Android -- 網路管理分析
http://blog.csdn.net/andyhuabing/article/details/7790092
Android -- 網路管理分析
在當前網路成為必不可少的條件時,Android系統也整合的wifi,bluetooth,eth,cablemodem等等,為了將其它網路加入進來,大致瀏覽一下網路管理的相關分析,重點看了wifi的管理,還是繞了很多彎彎的。
public static final int TYPE_MOBILE = 0;
public static final int TYPE_WIFI = 1;
public static final int TYPE_MOBILE_MMS = 2;
public static final int TYPE_MOBILE_SUPL = 3;
public static final int TYPE_MOBILE_DUN = 4;
public static final int TYPE_MOBILE_HIPRI = 5;
public static final int TYPE_WIMAX = 6;
public static final int TYPE_PPPOE = 7;
public static final int TYPE_ETHERNET = 8;
public static final int TYPE_CABLEMODEM = 9;
public static final int DEFAULT_NETWORK_PREFERENCE = TYPE_WIFI;
設定了預設的網路連線是TYPE_WIFI
而android系統中對眾多的網路型別進行管理其整個流程是怎樣的呢?下面就來分析一下吧。
系統中對網路的判斷和選在是在 ConnectivityService.java 這個服務中來處理的,在系統啟動的時候會啟動這個系統服務,
而在系統啟動完畢後,ConnectivityService在系統啟動的時候就啟動了。
使用者操作的類是 ConnectivityManager.java 通過aidl訪問 ConnectivityService.java提供的服務。
public class ConnectivityService extends IConnectivityManager.Stub
看定義就相當明確了。。
1、網路服務啟動
SystemServer啟動 ConnectivityService,ConnectivityService 服務中啟動對網路的監視器
在SystemServer的run()函式中,啟動 ConnectivityService 的程式碼:
- try {
- Slog.i(TAG, "Connectivity Service");
- connectivity = ConnectivityService.getInstance(context);
- ServiceManager.addService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE, connectivity);
- } catch (Throwable e) {
- Slog.e(TAG, "Failure starting Connectivity Service", e);
- }
- f (connectivityF != null) connectivityF.systemReady();
2、增加定義網路型別
framework/base/core/res/res/values/config.xml中定義了網路的型別
型別定義如下:
<!-- This string array should be overridden by the device to present a list of network
attributes. This is used by the connectivity manager to decide which networks can coexist
based on the hardware -->
<!-- An Array of "[Connection name],[ConnectivityManager connection type],
[associated radio-type],[priority] -->
<string-array translatable="false" name="networkAttributes">
<item>"wifi,1,1,2"</item>
<item>"mobile,0,0,3"</item>
<item>"mobile_mms,2,0,4"</item>
<item>"mobile_supl,3,0,4"</item>
<item>"mobile_hipri,5,0,5"</item>
<item>"pppoe,7,7,1"</item>
<item>"ethernet,8,8,0"</item>
<item>"cablemodem,9,9,0"</item>
</string-array>
!!!!! 參考 NetworkAttributes 類定義即明白什麼意思了
<!-- This string array should be overridden by the device to present a list of radio
attributes. This is used by the connectivity manager to decide which networks can coexist
based on the hardware -->
<!-- An Array of "[ConnectivityManager connectionType],
[# simultaneous connection types]" -->
<string-array translatable="false" name="radioAttributes">
<item>"9,1"</item>
<item>"8,1"</item>
<item>"7,1"</item>
<item>"1,1"</item>
<item>"0,1"</item>
</string-array>
!!!! 參考 RadioAttributes 類定義即明白什麼意思了
這裡代表什麼含義呢?在 ConnectivityService內部,定義了兩個類用於解析xml檔案中內容。
- private static class NetworkAttributes {
- /**
- * Class for holding settings read from resources.
