Linux下程序間通訊的原理

了解 linux ipc 相關的概念和原理有助於我們理解 binder 通訊原理。因此，在介紹 binder 跨程序通訊原理之前，我們先聊聊 linux 系統下傳統的程序間通訊是如何實現。

linux 程序間通訊的原理圖如下圖所示：

可以看出來，liunx 中跨程序通訊涉及到的一些基本概念如下：

簡單的說就是作業系統中，程序與程序間記憶體是不共享的。兩個程序就像兩個平行的世界，a 程序沒法直接訪問 b 程序的資料，這就是程序隔離的通俗解釋。

a 程序和 b 程序之間要進行資料互動就得採用特殊的通訊機制：程序間通訊（ipc）。

作業系統的核心是核心，獨立於普通的應用程式，可以訪問受保護的記憶體空間，也可以訪問底層硬體裝置的許可權。

為了保護使用者程序不能直接操作核心，保證核心的安全，作業系統從邏輯上將虛擬空間劃分為使用者空間（user space）和核心空間（kernel space）。簡單的說就是，核心空間（kernel）是系統核心執行的空間，使用者空間（user space）是使用者程式執行的空間。為了保證安全性，它們之間是隔離的。

雖然從邏輯上進行了使用者空間和核心空間的劃分，但不可避免的使用者空間需要訪問核心資源，比如檔案操作、訪問網路等等。為了突破隔離限制，就需要借助系統呼叫來實現。系統呼叫是使用者空間訪問核心空間的唯一方式，保證了所有的資源訪問都是在核心的控制下進行的，避免了使用者程式對系統資源的越權訪問，提公升了系統安全性和穩定性。

linux 使用兩級保護機制：0 級供系統核心使用，3 級供使用者程式使用。

當乙個任務（程序）執行系統呼叫而在核心**中執行時，稱程序處於核心執行態（核心態）。此時處理器處於特權級最高的（0級）核心**中執行。當程序處於核心態時，執行的核心**會使用當前程序的核心棧。每個程序都有自己的核心棧。當程序在執行使用者自己的**的時候，我們稱其處於使用者執行態（使用者態）。此時處理器在特權級最低的（3級）使用者**中執行。

系統呼叫主要通過如下兩個函式來實現：

copy_from_user() //

將資料從使用者空間拷貝到核心空間
copy_to_user() //
將資料從核心空間拷貝到使用者空間

1. 效能低下：一次資料傳遞需要經歷記憶體快取區 --> 核心快取區 --> 記憶體快取區，需要 2 次資料拷貝；

2. 接收端無法確定儲存空間：接收資料的快取區由資料接收程序提供，但是接收程序並不知道需要多大的空間來存放將要傳遞過來的資料，因此只能開闢盡可能大的記憶體空間或者先呼叫 api 接收訊息頭來獲取訊息體的大小，這兩種做法不是浪費空間就是浪費時間.

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