一. 概述

在博客以前有寫過關于binder系列，大概寫了10篇關于binder的文章，從binder驅動，到native層，再到framework，一路寫到app層的使用。有興趣的可以看看?Binder系列—開篇。

二.Binder驅動調試

看過Binder系列文章的同學，會發現Binder IPC過程最終都交給Binder Driver來完成，這是真正干跨進程通信活的地方，那么意味著這里會有各種核心的通信log，比如binder open, mmap, ioctl等操作都可以通過某種方式來打開相應調試信息來分析。對于binder driver存在16類調試log開關，如下:

2.1 debug_mask

Log類型 mask值 解釋

BINDER_DEBUG_USER_ERROR	1	用戶使用錯誤
BINDER_DEBUG_FAILED_TRANSACTION	2	transaction失敗
BINDER_DEBUG_DEAD_TRANSACTION	4	transaction死亡
BINDER_DEBUG_OPEN_CLOSE	8	binder的open/close/mmap信息
BINDER_DEBUG_DEAD_BINDER	16	binder/node死亡信息
BINDER_DEBUG_DEATH_NOTIFICATION	32	binder死亡通知信息
BINDER_DEBUG_READ_WRITE	64	binder的read/write信息
BINDER_DEBUG_USER_REFS	128	binder引用計數
BINDER_DEBUG_THREADS	256	binder_thread信息
BINDER_DEBUG_TRANSACTION	512	transaction信息
BINDER_DEBUG_TRANSACTION_COMPLETE	1024	transaction完成信息
BINDER_DEBUG_FREE_BUFFER	2048	可用buffer信息
BINDER_DEBUG_INTERNAL_REFS	4096	binder內部引用計數
BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC	8192	同步內存分配信息
BINDER_DEBUG_PRIORITY_CAP	16384	調整binder線程的nice值
BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC_ASYNC	32768	異步內存分配信息

每一項mask值通過將1左移N位，也就是等于2的倍數

2.2 調試開關

通過節點/sys/module/binder/parameters/debug_mask來動態控制選擇開啟上表中的debug log.

(1)例如打開BINDER_DEBUG_OPEN_CLOSE調試開關，則通過adb shell執行如下命令：

echo 8 > /sys/module/binder/parameters/debug_mask

(2)再例如同時打開BINDER_DEBUG_FAILED_TRANSACTION和BINDER_DEBUG_DEAD_BINDER，將各個mask值相加即可，16+2 =18.

echo 18 > /sys/module/binder/parameters/debug_mask

(3)要打開多個開關，只需將各個開關的mask值相加寫入debug_mask即可。打開調試開關后，可通過adb shell，執行cat /proc/kmsg | grep binder，即可查看相應的binder log信息。

2.3 原理

mask相加，其實現其實是利用或運算，通過一個變量控制16個開關，而不是采用16個變量，這是比較經典的設計方案。在binder Driver中通過下面語句完成節點控制debug的功能：

module_param_named(debug_mask, binder_debug_mask, uint, S_IWUSR | S_IRUGO);

module_param_named的功能：

• 首先會生成/sys/module/binder/parameters/目錄；
• module_param_named的第一個參數為debug_mask，則會在parameters目錄下創建debug_mask文件節點；
• 當通過echo NUM > debug_mask命令，會觸發動態修改module_param_named的第二個參數binder_debug_mask值，這是個靜態uint32_t類型數據；
• 驅動中輸出debug log都是通過調用binder_debug()方法，該方法通過與binder_debug_mask變量做或運算來判斷相應類型的log信息是否需要輸出。

binder_debug宏定義，如下：

#define binder_debug(mask, x...) \do { \if (binder_debug_mask & mask) \pr_info(x); \} while (0)

當然，也可以通過代碼直接修改binder_debug_mask值來控制調試開關，默認值為：

binder_debug_mask = BINDER_DEBUG_USER_ERROR |BINDER_DEBUG_FAILED_TRANSACTION | BINDER_DEBUG_DEAD_TRANSACTION;