- */
- public String mName;
- public int mType;
- public int mRadio;
- public int mPriority;
- public NetworkInfo.State mLastState;
- public NetworkAttributes(String init) {
- String fragments[] = init.split(",");
- mName = fragments[0].toLowerCase();
- mType = Integer.parseInt(fragments[1]);
- mRadio = Integer.parseInt(fragments[2]);
- mPriority = Integer.parseInt(fragments[3]);
- mLastState = NetworkInfo.State.UNKNOWN;
- }
- public boolean isDefault() {
- return (mType == mRadio);
- }
- }
- private static class RadioAttributes {
- public int mSimultaneity;
- public int mType;
- public RadioAttributes(String init) {
- String fragments[] = init.split(",");
- mType = Integer.parseInt(fragments[0]);
- mSimultaneity = Integer.parseInt(fragments[1]);
- }
- }
網路有優先順序之分,優先順序高的先被執行,這是通過如下程式碼進行分配的:
- // high priority first
- mPriorityList = new int[mNetworksDefined];
- {
- int insertionPoint = mNetworksDefined-1;
- int currentLowest = 0;
- int nextLowest = 0;
- while (insertionPoint > -1) {
- for (NetworkAttributes na : mNetAttributes) {
- if (na == null) continue;
- if (na.mPriority < currentLowest) continue;
- if (na.mPriority > currentLowest) {
- if (na.mPriority < nextLowest || nextLowest == 0) {
- nextLowest = na.mPriority;
- }
- continue;
- }
- mPriorityList[insertionPoint--] = na.mType;
- }
- currentLowest = nextLowest;
- nextLowest = 0;
- }
- }
其中,TYPE_MOBILE_HIPRI的優先順序最高,其次為TYPE_MOBILE_MMS,TYPE_MOBILE_SUPL,TYPE_MOBILE_DUN,
優先順序最低的為TYPE_WIFI,TYPE_MOBILE。TYPE_WIFI,TYPE_MOBILE兩個網路型別中,TYPE_WIFI大於TYPE_MOBILE的優先順序
在開啟wifi的連線後,mobile網路會被關閉。wifi網路連線關閉後,mobile網路會重新連線.
在處理網路連線的Handler的程式碼中有處理:
- private void handleConnect(NetworkInfo info) {
- int type = info.getType();
- // snapshot isFailover, because sendConnectedBroadcast() resets it
- boolean isFailover = info.isFailover();
- NetworkStateTracker thisNet = mNetTrackers[type];
- // if this is a default net and other default is running
- // kill the one not preferred
- if (mNetAttributes[type].isDefault()) {
- if (mActiveDefaultNetwork != -1 && mActiveDefaultNetwork != type) {
- if ((type != mNetworkPreference &&
- mNetAttributes[mActiveDefaultNetwork].mPriority >
- mNetAttributes[type].mPriority) ||
- mNetworkPreference == mActiveDefaultNetwork) {
- <span style="color:#3366FF;"> // don't accept this one
- if (DBG) Slog.v(TAG, "Not broadcasting CONNECT_ACTION " +
- "to torn down network " + info.getTypeName());
- teardown(thisNet);</span>
- return;
- } else {
- <span style="color:#3333FF;"> // tear down the other
- NetworkStateTracker otherNet =
- mNetTrackers[mActiveDefaultNetwork];
- if (DBG) Slog.v(TAG, "Policy requires " +
- otherNet.getNetworkInfo().getTypeName() +
- " teardown");
- if (!teardown(otherNet)) {
- Slog.e(TAG, "Network declined teardown request");
- return;
- }
- if (isFailover) {
- otherNet.releaseWakeLock();
- }</span>
- }
- }
- mActiveDefaultNetwork = type;
- // this will cause us to come up initially as unconnected and switching
- // to connected after our normal pause unless somebody reports us as reall
- // disconnected
- mDefaultInetConditionPublished = 0;
- mDefaultConnectionSequence++;
- mInetConditionChangeInFlight = false;
- // Don't do this - if we never sign in stay, grey
- //reportNetworkCondition(mActiveDefaultNetwork, 100);
- }
- thisNet.setTeardownRequested(false);
- thisNet.updateNetworkSettings();
- handleConnectivityChange(type);
- sendConnectedBroadcast(info);
- }
因此請注意,由於WIFI優先順序高於ETH網路,如果wifi被開啟,可以eth就會被關閉掉,而如果我們想在
這兩者同時存在,那麼在呼叫teardown(NetworkStateTracker)函式前進行判定即可。
2、啟個各類網路監控器服務程式碼,這裡以wifi為例
在ConnectivityService的建構函式中啟動網路監視器的程式碼
- /*
- * Create the network state trackers for Wi-Fi and mobile
- * data. Maybe this could be done with a factory class,
- * but it's not clear that it's worth it, given that
- * the number of different network types is not going
- * to change very often.
