안드로이드 - 네이티브 서비스 프레임워크

• 서비스 프레임워크 
  

  
  : 안드로이드 플랫폼에서 동작하는 서비스를 개발하기 위한 클래스의 집합
  : 서비스의 설계와 구현을 재사용 가능한 형태로 제공
  
  ■ 서비스 인터페이스 : 서비스 인터페이스는 서비스가 제공하는 기능을 함수 형태로 선언하여 이를 상속받은 서비스와 서비스 프록시가 모두 동일한 인터페이스로 서비스를 제공하고 사용할 수 있는 구조를 제공한다.
  ■ 서비스 생성 : 서비스 생성 기능은 서비스와 서비스 프록시의 생성을 지원한다. 서비스에서는 서비스 인터페이스에 정의된 함수를 구현(서비스 스텁 함수)하고 서비스 프록시에서는 서비스 스텁 함수를 원격 호출(서비스 프록시 함수)할 수 있게 구현해준다. 서비스 프레임워크에서는 서비스 프록시가 서비스를 요청할 수 있게 서비스의 위치 정보(서비스 핸들)를 제공하고, 서비스가 서비스 요청을 수신할 수 있는 방법을 제공한다.
  ■ 바인더 IPC 처리 : 서비스 프레임워크는 서비스와 서비스 사용자 사이에 바인더 IPC를 지원하기 위해 바인더 IPC 데이터를 생성하고 바인더 드라이버와 통신할 수 있는 기능을 제공한다.
  ■ 서비스 매니저 : 서비스 매니저는 시스템에 서비스를 등록하고 검색할 수 있는 기능을 제공한다.
   
  
  

• 네이티브 서비스 프레임워크
  : C++로 작성되어 있으며, library layer에서 동작
  
  
  

  - 레이어
   
  
   1. 서비스 사용자가 foo() 함수를 호출하면, BpFooService의 foo() 프록시 함수가 호출 된다.
   2. BpFooService의 foo() 프록시 함수는 TRANSACTION_FOO RPC 코드와 인자값을 RPC 데이터로 변환한 후, BpBinder 클래스의 transact() 함수를 호출해서 RPC 코드와 데이터를 전달한다.
   3. BpBinder의 transact() 함수는 전달받은 RPC 코드와 데이터에 FooService 서비스의 서비스 핸들 정보를 추가한 후 IPCThreadState 클래스의 transact() 함수에 인자로 전달한다.
   4. IPCThreadState 클래스의 transact() 함수는 전달받은 데이터에 BC_TRANSACTION 바인더 프로토콜을 추가하여 바인더 IPC 데이터를 생성하고 이것을 바인더 드라이버에 전달한다.
  
   4. 바인더 드라이버는 IPCThreadState에게 바인더 IPC 데이터 정보를 전달한다. 그러면 IPCThreadState의 executeCommand() 함수에서 데이터를 분석하여 BR_TRANSACTION 바인더 프로토콜인 경우에 BBinder 클래스의 transact() 함수를 호출한다. 이때 transact() 함수의 인자로 서비스 클라이언트로부터 수신된 RPC 코드와 데이터가 전달된다.
   3. BBinder는 RPC 코드를 분석하여 기본적으로 제공하는 서비스 함수가 아닌 경우에 onTransact() 함수를 호출한다. 그런데 BnFooService가 BBinder를 상속하여 onTransact() 함수를 재정의했으므로 BnFooService 서비스 스텁의 onTransact() 함수가 호출된다. BBinder로 부터 전달받은 데이터는 다시 onTransact()의 인자로 전달한다.
   2. BnFooService의 onTransact()에서는 전달받은 RPC 데이터를 분석하여 TRANSACTION_FOO RPC 코드가 의미하는 FooService의 foo() 스텁 함수를 호출한다. 일반적으로 스텁 함수 호출시 RPC 데이터에 대한 언마샬링이 수행되어 인자로 전달되지만, foo() 스텁 함수는 인자가 없으므로 언마샬링이 수행되지 않는다.
   1. FooService의 foo() 서비스 스텁 함수가 실행된다.

