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liangkz_梁开祝
发布于 2022-9-24 14:06
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OHOS标准系统的IPC和RPC代码解读–1–概述
梁开祝 2022.09.24
:::
本想接着前文《OHOS标准系统的SAMGR代码解读》继续分析dmsfwk组件的实现细节，但发现涉及太多的IPC/RPC的内容了，如果对OHOS的IPC/RPC没有足够的理解，很难把dmsfwk组件理解透彻，因此我花了点时间，先整理了一下IPC/RPC相关的代码和部分流程，作为理解SAMGR相关组件的预备知识。
IPC/RPC的代码仓库，在OHOS 3.1分支上，分为ipc和ipc_lite两个仓库，在master分支上，ipc_lite仓库已经合并到ipc仓库中，因此本文在整理ipc仓库代码目录树结构时，是以当前的master分支代码为准整理的。
但由于我当前工作主要还是在OHOS 3.1分支上，所以在后面整理相关的流程图或数据结构关系图时，还是基于3.1分支代码进行的（待930版本发布后再确认是否更新到930版本）。
1.整理代码目录树结构（基于master分支）
在Linux命令行下进入 //foundation/communication/ipc/ 目录，通过tree命令将目录树结构打印出来并重定向到文本文件中。为减少干扰，直接去除test相关的目录和文件，再酌情微调一下部分目录和文件的位置。重点阅读剩下的几个BUILD.gn文件，结合几类系统分别整理BUILD.gn中的编译目标，尽可能地挖掘有用信息（后继在深入理解代码时也可以对该目录树结构补充新的信息）。
目前我整理出来的信息大概如下：
# 系统类型：Lite类型系统（a-LiteM、b-LiteA、c-LiteL）、STD系统
# Lite类型系统的编译目标：
#【0】shared_library("rpc_log")，LiteM系统该文件直接编译进2.1中。
# 【Lite类型系统：LOG_DOMAIN 0xD001518，LOG_TAG "IPCRPC"】
# 【 STD类型系统：ipc_debug.h、log_tags.h】
#【1】静态或动态library("rpc_adapter")【简单：RpcGetPid()/RpcGetUid()的适配】
# 【1.1】static_library("rpc_adapter")，LiteM系统依赖该库
# 【1.2】shared_library("rpc_adapter")，LiteA+LiteL小型系统依赖该库
#【2】静态或动态library("rpc_manager")
# 【2.1】static_library("rpc_manager")，LiteM系统依赖该库
# 【2.2】shared_library("rpc_manager")，LiteA编译该库为空实际不依赖，LiteL小型系统依赖该库
#【3】静态或动态library("dbinder")
# 【3.1】static_library("dbinder")，LiteM系统依赖该库
# 【3.2】shared_library("dbinder")，LiteA小型系统不依赖该库，LiteL小型系统依赖该库
#【4】shared_library("ipc_single")，LiteM系统不依赖该库，LiteA和LiteL小型系统依赖该库
# STD系统的编译目标：
#【10】ohos_shared_library("ipc_core") 【包含本地设备内的IPC，以及与dbinder相关的基础功能】
#【11】ohos_shared_library("ipc_single")【有定义CONFIG_IPC_SINGLE，完全是本地设备内的IPC】
#【12】ohos_shared_library("libdbinder")【dbinder，与RPC相关的功能实现】
#【13】ohos_shared_library("rpc") 【rpc_js接口】
# 依赖关系：
#LiteM:依赖【 1.1+2.1+3.1 】(0-直接编译到2.1中)
#LiteA:依赖【0+1.2+ 4】(2-编译为空实际不依赖，3-不依赖)
#LiteL:依赖【0+1.2+2.2+3.2+4】
#STD :依赖【10+11+12】+【13】
# 目录树结构
//foundation/communication/ipc/
├── bundle.json
├── BUILD.gn #定义ipc_components：STD系统依赖【10+11+12】，Lite系统依赖【interfaces/innerkits/c:rpc】
├── interfaces #接口部分，整理编译目标和依赖关系
│ ├── innerkits
│ │ │ # Lite类型系统组件
│ │ ├── c
│ │ │ ├── BUILD.gn #Lite系统专用的组件【lite_component("rpc")】
