在 Android 進程間通信（IPC）中，Binder 之所以比傳統(tǒng)的 Socket、管道、共享內(nèi)存 更高效，主要得益于其 “一次拷貝” 機制。相比傳統(tǒng)的 兩次拷貝（用戶態(tài) ? 內(nèi)核態(tài) ? 用戶態(tài)），Binder 通過內(nèi)存映射（mmap） 技術，減少了一次數(shù)據(jù)復制，從而提高了 IPC 傳輸效率。

那么，Binder 的“一次拷貝”是如何實現(xiàn)的？本文將結(jié)合 流程圖 + 代碼解析，帶你徹底搞懂這個關鍵技術！??

1.Binder 通信數(shù)據(jù)拷貝流程

通常，進程間通信需要經(jīng)歷 發(fā)送進程 → 內(nèi)核 → 接收進程 這樣一個傳輸鏈路。我們先看一下常見的 兩次拷貝 方式，再看看 Binder 如何優(yōu)化為“一次拷貝”。

(1) 傳統(tǒng) IPC 的“兩次拷貝”

在 Socket 或管道等傳統(tǒng) IPC 方式中，數(shù)據(jù)需要 兩次拷貝：

1?? 發(fā)送進程 → 內(nèi)核態(tài)緩沖區(qū)（第一次拷貝）

2?? 內(nèi)核態(tài)緩沖區(qū) → 目標進程（第二次拷貝）

?? 數(shù)據(jù)傳輸流程圖（兩次拷貝）

圖片

 缺點：數(shù)據(jù)需要 兩次拷貝，會產(chǎn)生額外的 CPU 及內(nèi)存開銷

問題：如何減少一次拷貝，提高 IPC 傳輸效率？

(2) Binder 的“一次拷貝”優(yōu)化

Binder 發(fā)送進程（Client） 向 接收進程（Server） 發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù) 僅拷貝一次，避免傳統(tǒng) IPC 的 兩次拷貝（用戶態(tài) ? 內(nèi)核態(tài) ? 用戶態(tài)）。

??Step 1：發(fā)送進程 mmap 共享內(nèi)存

發(fā)送進程（Client） 通過 mmap() 在自己的用戶空間創(chuàng)建 Binder Buffer，這塊內(nèi)存由 Binder 驅(qū)動管理。

??Step 2：發(fā)送進程向 Binder 驅(qū)動發(fā)起請求

?? 發(fā)送進程（Client）向 Binder 驅(qū)動提交數(shù)據(jù)：

數(shù)據(jù)寫入 mmap 共享內(nèi)存

Binder 驅(qū)動解析目標進程

Binder 驅(qū)動查找 Server 的 mmap 共享區(qū)域

??Step 3：Binder 驅(qū)動將數(shù)據(jù)拷貝到目標進程的 mmap 共享區(qū)

?? 關鍵點：

Binder 驅(qū)動查找 Server 進程的 mmap 共享內(nèi)存

Binder 直接將數(shù)據(jù)拷貝到 Server 進程的共享 Buffer

Server 進程 直接 讀取共享 Buffer

?? 示意圖：

圖片

?? 優(yōu)化點：

只拷貝一次（Client → Server mmap），避免傳統(tǒng) IPC 需要兩次拷貝

Server 進程 無需額外拷貝，直接在 mmap 共享內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)

??Step 4：Server 讀取數(shù)據(jù)

?? Server 進程直接讀取 mmap 共享 Buffer，不需要額外拷貝：

2.一次拷貝的關鍵技術：Binder Buffer

Binder 之所以能做到“一次拷貝”，關鍵在于 Binder Buffer 機制。

?? 核心技術點：

? mmap 映射共享內(nèi)存：Binder 通過 mmap 預先在用戶空間 分配一塊共享緩沖區(qū)（Binder Buffer），讓數(shù)據(jù)可以在進程間直接拷貝。

? 物理頁共享：Binder 驅(qū)動在內(nèi)核中管理物理頁，把這塊緩沖區(qū)映射到不同進程的地址空間，實現(xiàn)跨進程訪問。

? 用戶態(tài)拷貝數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)直接從 發(fā)送進程 拷貝到 接收進程的映射緩沖區(qū)，不再經(jīng)過內(nèi)核緩沖區(qū)。

mmap 共享緩沖區(qū)示意圖

圖片

作用：這塊 mmap 共享內(nèi)存 讓多個進程能共享相同的物理內(nèi)存頁，避免了不必要的數(shù)據(jù)拷貝

關鍵點：數(shù)據(jù)不會進入內(nèi)核緩沖區(qū)，而是直接 從發(fā)送進程拷貝到接收進程

3.一次拷貝的核心實現(xiàn)（代碼解析）

Binder Buffer 的實現(xiàn)，主要涉及 mmap 共享內(nèi)存映射 + copy_from_user() 數(shù)據(jù)拷貝。

?? (1) 發(fā)送進程：申請 Binder Buffer

int binder_fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
size_t buffer_size = 128 * 1024; // 128 KB
mmap(NULL, buffer_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, binder_fd, 0);

通過 mmap() 分配一塊共享緩沖區(qū)，這塊緩沖區(qū)由 Binder 驅(qū)動管理

?? (2) 發(fā)送數(shù)據(jù)時：數(shù)據(jù)直接拷貝到目標進程的映射內(nèi)存

void binder_transact(int binder_fd, void* data, size_t len) {
    struct binder_write_read bwr;
    bwr.write_size = len;
    bwr.write_buffer = (uintptr_t)data;
    ioctl(binder_fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
}

binder_write_read 結(jié)構(gòu)體用于 指向共享緩沖區(qū)，內(nèi)核直接操作這個地址進行數(shù)據(jù)傳輸

?? (3) 內(nèi)核拷貝數(shù)據(jù)到目標進程（一次拷貝實現(xiàn)）

copy_from_user(mapped_buffer, user_buffer, size);

copy_from_user() 直接拷貝數(shù)據(jù)到目標進程的映射區(qū)域

4.總結(jié)：Binder 為什么比傳統(tǒng) IPC 高效？

? Binder 通過 mmap 共享內(nèi)存，避免兩次拷貝，提升 IPC 速度

? Binder 通過物理頁映射，讓數(shù)據(jù)直接在用戶空間共享

? 相比傳統(tǒng) IPC（Socket、管道），Binder 傳輸大塊數(shù)據(jù)時更加高效

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