一. 節點建立

上一篇文章已經介紹了binder子系統除錯的一些手段,這篇文章再來挑選系統幾個核心服務程序來進行分析.

1.1 核心編譯選項

如果系統關閉了debugfs，則通過編輯kernel/arch/arm/configs/×××_defconfig

//開啟debugfs
CONFIG_DEBUG_FS=y
//有時，可能還需要配置fs的白名單列表，例如：
CONFIG_DEBUG_FS_WHITE_LIST=":/tracing:/binder:/wakeup_sources:"

1.2 建立debugfs

首先debugfs檔案系統預設掛載在節點/sys/kernel/debug，binder驅動初始化的過程會在該節點下先建立/binder

目錄，然後在該目錄下建立下面檔案和目錄：

• proc/
• stats
• state
• transactions
• transaction_log
• failed_transaction_log

比如：

//建立目錄 /sys/kernel/debug/binder
binder_debugfs_dir_entry_root = debugfs_create_dir("binder", NULL);
//建立目錄 /sys/kernel/debug/binder/proc
binder_debugfs_dir_entry_proc = debugfs_create_dir("proc", binder_debugfs_dir_entry_root);
//建立檔案/sys/kernel/debug/binder/state
 

debugfs_create_file("state",S_IRUGO, binder_debugfs_dir_entry_root, NULL, &binder_state_fops);

另外，/d其實是指向/sys/kernel/debug的連結，也可以通過節點/d/binder來訪問.

二. 節點分析

接下來,看看系統建立的以下5個節點:

/d/binder/stats (整體以及各個程序的執行緒數,事務個數等的統計資訊)
/d/binder/state (整體以及各個程序的thread/node/ref/buffer的狀態資訊)
/d/binder/failed_transaction_log (記錄32條最近的傳輸失敗事件)
/d/binder/transaction_log (記錄32
 
條最近的傳輸事件)
/d/binder/transactions (遍歷所有程序的buffer分配情況)

每個節點所相應的Binder驅動中的輸出函式為binder_xxx_show. 例如/d/binder/stats的節點資訊,所對應的輸出函式binder_stats_show.

2.1 stats

cat /d/binder/stats

執行上述語句，所對應的函式binder_stats_show，所輸出結果分兩部分：

1. 整體統計資訊
   • 所有BC_XXX命令的次數；
   • 所有BR_XXX命令的次數；
   • 輸出binder_stat_types各個型別的active和total；
2. 遍歷所有程序的統計資訊：
   • 當前程序相關的統計資訊；
   • 所有BC_XXX命令的次數；
   • 所有BR_XXX命令的次數；

其中active是指當前系統存活的個數，total是指系統從開機到現在總共建立過的個數。下面舉例來說明輸出結果的含義：

2.1.1 整體資訊

binder stats:
BC_TRANSACTION: 235258
BC_REPLY: 163048
BC_FREE_BUFFER: 397853
BC_INCREFS: 22573
BC_ACQUIRE: 22735
BC_RELEASE: 15840
BC_DECREFS: 15810
BC_INCREFS_DONE: 9517
BC_ACQUIRE_DONE: 9518
BC_REGISTER_LOOPER: 421
BC_ENTER_LOOPER: 284
BC_REQUEST_DEATH_NOTIFICATION: 4696
BC_CLEAR_DEATH_NOTIFICATION: 3707
BC_DEAD_BINDER_DONE: 400
BR_TRANSACTION: 235245
BR_REPLY: 163045
BR_DEAD_REPLY: 3
BR_TRANSACTION_COMPLETE: 398300
BR_INCREFS: 9517
BR_ACQUIRE: 9518
BR_RELEASE: 5448
BR_DECREFS: 5447
BR_SPAWN_LOOPER: 462
BR_DEAD_BINDER: 400
BR_CLEAR_DEATH_NOTIFICATION_DONE: 3707
BR_FAILED_REPLY: 3

proc: active 78 total 382
thread: active 530 total 3196
node: active 1753 total 8134
ref: active 2604 total 13422
death: active 530 total 3991
transaction: active 0 total 195903
transaction_complete: active 0 total 195903