- */
- boolean noMobileData = !getMobileDataEnabled();
- for (int netType : mPriorityList) {
- switch (mNetAttributes[netType].mRadio) {
- case ConnectivityManager.TYPE_WIFI:
- if (DBG) Slog.v(TAG, "Starting Wifi Service.");
- WifiStateTracker wst = new WifiStateTracker(context, mHandler);
- WifiService wifiService = new WifiService(context, wst);
- ServiceManager.addService(Context.WIFI_SERVICE, wifiService);
- wifiService.startWifi();
- mNetTrackers[ConnectivityManager.TYPE_WIFI] = wst;
- wst.startMonitoring();
- break;
在settings中可以設定網路連線,比如開啟wifi,開啟bluetooth,設定apn的連線等等,在設定完成後,設定的訊息會存在一個資料庫中儲存,併傳送系統訊息來廣播網路設定的變化。
在網路監視器中捕捉了settings中發出的相應的網路廣播資訊,網路監視器中註冊了settings中網路變化的資訊,有變化會做相應的處理,並將處理的結果儲存在NetworkInfo類的一個物件中,在ConnectivityService中通過
public NetworkInfo getNetworkInfo(int networkType)方法可以得知當前networkType型別網路的連線情況。
3、 應用監控
在app中,我們可以通過 ConnectivityManager 來獲取當前的網路資訊,並能指定當前程式需要的網路型別:
ConnectivityManager mCnn = context.getSystemService(context.CONNECTIVITY_SERVICE);
NetworkInfo mNetinfo = mCnn.getActiveNetworkInfo();
mCnn.setNetworkPreference(int preference);//設定首選網路型別。
假如沒有設定,網路型別為系統預設。在wifi,3G網路同時存在的情況下,系統會預設的呼叫wifi網路,載入wifi的驅動,走wifi網路。
4、下面詳細分析一下wifi網路資訊
wifi 圖示層次:
ConnectivityService 的建構函式會將 WifiService 新增到 ServiceManager 中,使之需要服務者可以訪問。
mWifiStateTracker = new WifiStateTracker(context, handler);
WifiService wifiService = new WifiService(context, mWifiStateTracker);
ServiceManager.addService(Context.WIFI_SERVICE, wifiService);
WifiStateTracker 會建立 WifiMonitor 接收來自底層的事件,WifiService 和 WifiMonitor 是整個模組的核心。
WifiService 負責啟動關閉 wpa_supplicant、啟動關閉 WifiMonitor 監視執行緒
和把命令下發給 wpa_supplicant,而 WifiMonitor 則負責從 wpa_supplicant 接收事件通知。
連線 AP:
1. 使能 WIFI
WirelessSettings 在初始化的時候配置了由 WifiEnabler 來處理 Wifi 按鈕,
當使用者按下 Wifi 按鈕後, Android 會呼叫 WifiEnabler 的 onPreferenceChange,
再由 WifiEnabler 呼叫 WifiManager 的 setWifiEnabled 介面函式,通過 AIDL,實際呼叫的是 WifiService 的
setWifiEnabled 函式,WifiService 接著向自身傳送一條 MESSAGE_ENABLE_WIFI 訊息,
在處理該訊息的程式碼中做真正的使能工作:
- @Override
- public void handleMessage(Message msg) {
- switch (msg.what) {
- case MESSAGE_ENABLE_WIFI:
- setWifiEnabledBlocking(true, msg.arg1 == 1, msg.arg2);
- if (mWifiWatchdogService == null) {
- mWifiWatchdogService = new WifiWatchdogService(mContext, mWifiStateTracker);
- }
- sWakeLock.release();
- break;
首先裝載 WIFI 核心模組(該模組的位置硬編碼為"/system/lib/modules/wlan.ko" ), 然後啟動 wpa_supplicant
(配置檔案硬編碼為"/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf") 再通過 WifiStateTracker 來啟動
WifiMonitor 中的監視執行緒。
- private boolean setWifiEnabledBlocking(boolean enable, boolean persist, int uid) {
- ...
