Android为什么采用Binder机制
Android采用Binder作为IPC机制有什么优点?
首先我们为您先来概括性地说说Linux现有的所有进程间IPC方式:
管道:管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。在创建时分配一个page大小的内存,缓存区大小比较有限。
消息队列:消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。但是信息复制两次,额外的CPU消耗;不合适频繁或信息量大的通信;
共享内存:无须复制,共享缓冲区直接付附加到进程虚拟地址空间,速度快。但进程间的同步问题操作系统无法实现,必须各进程利用同步工具解决,使用较为复杂。
套接字(socket):作为更通用的接口,传输效率低,主要用于不通机器或跨网络的通信;
信号量:常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
信号: 不适用于信息交换,更适用于进程中断控制,比如非法内存访问,杀死某个进程等;
Android的内核也是基于Linux内核,为何不直接采用Linux现有的进程IPC方案呢?下面我们来回答
1)从性能的角度
数据拷贝次数:Binder数据拷贝只需要一次,管道、消息队列、Socket都需要2次,而共享内存方式一次内存拷贝都不需要。从性能角度看,Binder性能仅次于共享内存。
2)从稳定性的角度
Binder是基于C/S架构的,简单解释下C/S架构,是指客户端(Client)和服务端(Server)组成的架构,Client端有什么需求,直接发送给Server端去完成,架构清晰明朗,Server端与Client端相对独立,稳定性较好;而共享内存实现方式复杂,没有客户与服务端之别,需要充分考虑到访问临界资源的并发同步问题,否则可能会出现死锁等问题;从这稳定性角度看,Binder架构优越于共享内存。
3)从安全的角度
传统Linux IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID,从而无法鉴别对方身份;而Android作为一个开放的开源体系,拥有非常多的开发平台,App来源甚广,因此手机的安全显得额外重要;对于普通用户,绝不希望从App商店下载偷窥隐射数据、后台造成手机耗电等等问题,传统Linux IPC无任何保护措施,完全由上层协议来确保。
Android为每个安装好的应用程序分配了自己的UID,故进程的UID是鉴别进程身份的重要标志,前面提到C/S架构,Android系统中对外只暴露Client端,Client端将任务发送给Server端,Server端会根据权限控制策略,判断UID/PID是否满足访问权限,目前权限控制很多时候是通过弹出权限询问对话框,让用户选择是否运行。
Android 6.0,也称为Android M,在6.0之前的系统是在App第一次安装时,会将整个App所涉及的所有权限一次询问,只要留意看会发现很多App根本用不上通信录和短信,但在这一次性权限权限时会包含进去,让用户拒绝不得,因为拒绝后App无法正常使用,而一旦授权后,应用便可以胡作非为。
针对这个问题,google在Android M做了调整,不再是安装时一并询问所有权限,而是在App运行过程中,需要哪个权限再弹框询问用户是否给相应的权限,对权限做了更细地控制,让用户有了更多的可控性,但同时也带来了另一个用户诟病的地方,那也就是权限询问的弹框的次数大幅度增多。
对于Android M平台上,有些App开发者可能会写出让手机异常频繁弹框的App,企图直到用户授权为止,这对用户来说是不能忍的,用户最后吐槽的可不光是App,还有Android系统以及手机厂商,有些用户可能就跳果粉了,这还需要广大Android开发者以及手机厂商共同努力,共同打造安全与体验俱佳的Android手机。
Android中权限控制策略有SELinux等多方面手段,下面列举从Binder的一个角度的权限控制:
传统IPC 只能由用户在数据包里填入UID/PID;另外,可靠的身份标记只有由IPC机制本身在内核中添加。其次传统IPC访问接入点是开放的,无法建立私有通道。从安全角度,Binder的安全性更高。
4)从语言层面的角度
大家多知道Linux是基于C语言(面向过程的语言),而Android是基于Java语言(面向对象的语句),而对于Binder恰恰也符合面向对象的思想,将进程间通信转化为通过对某个Binder对象的引用调用该对象的方法,而其独特之处在于Binder对象是一个可以跨进程引用的对象,它的实体位于一个进程中,而它的引用却遍布于系统的各个进程之中。可以从一个进程传给其它进程,让大家都能访问同一Server,就像将一个对象或引用赋值给另一个引用一样。
Binder模糊了进程边界,淡化了进程间通信过程,整个系统仿佛运行于同一个面向对象的程序之中。从语言层面,Binder更适合基于面向对象语言的Android系统,对于Linux系统可能会有点“水土不服”。
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