Binder子系统之调试分析(二)

Posted by Gityuan on August 28, 2016

一. 概述

上一篇文章已经介绍了binder子系统调试的一些手段,这篇文章再来挑选系统几个核心服务进程来进行分析.

1.1 创建debugfs

首先debugfs文件系统默认挂载在节点/sys/kernel/debug,binder驱动初始化的过程会在该节点下先创建/binder目录,然后在该目录下创建下面文件和目录:

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

比如:

//创建目录 /sys/kernel/debug/binder
binder_debugfs_dir_entry_root = debugfs_create_dir("binder", NULL);

//创建目录 /sys/kernel/debug/binder/proc
binder_debugfs_dir_entry_proc = debugfs_create_dir("proc", binder_debugfs_dir_entry_root);

//创建文件/sys/kernel/debug/binder/state
debugfs_create_file("state",S_IRUGO, binder_debugfs_dir_entry_root, NULL, &binder_state_fops);

另外,/d其实是指向/sys/kernel/debug的链接,也可以通过节点/d/binder来访问.

1.2 内核编译选项

如果系统关闭了debugfs,则通过编辑kernel/arch/arm/configs/×××_defconfig

//开启debugfs
CONFIG_DEBUG_FS=y
//有时,可能还需要配置fs的白名单列表,例如:
CONFIG_DEBUG_FS_WHITE_LIST=":/tracing:/binder:/wakeup_sources:"

二. stats

2.1 binder_stats

struct binder_stats {
	int br[_IOC_NR(BR_FAILED_REPLY) + 1]; //统计各个binder响应码的个数
	int bc[_IOC_NR(BC_DEAD_BINDER_DONE) + 1]; //统计各个binder请求码的个数
	int obj_created[BINDER_STAT_COUNT]; //统计各种obj的创建个数
	int obj_deleted[BINDER_STAT_COUNT]; //统计各种obj的删除个数
};

其中obj的个数由一个枚举变量binder_stat_types定义。

统计创建与删除的对象

binder_stat_types中定义的量:

类型 含义
BINDER_STAT_PROC binder进程
BINDER_STAT_THREAD binder线程
BINDER_STAT_NODE binder节点
BINDER_STAT_REF binder引用
BINDER_STAT_DEATH binder死亡
BINDER_STAT_TRANSACTION binder事务
BINDER_STAT_TRANSACTION_COMPLETE binder已完成事务

每个类型相应的调用方法:

类型 创建调用 删除调用
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 stats分析

cat /d/binder/stats

执行上述语句,所对应的函数binder_stats_show,所输出结果分两部分:

  1. 整体统计信息
    • 所有BC_XXX命令的次数;
    • 所有BR_XXX命令的次数;
    • 输出binder_stat_types各个类型的active和total;
  2. 遍历所有进程的统计信息:
    • 当前进程相关的统计信息;
    • 所有BC_XXX命令的次数;
    • 所有BR_XXX命令的次数;

其中active是指当前系统存活的个数,total是指系统从开机到现在总共创建过的个数。下面举例来说明输出结果的含义:

2.2.1 整体统计信息

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:

  • 当前系统binder_proc个数为78,binder_thread个数为530,binder_node为1753等信息;
  • 从开机到现在共创建过382个binder_proc,3196个binder_thread等;
  • transaction active等于零,目前没有活动的transaction事务

规律: BC_TRANSACTION + BC_REPLY = BR_TRANSACTION_COMPLETE + BR_DEAD_REPLY + BR_FAILED_REPLY

为什么是会是这样呢,因为每次BC_TRANSACTION或着BC_REPLY,都是有相应的BR_TRANSACTION_COMPLETE,在传输不出异常的情况下这个次数是相等,有时候并能transaction成功, 所以还需要加上BR_DEAD_REPLY和BR_FAILED_REPLY的情况.

2.2.2 进程统计信息

proc 14328
  threads: 3 //binder_thread个数
  //requested_threads(请求线程数) + requested_threads_started(已启动线程数) / max_threads(最大线程数)
  requested threads: 0+1/15
  ready threads 2 // ready_threads(准备就绪的线程数)
  free async space 520192 //可用的异步空间约为520k
  nodes: 3 //binder_node个数
  refs: 9 s 9 w 9 //引用次数,强引用次数,弱引用次数次数
  buffers: 0 //allocated_buffers(已分配的buffer个数)
  pending transactions: 0 //proc的todo队列事务个数

  //该进程中BC_XXX 和BR_XXX命令执行次数
  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

可知进程14328:

  • 共有3个binder_thread,最大线程个数上限为15.
  • 共有3个binder_node, 9个binder_ref。
  • 已分配binder_buffer为零,异步可用空间约为520k;
  • proc->todo队列为空;

Debug Tips:

  • 当binder内存紧张时,可查看free async spacebuffers:字段;
  • 当系统空闲时,一般来说ready_threads = requested_threads_started + BC_ENTER_LOOPER; 当系统繁忙时ready_threads可能为0.
  • 例如system_server进程的ready_threads线程个数越少,系统可能处于越繁忙的状态;
  • 绝大多数的进程max_threads = 15,而surfaceflinger最大线程个数为4,servicemanager最大线程个数为0(只有主线程);
  • pending transactions:是指该进程的todo队列事务个数

例如,想查看当前系统所有进程的异步可用内存情况,可执行:

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

2.3 其他

2.3.1 transactions

命令:

cat /d/binder/transactions

输出结果:

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

解释:

  • pid=20256进程,buffer的data_size=212,offsets_size=0,delivered代表已分发的内存块
  • 该命令遍历输出所有进程的情况,可以看出每个进程buffer的分发情况。

2.3.2 transaction_log

命令:

cat /d/binder/transaction_log

输出结果:

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

解释:

debug_id: call_type from from_proc:from_thread to to_proc:to_thread node to_node handle target_handle size data_size:offsets_size

call_type:有3种,分别为async, call, reply.

transaction_log以及还有binder_transaction_log_failed会只会记录最近的32次的transaction过程.

2.3.3 state

cat /d/binder/state

执行上述语句,所对应的函数binder_state_show,输出当前系统binder_proc, binder_node等信息;

2.3.4 proc

cat /d/binder/proc/<pid>

可查看单独每个进程更为详细的信息,锁对应的函数binder_proc_show

三、 trace_pipe

cd /d/tracing/events/binder

进入该目录,会看到有很多binder相关的节点,需要通过开关来控制是否开启相应的调试开关。例如,要开启binder_buffer内存分配过程的log:

echo 1 > /d/tracing/events/binder/binder_transaction_alloc_buf/enable

查看信息:

cat /d/tracing/trace_pipe

要关闭该信息:

echo 0 > /d/tracing/events/binder/binder_transaction_alloc_buf/enable

当然也可以直接输出到文件:

adb shell cat /d/tracing/trace_pipe > trace_binder

这里可以开启的信息有很多,再比如:

echo 1 > /d/tracing/events/binder/enable

更多开关与功能,可自行探索。


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