另外，在/sys/module/binder/parameters/目錄還有另外兩個節點，分別為proc_no_lock, stop_on_user_error，其實現原理也基本差不多。

• proc_no_lock節點：與之對應binder驅動的binder_debug_no_lock變量，這是bool類型變量，該開關含義為在輸出某些統計調試方法中是否加鎖；默認為N；
• stop_on_user_error節點：與之對應binder驅動的binder_stop_on_user_error變量，這是int類型變量，另外，修改該節點還會觸發調用binder_set_stop_on_user_error()方法;該開關含義是指當觸發BINDER_DEBUG_USER_ERROR類型錯誤時是否讓整個binder系統進入休眠等待狀態，默認值為0，代表不會即便發生該類型錯誤系統不會被掛住，而是繼續執行。

三 實戰

3.1 BINDER_DEBUG_OPEN_CLOSE

當打開調試開關BINDER_DEBUG_OPEN_CLOSE時，主要輸出binder的open, mmap, close, flush, release方法中的log信息

具體kernel log，如下：

binder_open:?4681:4681

binder_mmap:?4681 b6b42000-b6c40000 (1016 K) vma 200071 pagep 79f

binder:?4681 close vm area b6b42000-b6c40000 (1016 K) vma 2220051 pagep 79f

binder_flush:?4681 woke 0 threads

binder_release:?4681 threads 1, nodes 0 (ref 0), refs 2, active transactions 0, buffers 1, pages 1

3.2 解析

上面各行log所對應的信息項：

binder_open:?group_leader->pid:pid

binder_mmap:?pid?vm_start-vm_end (vm_size?K) vma vm_flags pagep?vm_page_prot

binder:?pid?close vm area vm_start-vm_end (vm_size?K) vma vm_flags pagepvm_page_prot

binder_flush:?pid?woke?wake_count?threads

binder_release:?pid?threads?threads, nodes?nodes?(ref?incoming_refs), refsoutgoing_refs, active transactions?active_transactions, buffers?buffers, pagespage_count

進一步說明其中部分關鍵詞的含義：

• vm_page_prot:是指當前進程的VMA訪問權限；
• wake_count:是指該進程喚醒了處于BINDER_LOOPER_STATE_WAITING休眠等待狀態的線程個數；
• threads是指該進程中的線程個數；
• nodes代表該進程中創建binder_node個數；
• incoming_refs指向當前node的refs個數；
• outgoing_refs指向其他進程的refs個數；
• active_transactions是指當前進程中所有binder線程的transactions總和；
• buffers是指當前進程已分配的buffer個數；
• page_count是指當前進程已分配的物理page個數。

3.3 對應函數

上述log每一行相對應的函數：

binder_open()

binder_vma_open() 或者 binder_mmap()

binder_vma_close()

binder_deferred_flush() 由binder_flush調用（見下方調用棧）

binder_deferred_release() 由binder_release調用（見下方調用棧）

binder_flush調用棧：

binder_flush binder_defer_work(proc, BINDER_DEFERRED_FLUSH);queue_work(binder_deferred_workqueue, &binder_deferred_work);binder_deferred_func //通過 DECLARE_WORK(binder_deferred_work, binder_deferred_func);binder_deferred_flush

binder_release調用棧：

binder_release binder_defer_work(proc, BINDER_DEFERRED_RELEASE);queue_work(binder_deferred_workqueue, &binder_deferred_work);binder_deferred_func //通過 DECLARE_WORK(binder_deferred_work, binder_deferred_func);binder_deferred_release

當binder所在進程結束時會調用binder_release。 binder_open打開binder驅動/dev/binder，這是字符設備，獲取文件描述符。在進程結束的時候會有一個關閉文件系統的過程中會調用驅動close方法，該方法相對應的是release()方法。

但并不是每個close系統調用都會觸發調用release()方法. 只有真正釋放設備數據結構才調用release(),內核維持一個文件結構被使用多少次的計數，即便是應用程序沒有明顯地關閉它打開的文件也適用: 內核在進程exit()時會釋放所有內存和關閉相應的文件資源, 通過使用close系統調用最終也會release binder.

