Linux系统——机制策略（一）

机制策略（一）

形而上谓之道；
形而下谓之器； ————易经

LinuxUnix设计理念提供的一种机制不是策略：
1、如果说机制是一种框架，那么，策略就是填充框架的一个个具体实施。机制提供的就是一种开放而宽松的环境，
而策略就是在这个环境下赖以生存的生命个体。

2、一个系统调用的执行机制：
（1）库函数以及应用程序怎样使用系统调用，内核不关心，内核只和系统调用打交道，而且是实现系统调用的大场景；
（2）系统调用抽象出来用于完成某种特点目的的函数，至于这些函数怎样用，不是内核所关心的；所以Linux内核只提
供机制框架，而不提供具体的解决策略。这就跟C语言类似，使其在编程时可以更加的灵活，但这明显提高了编程要求，
不但要求程序员自己考虑需要使用哪种系统调用，还有当使用某个API函数实现功能时需要考虑细节上的东西，因为由
系统提供的API接口函数是抽象出来用于完成某种特点目的的函数只实现了粗框架，针对各种的应用场景需要调用者自
己考虑；

3、为了隐藏差异性，使用了VFS虚拟系统机制：总体上说 Linux 下的文件系统主要可分为三大块：
一是上层的文件系统的系统调用，二是虚拟文件系统 VFS(Virtual Filesystem Switch)，三是挂载到 VFS 中的各
实际文件系统，例如 ext2，jffs 等。
VFS是一种软件机制，也许称它为 Linux 的文件系统管理者更确切点，与它相关的数据结构只存在于物理内存当中；
每次系统初始化期间，Linux都首先要在内存当中构造一棵 VFS的目录树(在 Linux的源代码里称之为 namespace)，实际
上便是在内存中建立相应的数据结构。VFS 中的各目录其主要用途是用来提供实际文件系统的挂载点，当然在 VFS 中也
会涉及到文件级的操作。VFS主要目的是实现各种系统之间的差异，使接口统一；

4、操作系统执行机制：
OS本质————首先是管理者（管理硬件资源，提高效率）；还是服务者（提供各种服务，方便用户）；但归根结底是执行者；

执行用户程序————进程机制；为用户服务；
程序的执行机制-进程；

响应中断————中断机制；为外设服务；Linux把系统调用、异常、和外部中断纳入统一的框架处理；
中断服务程序的执行机制-中断信号触发；
中断下半部的执行机制-softirq，tasklet，工作队列；

执行系统调用————软中断机制；
系统调用的执行-软中断（int $0x80触发）；

执行内核线程————线程机制；为操作系统自身服务；
内核函数的执行机制-线程；

5、android框架：
android
dalvik VM
Linux
android进程间通信机制：
从Linux的概念空间中，Android的设计Activity托管在不同的的进程，Service也都是托管在不同的进程，不同进程
间的Activity,Service之间要交换数据属于IPC。Binder就是为了Activity通讯而设计的一个轻量级的IPC框架。
从一般的概念来讲，Android设计者在Linux内核中设计了一个叫做Binder的设备文件，专门用来进行Android的数据
交换。所有从数据流来看Java对象从Java的VM空间进入到C++空间进行了一次转换，并利用C++空间的函数将转换过的对
象通过driver/binder设备传递到服务进程，从而完成进程间的IPC。这个过程可以用下图来表示。
这里数据流有几层转换过程：
（1） 从JVM空间传到c++空间，这个是靠JNI使用ENV来完成对象的映射过程。
（2） 从c++空间传入内核Binder设备，使用ProcessState类完成工作。
（3） Service从内核中Binder设备读取数据。
android设计者需要利用面向对象的技术设计一个框架来屏蔽掉这个过程。

android核心机制binder：
Android构建在Linux上面，但在IPC（进程间）机制上，没有利用Linux提供IPC机制，而是自己实现了一套轻量级的
IPC机制——binder机制。并且Android Binder机制之上，Android框架提供了一套封装，可以实现对象代理（在本地进程
中代理远程进程的对象）。
Android系统Binder机制的总管是Service Manager，所有的Server（System Server）都需要向他注册，应用程序需
要向其查询相应的服务。可见其作用是多么的重要，所以本文首先介绍Service Manager。

Android为了是Binder机制容易使用，对Binder机制进行了抽象，定义了IBinder接口，该接口在C/C++和Java层都有
定义。IBinder定义了一套使用Binder机制使用和实现客户程序和服务器的通讯协议。可以理解如下定义：
1、向Android注册的Service也必须是IBinder（继承扩展IBinder接口）对象。后续文章中我们讨论Service的时候
我们会介绍到这方面的内容。
2、客户端得到Service代理对象也必须定义成IBinder（继承扩展IBinder接口）对象。这也是为什么BpBinder就是
继承自IBinder。
3、客户端发送请求给服务器端，将Service代理对象IBinder接口的transact方法。
4、Android系统Binder机制将负责把用户的请求，调用Service对象IBinder接口的onTransact方法。具体实现我们
将在以后介绍Service的时候讨论。

典型的Binder应用模式：
1、客户端通过某种方式（后文会详细介绍）得到服务器端的代理对象。从客户端角度看来代理对象和他的本地对象没有什么差别。它可以像其他本地对象一样调用其方法，访问其变量。
2、客户端通过调用服务器代理对象的方法向服务器端发送请求。
3、代理对象把用户请求通过Android内核（Linux内核）的Binder驱动发送到服务器进程。
4、服务器进程处理用户请求，并通过Android内核（Linux内核）的Binder驱动返回处理结果给客户端的服务器代理对象。
5、客户端收到服务器端的返回结果。

Binder机制的组成：
1、Binder驱动
binder是内核中的一个字符驱动设备位于：/dev/binder。这个设备是Android系统IPC的核心部分，客户端的服
务代理用来通过它向服务器（server）发送请求，服务器也是通过它把处理结果返回给客户端的服务代理对象。我们
只需要知道它的功能就可以了，本文我们的重点不在这里，所以后面不会专门介绍这部分。如果想深入了解的话，请
研究内核源码中的binder.c。
2、Service Manager
负责管理服务。对应于第一步中，客户端需要向Service Manager来查询和获得所需要服务。服务器也需要向
Service Manager注册自己提供的服务。可以看出Service Manager是服务的大管家。
3、服务（Server）
需要强调的是这里服务是指的是System Server，而不是SDK server，请参考《（转）高焕堂——Android框架底层
结构知多少？》关于两种Server的介绍（其实应该是三种，丢掉了init调用的server，在init.rc中配置）。
4、客户端
一般是指Android系统上面的应用程序。它可以请求Server中的服务。
5、对象代理
是指在客户端应用程序中生成的Server代理（proxy）。从应用程序角度看代理对象和本地对象没有差别，都可以
调用其方法，方法都是同步的，并且返回相应的结果。