- setWifiEnabledState(enable ? WIFI_STATE_ENABLING : WIFI_STATE_DISABLING, uid);
- if (enable) {
- if (!mWifiStateTracker.loadDriver()) {
- Slog.e(TAG, "Failed to load Wi-Fi driver.");
- setWifiEnabledState(WIFI_STATE_UNKNOWN, uid);
- return false;
- }
- if (!mWifiStateTracker.startSupplicant()) {
- mWifiStateTracker.unloadDriver();
- Slog.e(TAG, "Failed to start supplicant daemon.");
- setWifiEnabledState(WIFI_STATE_UNKNOWN, uid);
- return false;
- }
- registerForBroadcasts();
- mWifiStateTracker.startEventLoop();
- }
當使能成功後,會廣播傳送 WIFI_STATE_CHANGED_ACTION 這個 Intent 通知外界 WIFI 已經成功使能了
// Broadcast
final Intent intent = new Intent(WifiManager.WIFI_STATE_CHANGED_ACTION);
intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY_BEFORE_BOOT);
mContext.sendStickyBroadcast(intent);
WifiEnabler 建立的時候就會向 Android 註冊接收
- /**
- * Registers to receive the necessary Wi-Fi broadcasts.
- */
- private void registerForWifiBroadcasts() {
- IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();
- intentFilter.addAction(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION);
- intentFilter.addAction(WifiManager.WIFI_STATE_CHANGED_ACTION);
- mContext.registerReceiver(mReceiver, intentFilter);
- }
WIFI_STATE_CHANGED_ACTION,因此它會收到該 Intent,從而開始掃描。
- /**
- * see {@link android.net.wifi.WifiManager#startScan()}
- */
- public void startScan(boolean forceActive) {
- enforceChangePermission();
- if (mWifiHandler == null) return;
- Message.obtain(mWifiHandler, MESSAGE_START_SCAN, forceActive ? 1 : 0, 0).sendToTarget();
- }
2. 查詢 AP
掃描的入口函式是 WifiService 的 startScan,它其實也就是往 wpa_supplicant 傳送 SCAN 命令。
- static jboolean android_net_wifi_scanCommand(JNIEnv* env, jobject clazz, jboolean forceActive)
- {
- jboolean result;
- // Ignore any error from setting the scan mode.
- // The scan will still work.
- if (forceActive && !sScanModeActive)
- doSetScanMode(true);
- result = doBooleanCommand("SCAN", "OK");
- if (forceActive && !sScanModeActive)
- doSetScanMode(sScanModeActive);
- return result;
- }
當 wpa_supplicant 處理完 SCAN 命令後,它會向控制通道傳送事件通知掃描完成,從而wifi_wait_for_event 函式會接收到該事件,由此 WifiMonitor 中的 MonitorThread 會被執行來出來這個事件
- static jstring android_net_wifi_waitForEvent(JNIEnv* env, jobject clazz)
- {
- char buf[256];
- int nread = ::wifi_wait_for_event(buf, sizeof buf);
- if (nread > 0) {
- return env->NewStringUTF(buf);
- } else {
- return env->NewStringUTF(NULL);
- }
- }
- void handleEvent(int event, String remainder) {
- case SCAN_RESULTS:
- mWifiStateTracker.notifyScanResultsAvailable();
- break;
WifiStateTracker 則接著廣播傳送 SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION 這個 Intent
case EVENT_SCAN_RESULTS_AVAILABLE:
mContext.sendBroadcast(new Intent(WifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION));
WifiLayer 註冊了接收 SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION 這個 Intent,所以它的相關
處理函式 handleScanResultsAvailable 會被呼叫,在該函式中,先會去拿到 SCAN 的結果
(最終是往 wpa_supplicant 傳送 SCAN_RESULT 命令並讀取返回值來實現的) ,
List<ScanResult> list = mWifiManager.getScanResults();
對每一個掃描返回的 AP,WifiLayer 會呼叫 WifiSettings 的 onAccessPointSetChanged 函式,
從而最終把該 AP 加到 GUI 顯示列表中。
- public void onAccessPointSetChanged(AccessPointState ap, boolean added) {
- AccessPointPreference pref = mAps.get(ap);
- if (added) {
- if (pref == null) {
- pref = new AccessPointPreference(this, ap);
- mAps.put(ap, pref);
- } else {
- pref.setEnabled(true);
- }
- mApCategory.addPreference(pref);
- }
- }
3. 配置 AP 引數