可知：

• 當前系統binder_proc個數為78，binder_thread個數為530，binder_node為1753等資訊；
• 從開機到現在共建立過382個binder_proc，3196個binder_thread等；
• transaction active等於零，目前沒有活動的transaction事務

規律: BC_TRANSACTION + BC_REPLY = BR_TRANSACTION_COMPLETE + BR_DEAD_REPLY + BR_FAILED_REPLY

為什麼是會是這樣呢,因為每次BC_TRANSACTION或著BC_REPLY,都是有相應的BR_TRANSACTION_COMPLETE,在傳輸不出異常的情況下這個次數是相等,有時候並能transaction成功, 所以還需要加上BR_DEAD_REPLY和BR_FAILED_REPLY的情況.

2.1.2 各程序資訊

proc 14328
  threads: 3 //binder_thread個數
  //requested_threads(請求執行緒數) + requested_threads_started(已啟動執行緒數) / max_threads(最大執行緒數)
  requested threads: 0+1/15
  ready threads 2 // ready_threads(準備就緒的執行緒數)
  free async space 520192 //可用的非同步空間約為520k
  nodes: 3 //binder_node個數
  refs: 9 s 9 w 9 //引用次數，強引用次數，弱引用次數次數
  buffers: 0 //allocated_buffers(已分配的buffer個數)
  pending transactions: 0 //proc的todo佇列事務個數

  //該程序中BC_XXX 和BR_XXX命令執行次數
  BC_TRANSACTION: 21
  BC_FREE_BUFFER: 24
  BC_INCREFS: 9
  BC_ACQUIRE: 9
  BC_INCREFS_DONE: 3
  BC_ACQUIRE_DONE: 3
  BC_REGISTER_LOOPER: 1
  BC_ENTER_LOOPER: 1
  BC_REQUEST_DEATH_NOTIFICATION: 1
  BR_TRANSACTION: 4
  BR_REPLY: 20
  BR_TRANSACTION_COMPLETE: 21
  BR_INCREFS: 3
  BR_ACQUIRE: 3
  BR_SPAWN_LOOPER: 1

可知程序14328：

• 共有3個binder_thread，最大執行緒個數上限為15.
• 共有3個binder_node， 9個binder_ref。
• 已分配binder_buffer為零，非同步可用空間約為520k；
• proc->todo佇列為空；

Debug Tips：

• 當binder記憶體緊張時，可檢視free async space和buffers:欄位；
• 當系統空閒時，一般來說ready_threads = requested_threads_started + BC_ENTER_LOOPER； 當系統繁忙時ready_threads可能為0.
• 例如system_server程序的ready_threads執行緒個數越少，系統可能處於越繁忙的狀態；
• 絕大多數的程序max_threads = 15，而surfaceflinger最大執行緒個數為4，servicemanager最大執行緒個數為0(只有主執行緒)；
• pending transactions:是指該程序的todo佇列事務個數

例如，想檢視當前系統所有程序的非同步可用記憶體情況，可執行：

adb shell cat /d/binder/stats | egrep "proc |free async space"

相關說明

struct binder_stats {
	int br[_IOC_NR(BR_FAILED_REPLY) + 1]; //統計各個binder響應碼的個數
	int bc[_IOC_NR(BC_DEAD_BINDER_DONE) + 1]; //統計各個binder請求碼的個數
	int obj_created[BINDER_STAT_COUNT]; //統計各種obj的建立個數
	int obj_deleted[BINDER_STAT_COUNT]; //統計各種obj的刪除個數
};

其中obj的個數由一個列舉變數binder_stat_types定義。

統計建立與刪除的物件

binder_stat_types中定義的量：

型別	含義
BINDER_STAT_PROC	binder程序
BINDER_STAT_THREAD	binder執行緒
BINDER_STAT_NODE	binder節點
BINDER_STAT_REF	binder引用
BINDER_STAT_DEATH	binder死亡
BINDER_STAT_TRANSACTION	binder事務
BINDER_STAT_TRANSACTION_COMPLETE	binder已完成事務

