Android - Ashmem驱动

以下资料摘录整理自老罗的Android之旅博客，是对老罗的博客关于Android底层原理的一个抽象的知识概括总结（如有错误欢迎指出）（侵删）：
http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/8923485
http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/12957169

 整理by Doing

 

匿名共享内存子系统Ashmem（Anonymous Shared Memory）：

        主体是以驱动程序的形式实现在内核空间的，同时，在系统运行时库层和应用程序框架层提供了访问接口，其中，在系统运行时库层提供了C/C++调用接口，而在应用程序框架层提供了Java调用接口。应用程序框架层的Java调用接口是通过JNI方法来调用系统运行时库层的C/C++调用接口，最后进入到内核空间的Ashmem驱动程序去。

        我们在这里举一个例子：一个名为Ashmem的应用程序，它包含了一个Server端和一个Client端实现，其中，Server端是以Service的形式实现的，在这里Service里面，创建一个匿名共享内存文件，而Client是一个Activity，这个Activity通过Binder进程间通信机制获得前面这个Service创建的匿名共享内存文件的句柄，从而实现共享。在Android应用程序框架层，提供了一个MemoryFile接口来封装了匿名共享内存文件的创建和使用，它实现在frameworks/base/core/java/android/os/MemoryFile.java文件中。Server端是通过MemoryFile类来创建匿名共享内存文件，Client获得这个匿名共享内存文件的句柄。

 

匿名共享内存子系统Ashmem：

• 能够辅助Linux内核的内存管理系统来有效地管理不再使用的内存块

    Ashmem驱动程序实现：创建（open）、映射（mmap）、读写（read/write）以及锁定和解锁（pin/unpin）

    Ashmem驱动程序不提供read和write文件操作，进程若要访问这个共享内存，必须要把这个设备文件映射到自己的进程空间中，然后进行直接内存访问。MemoryFile的匿名共享内存读写操作都是通过JNI方法来实现的，读操作和写操作的JNI方法分别是native_read和native_write。

• 通过Binder进程间通信机制来实现进程间的内存共享：

    在Linux系统中，文件描述符其实就是一个整数，它是用来索引进程保存在内核空间的打开文件数据结构的，而且，这个文件描述符只是在进程内有效，也就是说，在不同的进程中，相同的文件描述符的值，代表的可能是不同的打开文件，既然是这样，把Server进程中的文件描述符传给Client进程，似乎就没有用了，但是不用担心，在传输过程中，Binder驱动程序会帮我们处理好一切，保证Client进程拿到的文件描述符是在本进程中有效的，并且它指向就是Server进程创建的匿名共享内存文件。

    可以通过Binder IPC在进程间进行传递和共享 – flat_binder_object(BINDER_TYPE_FD)。

    Binder驱动对类型BINDER_TYPE_FD 的Binder对象(flat_binder_object)的 处理：

1. 在源进程中找到对应的struct file结构体
2. 将上述struct file结构体 保存在目标进程的打开文件列表中
3. 构造一个类型为BINDER_TYPE_FD的flat_binder_object
4. 将上述flat_binder_object发送给目标进程

 

 

Ashmem进程间共享原理--文件、文件结构体、文件描述符的关系：

 

Ashmem进程间共享原理--两个在不同进程中的文件描述符对应同一个指向设备文件/dev/ashmem的文件结构体：

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句柄（handle）：

    在程序设计中，句柄（handle）是一种特殊的智能指针。当一个应用程序要引用其他系统（如数据库、操作系统）所管理的内存块或对象时，就要使用句柄。     句柄与普通指针的区别在于，指针包含的是引用对象的内存地址，而句柄则是由系统所管理的引用标识，该标识可以被系统重新定位到一个内存地址上。这种间接访问对象的模式增强了系统对引用对象的控制（封装）。通俗的说就是我们调用句柄就是调用句柄所提供的服务，即句柄已经把它能做的操作都设定好了，我们只能在句柄所提供的操作范围内进行操作，但是普通指针的操作却多种多样，不受限制。

 

文件描述符：

    文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。（在程序设计中，一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。但是文件描述符这一概念往往只适用于UNIX、Linux这样的操作系统。）