四. 其他實例

4.1 BINDER_DEBUG_DEAD_BINDER

//debug_id, node的引用次數，死亡通知個數?
binder: node?1078337?now dead, refs?1, death?0

//ref->proc->pid, ref->debug_id, ref->desc(handle)?
binder:?13839?delete ref?1078335?desc?1?has death notification

//proc->pid, thread->pid, (u64)cookie, death?
binder:?1788:1805?BC_DEAD_BINDER_DONE?9ce308c0?found?f10a5400

4.2 BINDER_DEBUG_FREE_BUFFER

查詢可用buffer：

//proc->pid, thread->pid, (u64)data_ptr, buffer->debug_id, buffer->transaction?
binder:?463:5919?BC_FREE_BUFFER ub4641028?found buffer?1183795?for?finishedtransaction?
binder:?277:2771?BC_FREE_BUFFER ub6c58028?found buffer?1183806?for?activetransaction

另外，buffer->transaction ? “active” : “finished”

位于方法binder_thread_write()

4.3 BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC_ASYNC(異步)

申請和釋放異步buffer:

//proc->pid, size, proc->free_async_space
binder:?1788: binder_alloc_buf size?148?async free?520004
binder:?1788: binder_free_buf size?148?async free?520192

解析：

• binder_alloc_buf：進程1788，申請148 Bytes，則該進程的可用異步空間大小520004 Bytes；
• binder_free_buf： 進程1788，釋放148 Bytes，則該進程的可用異步空間大小520192 Bytes；

內存大小計算：

free_async_space = 520004 Bytes，再釋放148 Bytes后，則可用大小應該是 520152 Bytes，這里卻為520192 Bytes，這里多出來的40 Bytes是哪來得呢？這是因為binder_free_buf還會同時釋放struct binder_buffer，該結構體大小則為40 Bytes.

另外：buffer申請內存binder_alloc_buf和釋放內存binder_free_buf，除了本身內存申請和釋放，會同時伴隨著binder_buffer結構體的創建和釋放，這便是每次操作40 Bytes差距所在。另外, 對于64位系統,binder_buffer大小為80 Bytes.

初始化值

proc->free_async_space = proc->buffer_size / 2 = (1M-8K)/2 = 520192 Bytes。當進程剛打開binder驅動，執行完binder_mmap方法后，異步可用空間總大小為 520192 Bytes.

4.4 BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC(同步)

// 參數：proc->pid, size, buffer, buffer_size?
binder:?1788: binder_alloc_buf size?76?got buffer?c7800128?size?208?
binder:?1788:?allocate?pages?c7801000-c7800000?
// 參數：proc->pid, new_buffer_size, new_buffer?
binder:?1788: add free buffer, size?92, at?c780019c?
binder:?1788:?free?pages?c7801000-c7800000?
//參數：proc->pid, buffer, prev?
binder:?1788: merge free, buffer?c780019c?share page with?c7800128

解析：

• binder_alloc_buf: 從proc->free_buffers這棵紅黑色樹，找到一塊大小大于并最接近76Bytes的buffer,該buffer大小為208Bytes;
• binder_update_page_range：申請一個page大小的物理內存，地址為c7801000-c7800000。
• binder_insert_free_buffer: 將空閑buffer添加到proc->free_buffers；
• binder_update_page_range：釋放一個page大小的物理內存，地址為c7801000-c7800000。
• binder_delete_free_buffer：在執行binder_free_buf()過程，合并釋放的buffer，由于該buffer跟上一個buffer共享同一page，則無需釋放。

五. 小結

本文主要介紹控制調試開關和各個開關的含義及原理，最后再通過一個實例來進一步來說明其中一項開關打開后的log信息該如何分析。后續會介紹更多的調試含義和調試工具，以及從上至下binder是如何通信。

原文地址：http://gityuan.com/2016/08/27/binder-debug/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Binder子系统之调试分析(一)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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