每個型別相應的呼叫方法：

型別	建立呼叫	刪除呼叫
BINDER_STAT_PROC	binder_open	binder_deferred_release
BINDER_STAT_THREAD	binder_get_thread	binder_free_thread
BINDER_STAT_NODE	binder_new_node	binder_thread_read/ binder_node_release/ binder_dec_node
BINDER_STAT_REF	binder_get_ref_for_node	binder_delete_ref
BINDER_STAT_DEATH	binder_thread_write	binder_thread_read/ binder_release_work/ binder_delete_ref
BINDER_STAT_TRANSACTION	binder_transaction	binder_thread_read/ binder_transaction/ binder_release_work/ binder_pop_transaction
BINDER_STAT_TRANSACTION_COMPLETE	binder_transaction	binder_thread_read/ binder_transaction/ binder_release_work

2.2 state

cat /d/binder/state

執行上述語句，所對應的函式binder_state_show，輸出當前系統binder_proc, binder_node等資訊；

2.2.1 整體資訊

輸出所有死亡節點的資訊

dead nodes:
  node 24713573: u0000007f9fe0c6c0 c0000007f9fe63700 hs 1 hw 1 ls 0 lw 0 is 1 iw 1 proc 12396
  node 24712275: u0000007f9d5f0a80 c0000007fa82d1880 hs 1 hw 1 ls 0 lw 0 is 1 iw 1 proc 12396

2.2.2 各程序資訊

proc 18650
  thread 18650: l 00
  thread 18658: l 00
  thread 18663: l 12
  thread 18665: l 11
  node 24805986: u00000000e153f070 c00000000e197dd80 hs 1 hw 1 ls 0 lw 0 is 1 iw 1 proc 12396
  node 24805990: u00000000e153f090 c00000000e197dda0 hs 1 hw 1 ls 0 lw 0 is 1 iw 1 proc 12396
  ref 24804528: desc 0 node 1 s 1 w 1 d 0000000000000000
  ref 24804531: desc 1 node 24532956 s 1 w 1 d 0000000000000000
  buffer 24805817: ffffff8018e00050 size 1896:0 delivered
  buffer 24806788: ffffff8018e00808 size 152:0 delivered

遍歷程序的thread/node/ref/buffer資訊. 當然如果存在,還會有pending transaction資訊.

Tips:

• pending transaction: 記錄當前所有程序和執行緒 TODO佇列的transaction.
• outgoing transaction: 當前執行緒transaction_stack, 由該執行緒發出的事務;
• incoming transaction: 當前執行緒transaction_stack, 由需要執行緒接收的事務;
• pending transactions: 記錄當前程序總的pending事務;

2.2.3 proc

cat /d/binder/proc/<pid>

可檢視單獨每個程序更為詳細的資訊，鎖對應的函式binder_proc_show. 這個等價於小節[2.2.2]的內容.

2.3 transactions

2.3.1 各程序資訊

binder transactions:
proc 20256
  buffer 348035: ffffff800a280050 size 212:0 delivered
...

解釋：

• pid=20256程序，buffer的data_size=212，offsets_size=0，delivered代表已分發的記憶體塊
• 該命令遍歷輸出所有程序的情況，可以看出每個程序buffer的分發情況。

其實, [小節2.2] state的資訊是[小節2.3]的超集, 擁有比這個更為全面, 詳細的資訊. 比如binder_ref資訊只在state裡面才有.

2.4 transaction_log

cat /d/binder/transaction_log

輸出結果：

357140: async from 8963:9594 to 10777:0 node 145081 handle 717 size 172:0
357141: call  from 8963:9594 to 435:0 node 1 handle 0 size 80:0
357142: reply from 435:435 to 8963:9594 node 0 handle 0 size 24:8

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