Android Radio Interface Layer（RIL）

最新推荐文章于 2021-02-21 14:27:00 发布

可爱的10

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1.简述

Radio Interface Layer，简称RIL，在手机上是Modem与AP通讯的桥梁，RIL扮演的角色非常重要，RIL被设计成能够可靠的高效的传输数据一个模块。以下是RIL在Modem与AP中的位置：

Android RIL可以分成2个模块，一个部分RIL Demon(RILD)，用于通过socket和framework通讯；另一部分是第三方自己客制化的部分，在这里暂时称之为vendor RIL。之所以这样设计是因为不同的厂商使用的Modem不一样，而RIL又和Modem紧密联系，所以Android有把和Modem联系紧密的部分和公共部分剥离开，让不同的厂商可以客制化vendor RIL以适应厂商自己的Modem。Vendor RIL专门负责通过AT和Modem进行通讯。所以又可以细化称为:

了解RIL的用途之后，接下来看看RIL的文件结构。RIL有三个重要的目录: rild, libril和reference-ril。

2. 多路复用介绍

Android的ril有开多个socket用于通讯，由于socket的部分函数为阻塞式的，如果某一个socket连接上发生阻塞，会影响到其他的socket连接的处理数据，所以android的ril使用了select来实现同时接收socket的连接(多路复用模型)。Select是linux系统中实现多路复用的函数之一,它可以同时监听多个文件描述符(file descriptor, fd)，有一个或多个fd上有数据可读、可写或者出现异常，该函数则返回并带回需要处理的socket的fd以及个数。

A. 使用普通的无限循环轮询方式，一次接收与处理一个客户端：

B. 使用select实现多路复用,通过监听客户端的socket，同时服务。

3. Android Ril的事件及其处理方法

3.1 ril_event --- ril_event.cpp

过目一下事件的结构

int fd; // 文件描述符 pipe/socket，这就是要加到fdset集合中的玩意，select时会用到。

int index;//watch_table数组的索引,用于清空该数字对应的元素

Bool persist;//指示该ev在触发之后是否需要移出watch_table

Timeval timeout;//计时器触发的时间，微秒级

Ril_event_cb func;//事件触发时的回调函数

Void *param;//以上回调函数的参数

事件有两种:

(1)监听socket或pipe的事件，若socket或pipe可读、可写或者异常时会触发select返回。

(2)计时器事件，该类事件没有文件描述符，指定一个未来的时间，当时间到时select返回。

3.2 select的I/O多路复用

Android RIL使用Select来实现多路复用，一下是函数列表

Select有五个参数

参数1：int, 为所监听的fd数值的最大值+1。

参数2：fd_set类型的fd集合，此处参数为监听读的fd，当fd有数据需要读取时触发。

参数3：fd_set类型的fd集合，此处为监听写的fd集合。

参数4：fd_set类型的fd集合，此处为发生异常的fd的集合。

参数5：为timeval的时间，用于设定在规定时间到时select返回。当该值为NULL时，表示函数在有fd发生变化时才返回；为0，则立即返回。

返回值为发生可读、可写或者异常的fd的个数。

默认情况下，select可以同时监听1024个fd，参见宏定义

#define FD_SETSIZE __FD_SETSIZE //1024 --- time.h

fd的操作时通过以下系列函数：

#define FD_SET(fd,fdsetp) __FD_SET(fd,fdsetp) //把fd设定到fdset集合中

#define FD_CLR(fd,fdsetp) __FD_CLR(fd,fdsetp) //从fdset集合中清除fd

#define FD_ISSET(fd,fdsetp) __FD_ISSET(fd,fdsetp) //判断fd是否在fdset集合中

#define FD_ZERO(fdsetp) __FD_ZERO(fdsetp) //清空fdset集合

3.3 RIL事件处理解析

在有了上面的基础之后，接下来去挖一挖RIL是如何控制事件的。RIL事件相关的操作在文件ril_event.cpp中。关于RIL事件处理的话，涉及到参数：

static struct ril_event * watch_table[MAX_FD_EVENTS];//所需要监听的事件，都放到这个数组中，长度为8

static struct ril_event timer_list; //如果监听的是计时器，这加到这个链表中。上面有讲到这是ril_event个具有双向链表性质的结构体。提问: 为什么这里使用到链表，而watch_table却是用数组呢？？？

static struct ril_event pending_list; //这玩意也是一个链表，装载的是已经触发了的事件或计时器。

3.3.1让我们从rild.c开始寻找，

Rild.c编译成rild的模块，在init.rc中以一个service的形式被创建。

在该文件的mian函数中RIL开始初始化，做了三件事：

(1)创建事件循环，其实就是呼叫RIL_startEventLoop()

