Android Binder 如何做到 IPC 只拷贝一次？mmap 机制全解！

在 Android 进程间通信（IPC）中，Binder 之所以比传统的 Socket、管道、共享内存 更高效，主要得益于其 “一次拷贝” 机制。相比传统的 两次拷贝（用户态 ⇄ 内核态 ⇄ 用户态），Binder 通过内存映射（mmap） 技术，减少了一次数据复制，从而提高了 IPC 传输效率。

那么，Binder 的“一次拷贝”是如何实现的？本文将结合 流程图 + 代码解析，带你彻底搞懂这个关键技术！🚀

1.Binder 通信数据拷贝流程

通常，进程间通信需要经历 发送进程 → 内核 → 接收进程 这样一个传输链路。我们先看一下常见的 两次拷贝 方式，再看看 Binder 如何优化为“一次拷贝”。

(1) 传统 IPC 的“两次拷贝”

在 Socket 或管道等传统 IPC 方式中，数据需要 两次拷贝：

1️⃣ 发送进程 → 内核态缓冲区（第一次拷贝）

2️⃣ 内核态缓冲区 → 目标进程（第二次拷贝）

📌 数据传输流程图（两次拷贝）

图片

 缺点：数据需要 两次拷贝，会产生额外的 CPU 及内存开销

问题：如何减少一次拷贝，提高 IPC 传输效率？

(2) Binder 的“一次拷贝”优化

Binder 发送进程（Client） 向 接收进程（Server） 发送数据，数据 仅拷贝一次，避免传统 IPC 的 两次拷贝（用户态 ⇄ 内核态 ⇄ 用户态）。

📍Step 1：发送进程 mmap 共享内存

发送进程（Client） 通过 mmap() 在自己的用户空间创建 Binder Buffer，这块内存由 Binder 驱动管理。

📍Step 2：发送进程向 Binder 驱动发起请求

📌 发送进程（Client）向 Binder 驱动提交数据：

数据写入 mmap 共享内存

Binder 驱动解析目标进程

Binder 驱动查找 Server 的 mmap 共享区域

📍Step 3：Binder 驱动将数据拷贝到目标进程的 mmap 共享区

📌 关键点：

Binder 驱动查找 Server 进程的 mmap 共享内存

Binder 直接将数据拷贝到 Server 进程的共享 Buffer

Server 进程 直接 读取共享 Buffer

📌 示意图：

图片

💡 优化点：

只拷贝一次（Client → Server mmap），避免传统 IPC 需要两次拷贝

Server 进程 无需额外拷贝，直接在 mmap 共享内存中读取数据

📍Step 4：Server 读取数据

📌 Server 进程直接读取 mmap 共享 Buffer，不需要额外拷贝：

2.一次拷贝的关键技术：Binder Buffer

Binder 之所以能做到“一次拷贝”，关键在于 Binder Buffer 机制。

📌 核心技术点：

✅ mmap 映射共享内存：Binder 通过 mmap 预先在用户空间 分配一块共享缓冲区（Binder Buffer），让数据可以在进程间直接拷贝。

✅ 物理页共享：Binder 驱动在内核中管理物理页，把这块缓冲区映射到不同进程的地址空间，实现跨进程访问。

✅ 用户态拷贝数据：数据直接从 发送进程 拷贝到 接收进程的映射缓冲区，不再经过内核缓冲区。

mmap 共享缓冲区示意图

图片

作用：这块 mmap 共享内存 让多个进程能共享相同的物理内存页，避免了不必要的数据拷贝

关键点：数据不会进入内核缓冲区，而是直接 从发送进程拷贝到接收进程

3.一次拷贝的核心实现（代码解析）

Binder Buffer 的实现，主要涉及 mmap 共享内存映射 + copy_from_user() 数据拷贝。

📌 (1) 发送进程：申请 Binder Buffer

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

通过 mmap() 分配一块共享缓冲区，这块缓冲区由 Binder 驱动管理

📌 (2) 发送数据时：数据直接拷贝到目标进程的映射内存

void binder_transact(intbinder_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 结构体用于 指向共享缓冲区，内核直接操作这个地址进行数据传输

📌 (3) 内核拷贝数据到目标进程（一次拷贝实现）

copy_from_user(mapped_buffer, user_buffer, size);

copy_from_user() 直接拷贝数据到目标进程的映射区域

4.总结：Binder 为什么比传统 IPC 高效？

✅ Binder 通过 mmap 共享内存，避免两次拷贝，提升 IPC 速度

✅ Binder 通过物理页映射，让数据直接在用户空间共享

✅ 相比传统 IPC（Socket、管道），Binder 传输大块数据时更加高效

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