  
  - 프록시
  
  
  

  - 스텁
  
  
  - 바인더 연결
  
  
  

• 클래스 구조
  
  
  - IBinder, BBinder, BpBinder 
   : IBinder 클래스는 안드로이드 바인더를 추상화한 것이며 자식 클래스로 BBinder, BpBinder 클래스가 있다.
    BBinder 클래스는 RPC 코드와 데이터를 수신하는 역할과 바인더 드라이버 내부에 바인더 노드를 생성할 때 이용하는 바인더 객체로서의 역할을 담당.
    BpBinder 클래스는 목적지 서비스의 핸들 정보를 저장하고 바인더 드라이버가 서비스 서버의 바인더 노드를 찾을 때 이용하는 바인더 객체로서의 역할을 담당.  
  - IInterface, BnInterface, BpInterface
   : IInterface 클래스는 서비스나 서비스 프록시 클래스를 IBinder 타입으로 형변환하는 기능을 제공한다. 실제로 형변환은 BnInterface 클래스와 BpInterface 클래스에서 일어나며, BnInterface는 서비스 클래스를 BpInterface는 서비스 프록시 클래스를 IBinder 타입으로 형변환한다. 형변환이 필요한 이유는 바인더 객체를 바인더 드라이버를 통해 전송해야 하기 때문이다. 예를 들어, 서비스를 시스템에 등록하는 경우 서비스 클래스를 IBinder 타입으로 형변환해서 컨텍스트 매니저에 전달해야한다.
  - ProcessState, IPCThreadState
   : ProcessState  클래스는 바인더 드라이버를 관리하며 IPCThreadState 클래스는 서비스 클라이언트 및 서비스 서버와 바인더 드라이버 간의 바인더 IPC를 위한 통신을 지원한다.
  - Parcel
   : Parcel 클래스는 서비스와 서비스 프록시 사이에서 바인더 IPC가 진행되는 동안 바인더 IPC 데이터를 저장하는 역할을 담당한다. Parcel 클래스가 처리할 수 있는 데이터는 C언어의 기본 자료형 및 기본 자료형의 배열, 바인더 객체, 파일 디스크립터 등이 있다.
  - 서비스 레이어
   : IInterface, BnInterface, BpInterface, BpRefBase, 서비스 인터페이스, 서비스 클래스
  - RPC 레이어
   : 서비스 프록시 클래스, 서비스 스텁 클래스
  - IPC 레이어
   : BBinder, BpBinder, IPCThreadState, ProcessState, Parcel
  
  

• 네이티브 서비스 매니저
  : 안드로이드 플랫폼에는 오디오 디바이스를 관리하는 Audio Flinger, 화면으로 보이는 프레임 버퍼 디바이스를 관리하는 Surface Flinger, 카메라 디바이스를 관리하는 카메라 서비스 등 각종 서비스가 있고, 이러한 서비스의 정보와 목록을 컨텍스트 매니저가 관리, 서비스는 자신의 이름으로 컨텍스트 매니저에 서비스 등록을 요청하고, 서비스 사용자는 접근하고자 하는 서비스의 이름으로 컨텍스트 매니저로부터 서비스의 정보를 획득.
  : 서비스 프레임워크에서는 서비스 사용자가 Audio Flinger, Surface Flinger, 카메라 서비스와 같은 각 서비스에서 제공하는 기능을 사용할 수 있게 바인더 RPC를 처리해 주는 서비스 프록시(Service Proxy)를 제공, 서비스 사용자는 서비스 프록시를 통해 해당 서비스의 기능을 사용하며, 서비스 프록시와 서비스 간의 복잡한 바인더 RPC는 하위 수준의 서비스 프레임워크에서 이뤄지므로 상위 수준의 서비스 사용자는 마치 동일한 프로세스에서 서비스를 이용하는 것처럼 느끼게 된다. 즉 서비스 프록시를 서비스라 생각하게 되는 것
  : 서비스 매니저는 컨텍스트 매니저의 서비스 프록시에 해당
   

  
  : 네이티브 서비스 매니저는 (2)에 해당한다.
  : 자바 시스템 서비스는 (3)의 자바 레이어의 서비스 매니저를 통해 서비스를 등록하고,
  네이티브 시스템 서비스는 (2)의 C/C++ 레이어의 서비스 매니저를 통해 서비스를 등록한다.
  (3)의 자바 레이어의 서비스 매니저는 JNI를 통해 (2)의 C/C++ 레이어의 서비스 매니저와 연결되고, C/C++ 레이어의 서비스 매니저는 바인더 드라이버를 통해 (1)의 컨텍스트 매니저와 바인더 RPC를 수행한다.
  
  

  - 서비스 매니저의 클래스 계층 구조와 바인더 RPC 과정
  
  

  
  - 서비스 매니저의 동작
  1. 서비스 매니저 초기화
   
  
  

  2. 서비스 등록
   
  3. 서비스 획득
   
  
  - 바인더 RPC 데이터와 코드, 바인더 IPC 데이터의 처리 과정