當使用者在 WifiSettings 介面上選擇了一個 AP 後,會顯示配置 AP 引數的一個對話方塊,
- public boolean onPreferenceTreeClick(PreferenceScreen preferenceScreen, Preference
- preference) {
- if (preference instanceof AccessPointPreference) {
- AccessPointState state=((AccessPointPreference)preference).getAccessPointState();
- showAccessPointDialog(state, AccessPointDialog.MODE_INFO);
- }
- }
4. 連線
當使用者在 AcessPointDialog 中選擇好加密方式和輸入金鑰之後,再點選連線按鈕,Android就會去連線這個 AP。
- private void handleConnect() {
- String password = getEnteredPassword();
- if (!TextUtils.isEmpty(password)) {
- mState.setPassword(password);
- }
- mWifiLayer.connectToNetwork(mState);
- }
WifiLayer 會先檢測這個 AP 是不是之前被配置過,這個是通過向 wpa_supplicant 傳送LIST_NETWORK 命令並且比較返回值來實現的,
// Need WifiConfiguration for the AP
WifiConfiguration config = findConfiguredNetwork(state);
如果 wpa_supplicant 沒有這個 AP 的配置資訊則會向 wpa_supplicant 傳送 ADD_NETWORK 命令來新增該 AP,
if (config == null) {
// Connecting for the first time, need to create it
config = addConfiguration(state,ADD_CONFIGURATION_ENABLE|ADD_CONFIGURATION_SAVE);
}
ADD_NETWORK 命 令 會 返 回 一 個 ID , WifiLayer 再 用 這 個 返 回 的 ID 作 為 參 數 向
wpa_supplicant 傳送 ENABLE_NETWORK 命令,從而讓 wpa_supplicant 去連線該 AP。
// Make sure that network is enabled, and disable others
mReenableApsOnNetworkStateChange = true;
if (!mWifiManager.enableNetwork(state.networkId, true)) {
Log.e(TAG, "Could not enable network ID " + state.networkId);
error(R.string.error_connecting);
return false;
}
5. 配置 IP 地址
當 wpa_supplicant 成功連線上 AP 之後,它會向控制通道傳送事件通知連線上 AP 了,從而
wifi_wait_for_event 函式會接收到該事件,由此 WifiMonitor 中的 MonitorThread 會被執行來
出來這個事件,
void handleEvent(int event, String remainder) {
case CONNECTED:
handleNetworkStateChange(NetworkInfo.DetailedState.CONNECTED,remainder);
break;
WifiMonitor 再呼叫 WifiStateTracker 的 notifyStateChange,WifiStateTracker 則接著會往自身
傳送 EVENT_DHCP_START 訊息來啟動 DHCP 去獲取 IP 地址,
- private void handleConnectedState() {
- setPollTimer();
- mLastSignalLevel = -1;
- if (!mHaveIPAddress && !mObtainingIPAddress) {
- mObtainingIPAddress = true;
- mDhcpTarget.obtainMessage(EVENT_DHCP_START).sendToTarget();
- }
- }
然後再廣播傳送 NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION 這個 Intent
case EVENT_NETWORK_STATE_CHANGED:
if (result.state != DetailedState.DISCONNECTED || !mDisconnectPending) {
intent = new Intent(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION);
intent.putExtra(WifiManager.EXTRA_NETWORK_INFO,mNetworkInfo);
if (result.BSSID != null)
intent.putExtra(WifiManager.EXTRA_BSSID, result.BSSID);
mContext.sendStickyBroadcast(intent);
}
break;
WifiLayer 註冊了接收 NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION 這個 Intent,所以它的相關處理函式 handleNetworkStateChanged 會被呼叫,
當 DHCP 拿到 IP 地址之後,會再傳送 EVENT_DHCP_SUCCEEDED 訊息,
- private class DhcpHandler extends Handler {
- public void handleMessage(Message msg) {
- switch (msg.what) {
- case EVENT_DHCP_START:
- if (NetworkUtils.runDhcp(mInterfaceName, mDhcpInfo)) {
- event = EVENT_DHCP_SUCCEEDED;
- }
WifiLayer 處 理 EVENT_DHCP_SUCCEEDED 訊息 , 會再次廣播傳送NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION 這個 Intent,這次帶上完整的 IP 地址資訊。
- case EVENT_DHCP_SUCCEEDED:
- mWifiInfo.setIpAddress(mDhcpInfo.ipAddress);
- setDetailedState(DetailedState.CONNECTED);
- intent =new Intent(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION);
- intent.putExtra(WifiManager.EXTRA_NETWORK_INFO, mNetworkInfo);
- mContext.sendStickyBroadcast(intent);
- break;
至此為止,整個連線過程完成。
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