D-Bus，kdbus和Binder

最新推荐文章于 2024-05-25 09:55:12 发布

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文章标签：移动开发数据结构与算法操作系统

原文链接：http://www.cnblogs.com/grainsan/p/4316301.html

本文对比了D-Bus和kdbus这两种Linux进程间通信机制。D-Bus提供了良好的事务处理机制和支持发送消息并等待回应等功能，但在传输大量数据时效率较低。kdbus作为D-Bus的内核版本，能够传输GB级数据流，实现了消息传递的零拷贝，提高了效率，并且随时可用。

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转发自: http://blog.sina.com.cn/s/blog_4af327e10101irie.html

D-Bus的优缺点

Linux没有一个很好的IPC机制。Windows、Mac OS有；Android也有"binder"子系统。Linux有socket、FIFO、共享内存等机制，这些对于应用层来说不是很好。Kdbus试图为Linux创建一个和其它系统相仿的机制。

D-Bus是Linux上最接近这个标准的方案。优点：提供不错的事务处理机制（支持发送消息并等待回应）和给其它子系统发送信号；可以知晓D-Bus上还有哪些子系统在运作、提供哪些服务等。D-Bus还提供对安全策略的支持、在初次使用是启动服务、数据结构的类型安全组织、在总线上传递凭据和文件描述符。此外，很多编程语言有D-Bus的绑定接口，还有网络传输透明等。

缺限：D-Bus适合于控制任务，但并不适合传输大量的数据。例如，D-Bus能通知音频服务程序改变音量（D-Bus著名的例子，呵呵），却不适合传送音频数据。因为D-Bus在用户空间实现，效率很低：一个调用-返回消息需要10次消息拷贝，4次消息验证，4次上下文切换。此外，凭据传递能力有限，消息没有时间戳，boot时D-Bus不可用（此时D-Bus还没启动），和安全框架（如SELinux）的连接在用户空间，激活服务时可能有竞态条件等。D-Bus在实现上也过于复杂，且严重依赖于XML。

移入内核

kdbus是在内核里实现D-Bus。可传输大块数据，用于GB级的消息流。可以做到消息传递的零拷贝，在最坏情况下，一条消息及其回复过程不超过2次拷贝操作，2次验证，2次上下文切换。全部的凭据信息（用户ID，进程ID，SELinux标签，cgroup信息，权限等）随每个消息传递，而且所有消息都有时间戳。kdbus随时可用，不需要等待D-Bus守护进程启动，Linux安全模块可以直接与其挂钩，可避免竞态条件，API也得到简化。

kdbus在内核中作为一个字符设备；要连接的进程open设备，再调用mmap()将一个消息传递区域映射到自己的地址空间。消息在这个区域组装后交给内核传输；内核简单地将消息从一个进程映射的区域拷贝到另一个进程的区域。消息可以携带对收到回复的时间限制（“方法调用窗口”）。有一个和D-Bus类似的名字记录表。

kdbus通过memfd机制实现消息传递的零拷贝。memfd是一块带有文件描述符的内存区域，有点类似于内存映射的临时文件（差别其实很大）。一个memfd可以被“密封”——拥有它的进程不能再改变其内容。要传递一条消息，进程先在memfd区域构造消息，密封，然后交给kdbus传输。内核可以把相应的内存页面映射到接收进程的地址空间，从而避免拷贝数据，这取决于消息的大小。消息比较小时（大约512KB以下）内存映射的开销比较大，这时是直接拷贝数据。

信号广播机制采用Bloom过滤器来选择接受者。这一改动提高了广播机制的效率。

目前计划是在2014年把代码合并到内核的主干上。不过此前两次把D-Bus功能移入内核的努力失败了，这次也不能保证成功（看上去希望很大，Redhat已经在systemd里采用了kdbus）。

kdbus和binder的差别——CPU中心和RAM中心

binder在Android中提供从一个任务到另一个任务里的线程的同步调用（CPU）。这个过程中调用线程挂起直到应答线程返回，不需要消息队列。RAM只是用来在不同的调用者间共享数据。Android里binder库的关键是调用进程把自己的CPU时间片让给应答进程。这就像mutex系统调用。相互通信的进程之间有直接的联系。在系统里能同时使用binder的进程数有个上限，大部分系统估计在16个左右。

D-Bus是异步的，它把消息有序排入队列（RAM）,接收者从队列里取消息。CPU的任务是在RAM里搬运数据。这类似于网络通信协议。属于进程间“无连接”的通信方式。其上限大约是每个连接8Mb，一个消息通常在200-800字节。

Binder是为微内核类设备创建的。功能有限，缺乏灵活性，但开销低、速度快。Binder保证CPU时间片从调用进程传给被调用进程的线程，工作完成后再返回给调用进程。其中几乎不需要进程调度，非常适合RAM和CPU配置很低的设备。

D-Bus是创建-存储-转发，构建回复，再创建-存储-转发的消息模型。比bind复杂得多，也更灵活、通用、网络透明、易于管理，且可以容易的管理不被信任的对端参加的通信（不要让binder面对这种情况，否则...）D-Bus可以处理大块的数据，在kdbus实现里可以将GB级别的数据传送给总线上的每个连接。从CPU的角度看，D-Bus没有biander有效率，但是通用性更好。

在D-Bus里可以实现类似binder的功能。D-Bus以后是否会替代binder现在还不好说。