaction *in_reply_to)
{
//获取Server端的binder_proc
struct binder_proc *target_proc = t->to_proc;
int target_fd;
struct file *file;
//获得Client端中fd对应的file结构体
file = fget(fd);
//获取Server端的一个空闲的target_fd
target_fd = task_get_unused_fd_flags(target_proc, O_CLOEXEC);
//将target_fd和file绑定
task_fd_install(target_proc, target_fd, file);//跳转2.2
//返回server端的fd，也就是target_fd
return target_fd;
}
2.2 task_fd_install
static void task_fd_install(
struct binder_proc *proc, unsigned int fd, struct file *file)
{
mutex_lock(&proc->files_lock);
if (proc->files)
__fd_install(proc->files, fd, file);//跳转2.3
mutex_unlock(&proc->files_lock);
}
2.3 __fd_install
void __fd_install(struct files_struct *files, unsigned int fd,
struct file *file)
{
//每一个进程关联着一个files_struct结构体
//files_struct结构体中有一个fdtable结构体
struct fdtable *fdt;
//获取files_struct中的fdtable
fdt = rcu_dereference_sched(files->fdt);
//fdtable保存了一个file指针数组fd
//将fd[fd]指向file结构体，这两个fd不同，前者表示指针数组，后者表示形参中int fd
rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], file);
}
整个关系如下图：
2.4 小结
从源码来看binder传输fd，指向同一个file结构体，共享同一个f_pos读写指针
三、写的Demo
3.1 Client端
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
private IBinder mSendFd;
private TextView mTxtSend;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mTxtSend = findViewById(R.id.txt_send);
mTxtSend.setOnClickListener(this);
ping();
writeFile();
}
//绑定Binder
private void ping() {
Intent intent = new Intent(this, RemoteService.class);
bindService(intent, new ServiceConnection() {
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
mSendFd = service;
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
}
}, Context.BIND_AUTO_CREATE);
}
//新建一个文件
private void writeFile() {
try {
String content = "helloworld";
File file = new File(this.getFilesDir().getPath() + "/" + "1.txt");
if (!file.exists()) {
file.createNewFile();
}
FileWriter fileWriter = new FileWriter(file.getAbsoluteFile());
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fileWriter);
bw.write(content);
bw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void onClick(View v) {
try {
FileDescriptor fd = readFile();
Parcel data = Parcel.obtain();
data.writeFileDescriptor(fd);
mSendFd.transact(1, data, null, 0);
} catch (Exception e) {
}
}
//读取5个字符
private FileDescriptor readFile() {
try {
FileDescriptor fd = Os.open(this.getFilesDir().getPath() + "/" + "1.txt", OsConstants.O_RDONLY, 0600);
byte[] buf = new byte[5];
Os.read(fd, buf, 0, buf.length);
Log.v("KobeWang3", "This is Client : " + new String(buf));
return fd;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
3.2 Server端
public class RemoteService extends Service {
@Nullable
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return new SendBinder();
}
public class SendBinder extends Binder {
@Override
protected boolean onTransact(int code, @NonNull Parcel data, @Nullable Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
if (code == 1) {
try {
FileDescriptor fd = data.readFileDescriptor().getFileDescriptor();
FileReader fileReader = new FileReader(fd);
BufferedReader bf = new BufferedReader(fileReader);
String str = bf.readLine();
Log.v("KobeWang3", "This is Server : " + str);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return true;
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
}
别忘了让RemoteService运行在其他进程
<service
android:name=".RemoteService"
android:exported="true"
android:process=":remote">
</service>
3.3 运行结果
果然结果和我们分析的一致
11747 11747 V KobeWang3: This is Client : hello
11810 11830 V KobeWang3: This is Server : world
四、ParcelFileDescriptor
ParcelFileDescriptor是android提供的，继承于Parcelable，可以在AIDL中直接使用。
4.1 用法
用java层File对象创建ParcelFileDescriptor
public static ParcelFileDescriptor open(File file, int mode) throws FileNotFoundException {
final FileDescriptor fd = openInternal(file, mode);
if (fd == null) return null;
return new ParcelFileDescriptor(fd);
}
private static FileDescriptor openInternal(File file, int mode) throws FileNotFoundException {
final int flags = FileUtils.translateModePfdToPosix(mode) | ifAtLeastQ(O_CLOEXEC);
int realMode = S_IRWXU | S_IRWXG;
if ((mode & MODE_WORLD_READABLE) != 0) realMode |= S_IROTH;
if ((mode & MODE_WORLD_WRITEABLE) != 0) realMode |= S_IWOTH;
final String path = file.getPath();
try {
return Os.open(path, flags, realMode);//重新open一次。
} catch (ErrnoException e) {
throw new FileNotFoundException(e.getMessage());
}
}
4.2 注意点
file1：java层File对象对应的fd1指向内核空间的file结构体
file2：ParcelFileDescriptor会根据path重新open，新建一个fd2指向内核空间新建的file结构体
虽然file1和file2指向同一个实体文件，但是两者的读写指针是独立的。
经过Binder通信传递ParcelFileDescriptor对象。Server端拿到的fd1指向的是file2。
假如Client端用java层File对象读文件，Server端拿到的ParcelFileDescriptor对应的fd1读写文件，两者并不会有任何影响。
五、为什么要学Linux Kernel
作为Java程序员出身我，其实对Linux Kernel并不熟悉，一年前，我开始努力尝试学习Linux Kernel，发现自己对很多上层的细节，有了更加深入的理解，我相信我继续努力学下去。
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