android 基础知识整理

android memory share 涉及模块：
driver/ libcutils/ cpp端封装/java 端封装

1 driver

基于tmpfs实现的ashmem驱动程序，负责内存的分配和管理。
对应的misc device节点是/dev/ashmem; 提供的接口主要有：
init：设备初始化
open：打开设备
release：设备对应的内存释放：
mmap：内存映射
ioctl(pin/unpin)：内存锁定和解锁

driver 作用：
使用tmpfs系统，读写速度快，将部分memory 映射到文件结构体上，文件结构体对应的文件描述符，这样提供出去文件描述符给userspace；使用端就可以使用文件描述符fd去mmap到自己的进程中，使用端就可以访问该共享内存。

linux 内核分配的内存才可以使用共享，fd可以在binder 中传递，binder拿到server端的fd后，binder driver也是linux 内核的逻辑，可以使用fd再拿到对应的文件结构体，然后在client进程中创建一个新的指向特定文件结构体的文件描述符fd。另一个进程就可以使用这个fd再mmap到自己的虚拟地址中去访问，这样就实现了内存快的共享。

2 libcutils

封装了ashmem driver的操作：
提供了API：
ashmem_valid：确认文件描述符是指向shared memory
ashmem_create_region：创建shared memory，需要指定name和size
ashmem_set_prot_region：设置shared memory的mask，read/wirte/exec
ashmem_pin_region: 锁定某小块memory（android Q后废弃）
ashmem_unpin_region： 解锁某小块memory（android Q后废弃）
ashmem_get_size_region：获取shared memory的大小

另外 libcutils 中会做一些限制和检查，
限制vendor fd和system fd的共享内存；
检查错误异常，检查fd的有效性
API转化：pin/unpin/set_prot -->ioctl

android R这边有两个逻辑：memfd和ashmemfd，
导致call API的不同，可能对应的driver 不同； 需要再确认下

libcutils作用：
A 封装driver 接口，减少与driver解耦合，
B 提供so 包，方便其他地方引用
C 封装一套统一的接口，可以修改内部实现，但上层功能可以不用修改

3 cpp wrapper

因为shared memory是实现进程间共享内存的作用，cpp wrapper不仅提供了server端的创建shared memory的封装类MemoryHeapBase，还提供了client端使用的封装类IMemory：

MemoryHeapBase
frameworks/native/libs/binder/include/binder/MemoryHeapBase.h
frameworks/native/libs/binder/MemoryHeapBase.cpp
封装了libcutils的API到cpp class中，构造函数中就会ashmem_create_region和mmap创建一块size大小的shared memory。
提供的API有：
getHeapId: return fd
getBase: return mBase 映射到进程中的虚拟地址
getSize： 大小size
getFlags： 访问保护位

IMemory:
frameworks/native/libs/binder/include/binder/IMemory.h
frameworks/native/libs/binder/IMemory.cpp
MemoryHeapBase的client端实现上面的四个API，同时会判断是否有做内存映射，并保证只映射一次；
因为client可能有在一个进程中有多个实例，但server端的共享内存可能在client 进程中只需要映射一次。

还提供一个MemoryBase，是对MemoryHeapBase的封装，提供了访问shared memory的部分地址。
frameworks/native/libs/binder/include/binder/MemoryBase.h
frameworks/native/libs/binder/MemoryBase.cpp

4 java wrapper

MemoryFile /SharedMemory

frameworks/base/core/java/android/os/SharedMemory.java
frameworks/base/core/java/android/os/MemoryFile.java
frameworks/base/core/jni/android_os_SharedMemory.cpp
frameworks/base/core/jni/android_os_MemoryFile.cpp
它是使用jni的方式透过libcutils创建和使用shared memory。

SharedMemory nCreate ：ashmem_create_region
nGetSize ： ashmem_get_size_region
nSetProt ：ashmem_get_size_region

使用下面两个方法将cpp fd与java FileDescriptor沟通建立连接
jniCreateFileDescriptor
jniGetFDFromFileDescriptor