│ │ │ │ #LiteM:依赖【 1.1+2.1+3.1 】(0-直接编译到2.1中)
│ │ │ │ #LiteA:依赖【0+1.2+ 4】(2-编译为空实际不依赖，3-不依赖)
│ │ │ │ #LiteL:依赖【0+1.2+2.2+3.2+4】
│ │ │ ├── dbinder #distributed binder for Lite
│ │ │ │ ├── BUILD.gn #【3.1】和【3.2】
│ │ │ │ └── include/dbinder_service.h
│ │ │ └── ipc
│ │ │ ├── BUILD.gn #【2.1】和【2.2】
│ │ │ └── include
│ │ │ ├── ipc_skeleton.h
│ │ │ ├── rpc_errno.h
│ │ │ └── serializer.h
│ │ │
│ │ │ # STD系统专用的组件【10】【11】【12】【13】
│ │ ├── ipc_core
│ │ │ ├── BUILD.gn #【10】ohos_shared_library("ipc_core")
│ │ │ └── include
│ │ │ ├── ipc_file_descriptor.h
│ │ │ ├── ipc_object_proxy.h
│ │ │ ├── ipc_object_stub.h
│ │ │ ├── ipc_skeleton.h
│ │ │ ├── ipc_types.h
│ │ │ ├── iremote_broker.h
│ │ │ ├── iremote_object.h
│ │ │ ├── iremote_proxy.h
│ │ │ ├── iremote_stub.h
│ │ │ ├── jni_help.h
│ │ │ ├── message_option.h
│ │ │ ├── message_parcel.h
│ │ │ └── peer_holder.h
│ │ ├── ipc_single/BUILD.gn #【11】ohos_shared_library("ipc_single") + CONFIG_IPC_SINGLE
│ │ └── libdbinder # distributed binder for STD
│ │ ├── BUILD.gn #【12】ohos_shared_library("libdbinder")依赖【10】
│ │ └── include
│ │ ├── dbinder_service.h
│ │ ├── dbinder_service_stub.h
│ │ └── rpc_system_ability_callback.h
│ └── kits
│ ├── bundle.json # RPC napi for js
│ └── js/napi/BUILD.gn #【13】ohos_shared_library("rpc") 依赖【10】
│
│ #工具部分【Lite类型系统在用，STD系统不用】
├── utils
│ ├── include
│ │ ├── log_tags.h # LOG_ID_COMMUNICATION 以及子模块的LOG_ID定义
│ │ └── rpc_session_handle.h
│ └── src/rpc_session_handle.c #【a+c】
│
│ # IPC/RPC的框架实现代码
├── ipc
│ └── native
│ │ #Lite类型系统的IPC框架代码
│ ├── c
│ │ ├── adapter
│ │ │ ├── access_token
│ │ │ │ ├── include/access_token_adapter.h
│ │ │ │ └── src/access_token_adapter.c #【STD】【只有STD系统的[10][11]编译该文件，Lite类型系统不编译】
│ │ │ ├── BUILD.gn #【1】单独编译 rpc_os_adapter.c 源文件
│ │ │ ├── include
│ │ │ │ ├── rpc_bytrace.h
│ │ │ │ └── rpc_os_adapter.h
│ │ │ ├── Linux/rpc_os_adapter.c #【1.2】【b+c】
│ │ │ └── Liteos_m/rpc_os_adapter.c #【1.1】【a】
│ │ ├── ipc
│ │ │ ├── include
│ │ │ │ ├── ipc_invoker.h
│ │ │ │ └── ipc_types.h
│ │ │ └── src
│ │ │ ├── linux
│ │ │ │ ├── include/sys_binder.h
│ │ │ │ ├── ipc_invoker.c #【c】
│ │ │ │ └── serializer_inner.c #【c】
│ │ │ ├── liteos_a
│ │ │ │ ├── include/lite_ipc.h
│ │ │ │ ├── ipc_invoker.c #【b】
│ │ │ │ └── serializer_inner.c #【b】
│ │ │ └── liteos_m
│ │ │ ├── ipc_invoker.c #【a】
│ │ │ └── serializer_inner.c #【a】
│ │ ├── manager
│ │ │ ├── include
│ │ │ │ ├── ipc_process_skeleton.h
│ │ │ │ ├── ipc_skeleton_pri.h
│ │ │ │ ├── ipc_thread_pool.h
│ │ │ │ ├── iremote_invoker.h
│ │ │ │ ├── rpc_log.h
│ │ │ │ ├── rpc_types.h
│ │ │ │ └── serializer_inner.h
│ │ │ └── src
│ │ │ ├── ipc_process_skeleton.c #【a+b+c】公共部分5个文件
│ │ │ ├── ipc_skeleton.c #【a+b+c】公共部分5个文件
│ │ │ ├── ipc_thread_pool.c #【a+b+c】公共部分5个文件
│ │ │ ├── iremote_invoker.c #【a+b+c】公共部分5个文件
│ │ │ ├── serializer.c #【a+b+c】公共部分5个文件
│ │ │ └── rpc_log.c #【a】编译在【2.1】，【b+c】LiteA+LiteL单独编译出【0】
│ │ └── rpc
│ │ ├── include
│ │ │ ├── dbinder_invoker.h
│ │ │ ├── rpc_feature_set.h
│ │ │ ├── rpc_process_skeleton.h
│ │ │ └── rpc_trans_callback.h
│ │ ├── ipc_adapter
│ │ │ ├── include
│ │ │ │ ├── ipc_proxy_inner.h
│ │ │ │ └── ipc_stub_inner.h
│ │ │ ├── mini
│ │ │ │ ├── ipc_proxy_inner.c #【a】
│ │ │ │ └── ipc_stub_inner.c #【a】
│ │ │ └── small
│ │ │ ├── ipc_proxy_inner.c #【c】
│ │ │ └── ipc_stub_inner.c #【c】
│ │ ├── src
│ │ │ ├── dbinder_invoker.c #【a+c】
│ │ │ ├── rpc_feature_set.c #【STD】【只有STD系统的[10]编译该文件，Lite类型系统不编译】
│ │ │ ├── rpc_process_skeleton.c #【a+c】
│ │ │ ├── rpc_process_skeleton_virtual.c #【b+c】
│ │ │ └── rpc_trans_callback.c #【a+c】
│ │ └── trans_adapter
│ │ ├── include
│ │ │ ├── rpc_softbus_trans.h
│ │ │ └── rpc_trans.h
│ │ └── src
./ipc/test/rpc/socket_trans/src/rpc_socket_trans.c #【c】因为enable_socket_trans[true]用socket而不用softbus
│ │ ├── rpc_softbus_trans.c #【a】如果enable_socket_trans[false]，则这里【+c】用softbus而不用socket
│ │ └── rpc_trans.c #【a+c】
│ │
│ │ # STD系统的IPC框架代码
│ └── src
│ ├── core
│ │ ├── include
│ │ │ ├── buffer_object.h
│ │ │ ├── comm_auth_info.h
│ │ │ ├── databus_session_callback.h
│ │ │ ├── dbinder_callback_stub.h
│ │ │ ├── dbinder_error_code.h
│ │ │ ├── dbinder_session_object.h
│ │ │ ├── ipc_debug.h
│ │ │ ├── ipc_process_skeleton.h
│ │ │ ├── ipc_thread_pool.h
│ │ │ ├── ipc_thread_skeleton.h
│ │ │ ├── ipc_workthread.h
│ │ │ └── stub_refcount_object.h
│ │ └── source
│ │ ├── buffer_object.cpp
│ │ ├── comm_auth_info.cpp
│ │ ├── databus_session_callback.cpp
│ │ ├── dbinder_callback_stub.cpp
│ │ ├── dbinder_session_object.cpp
│ │ ├── ipc_file_descriptor.cpp
│ │ ├── ipc_object_proxy.cpp
│ │ ├── ipc_object_stub.cpp
│ │ ├── ipc_process_skeleton.cpp
│ │ ├── ipc_skeleton.cpp
│ │ ├── ipc_thread_pool.cpp
│ │ ├── ipc_thread_skeleton.cpp
│ │ ├── ipc_workthread.cpp
│ │ ├── iremote_broker.cpp
│ │ ├── iremote_object.cpp
│ │ ├── message_option.cpp
│ │ ├── message_parcel.cpp
│ │ ├── peer_holder.cpp
│ │ └── stub_refcount_object.cpp
│ ├── mock
│ │ ├── include
│ │ │ ├── binder_connector.h
│ │ │ ├── binder_debug.h
│ │ │ ├── binder_invoker.h
│ │ │ ├── dbinder_base_invoker.h
│ │ │ ├── dbinder_databus_invoker.h
│ │ │ ├── hitrace_invoker.h
│ │ │ ├── invoker_factory.h
│ │ │ ├── invoker_rawdata.h
│ │ │ ├── iremote_invoker.h
│ │ │ └── sys_binder.h
│ │ └── source
│ │ ├── binder_connector.cpp
│ │ ├── binder_debug.cpp
│ │ ├── binder_invoker.cpp
│ │ ├── hitrace_invoker.cpp
│ │ ├── invoker_factory.cpp
│ │ ├── nvoker_rawdata.cpp
│ │ └── idbinder_databus_invoker.cpp
│ ├── jni
│ │ ├── include
│ │ │ ├── jni_helper.h
│ │ │ ├── jni_remote_object.h
│ │ │ ├── ohos_rpc_message_option.h
│ │ │ ├── ohos_rpc_message_parcel.h
│ │ │ └── ohos_rpc_remote_object.h
│ │ └── source
│ │ ├── jni_helper.cpp
│ │ ├── ohos_rpc_message_option.cpp
│ │ ├── ohos_rpc_message_parcel.cpp
│ │ └── ohos_rpc_remote_object.cpp
│ └── napi
│ ├── include
│ │ ├── napi_ashmem.h
│ │ ├── napi_message_option.h
│ │ ├── napi_message_parcel.h
│ │ └── napi_remote_object.h
│ └── src
│ ├── napi_ashmem.cpp
│ ├── napi_message_option.cpp
│ ├── napi_message_parcel.cpp
│ ├── napi_remote_object.cpp
│ └── napi_rpc_native_module.cpp
│
│ # dbinder服务的实现代码【又分Lite类型系统和STD系统】
└── services
└── dbinder
│ # Lite类型系统的dbinder服务的实现代码【LiteA系统不走dbinder】
├── c
│ ├── include
│ │ ├── dbinder_service_inner.h
│ │ ├── dbinder_stub.h
│ │ ├── dbinder_trans_callback.h
│ │ └── dbinder_types.h
│ ├── ipc_adapter
│ │ ├── include/dbinder_ipc_adapter.h
│ │ ├── mini/dbinder_ipc_adapter.c #【a】
│ │ └── small/dbinder_ipc_adapter.c #【c】
│ └── src
│ ├── dbinder_service.c #【a+c】
│ ├── dbinder_stub.c #【a+c】
│ └── dbinder_trans_callback.c #【a+c】
│
│ # STD系统的dbinder服务的实现代码
└── dbinder_service #【12】ohos_shared_library("libdbinder")
├── include
│ ├── dbinder_death_recipient.h
│ ├── dbinder_log.h
│ ├── dbinder_remote_listener.h
│ └── dbinder_sa_death_recipient.h
└── src
├── dbinder_death_recipient.cpp
├── dbinder_sa_death_recipient.cpp
├── dbinder_service.cpp
├── dbinder_service_stub.cpp
└── socket/dbinder_remote_listener.cpp
从上面的整理可以看出，Lite类型系统和STD系统，各有一套自己的IPC/RPC的实现代码。因为当前目标是要研究标准系统的dmsfwk组件（和samgr等其他组件），所以我们当前的重点是上文中的编译目标【10】【11】【12】。
通过对比【10-ipc_core】和【11-ipc_single】两个编译目标的BUILD.gn文件，可以认为【11】是【10】的子集，因为：
- 目标【10】没有定义CONFIG_IPC_SINGLE，目标【11】是有定义的。在部分共用的源代码文件中，有使用 #ifndef CONFIG_IPC_SINGLE 控制的代码，是目标【10】专用的。
- 目标【10】比目标【11】多编译几个文件，是与DBinder、DataBus相关的，用于RPC。
目前还没有非常确定【10】【11】各自的应用场景有多大的差别，但我的理解偏向于Stub/Server端多依赖【10】，而Proxy/Client端多依赖【11】，或者分布式SA多依赖【10】，普通SA多依赖【11】（有待后面有更多的理解后确认）。
不管怎样，【10】和【11】两个目标的代码是共用的，都属于IPC范畴，可以一并阅读理解。【12】则属于RPC范围，再单独阅读理解。至于Lite类型系统的编译目标，待以后有空研究的时候再补充相关总结。
2.基于Binder驱动的IPC（基于3.1 Release分支）
ipc组件根目录下的README.md文件中有提到：
IPC（Inter-Process Communication）与RPC（Remote Procedure Call）机制用于实现跨进程通信，不同的是前者使用Binder驱动，用于设备内的跨进程通信，而后者使用软总线驱动，用于跨设备跨进程通信。IPC和RPC通常采用客户端-服务器（Client-Server）模型，服务请求方（Client）可获取提供服务提供方（Server）的代理 （Proxy），并通过此代理读写数据来实现进程间的数据通信。通常，系统能力（System Ability）Server侧会先注册到系统能力管理者（System Ability Manager，缩写SAMgr）中，SAMgr负责管理这些SA并向Client提供相关的接口。Client要和某个具体的SA通信，必须先从SAMgr中获取该SA的代理，然后使用代理和SA通信。
熟悉Android系统或者做过OHOS系统移植的小伙伴，即使没有非常深入理解过Binder，但估计也会经常听到基于Binder驱动的IPC机制。
内核态的Binder驱动实现代码，在 //kernel/linux/linux-5.10/drivers/android/ 目录下。在编译Linux内核时，通过 //kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm(arm64)/configs/ 目录下的 xxxx_defconfig 文件中的如下配置，将Binder驱动模块编译进内核：
#
# Android
#
CONFIG_ANDROID=y
CONFIG_ANDROID_BINDER_IPC=y
CONFIG_ANDROID_BINDER_DEVICES="binder,hwbinder,vndbinder"
# CONFIG_ANDROID_BINDER_IPC_SELFTEST is not set
# CONFIG_DAX is not set
CONFIG_NVMEM=y
Binder驱动在内核向用户态进程提供服务；用户态进程通过 open(“/dev/binder”) 和 ioctl() 来使用Binder服务实现IPC。
这中间其实要经历一些非常复杂的过程，建议小伙伴们自行搜索和理解Binder在内核中实现IPC的原理和细节，我现在还无法保证未来会做这方面的总结。
但本系列文章的下一篇，将会以全景图的形式展示和讲解OHOS的用户态IPC框架的实现流程和细节。
3.基于DBinder驱动的RPC（待定）
DBinder应该是Distributed Binder的缩写。
DBinder将会涉及软总线的一些实现细节，我先看看能理解得多深入，待有所理解后再写总结。
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已于2022-9-24 14:06:50修改
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