(2)打开vendor RIL的链接库，并呼叫其中RIL_Init函数

(3)RIL注册(暂且这么说吧,其实也没注册什么东西)，呼叫RIL_register()

A. 先看第一件事：呼叫RIL_startEventLoop(ril.cpp)的函数：

这个函数很简单，就是单单创建一个线程(线程id=s_tid_dispatch)，等到线程创建并运行了再返回。

extern "C" void

RIL_startEventLoop(void) {

...

ret = pthread_create(&s_tid_dispatch, &attr, eventLoop, NULL); //创建eventLoop线程

while (s_started == 0) {<==等待eventLoop创建并运行

pthread_cond_wait(&s_startupCond, &s_startupMutex);

}

...

}

再接着看eventLoop的代码，创建一个匿名管道，并把管道的read端加到事件列表里面(这里在添加事件是有一个callback，在事件触发是执行该callback。processWakeupCallback里面很简单，就是读取管道上的数据)，然后就呼叫ril_event_loop()进入循环。

static void *

eventLoop(void *param) {

int ret;

int filedes[2];

ril_event_init();

pthread_mutex_lock(&s_startupMutex);

s_started = 1;

pthread_cond_broadcast(&s_startupCond);

pthread_mutex_unlock(&s_startupMutex);

ret = pipe(filedes); //创建一个无名管道

if (ret < 0) {

ALOGE("Error in pipe() errno:%d", errno);

return NULL;

}

s_fdWakeupRead = filedes[0]; //管道读端

s_fdWakeupWrite = filedes[1]; //管道写段

fcntl(s_fdWakeupRead, F_SETFL, O_NONBLOCK);

ril_event_set (&s_wakeupfd_event, s_fdWakeupRead, true,

processWakeupCallback, NULL); //使用管道的读端生成一个事件，这个事件的用途下面会介绍到。

rilEventAddWakeup (&s_wakeupfd_event);

// Only returns on error

ril_event_loop();

ALOGE ("error in event_loop_base errno:%d", errno);

// kill self to restart on error

kill(0, SIGKILL);

return NULL;

}

Ril_event_loop就是一个for的无限循环，在这个for内部看到了前面讲到的select函数了，其实select值监测read的fd_set，所要监听的fd都存放在全局变量readFds中，ptv决定select block的形态，要么设定时间block直到到期，要么无限block直到有监听fd上数据可读，当select返回后就会查找是哪个事件的fd的触发的，然后通过firePending()呼叫该事件的callback。注意这是循环的内部，也就是说每当select返回并执行其他动作之后，又会重新把readFds加到select中。

void ril_event_loop()

{

int n;

fd_set rfds;

struct timeval tv;

struct timeval * ptv;

for (;;) {

// make local copy of read fd_set

memcpy(&rfds, &readFds, sizeof(fd_set)); //因为在select返回时，rfds中仅仅是触发的fd，没有触发的不在里面。也就是说rfds是会被修改的。

if (-1 == calcNextTimeout(&tv)) {

// no pending timers; block indefinitely

dlog("~~~~ no timers; blocking indefinitely ~~~~");

ptv = NULL;//无限时的block

} else {

dlog("~~~~ blocking for %ds + %dus ~~~~", (int)tv.tv_sec, (int)tv.tv_usec);

ptv = &tv;//设定block

}

printReadies(&rfds);

n = select(nfds, &rfds, NULL, NULL, ptv); //监听可读的fd

printReadies(&rfds);

dlog("~~~~ %d events fired ~~~~", n);

if (n < 0) {

if (errno == EINTR) continue;

ALOGE("ril_event: select error (%d)", errno);

// bail?

return;

}

// Check for timeouts

processTimeouts(); //捞到期的事件

// Check for read-ready

processReadReadies(&rfds, n); //捞触发可读的事件

// Fire away

firePending(); //发射~ orz

}

整个RIL_startEventLoop的时间序列式这个样子的(不好意思，画的糟糕了)

所以可以看到，要添加一个事件很简单，呼叫以下两个函数就可以了：

ril_event_set()

rilEventAddWakeup()

那刚才有说，只有select返回，才会重新把事件的fd加到select来监听。所以在rilEventAddWakeup中会有两个动作，一个是添加event(event的fd会写到readFds中)，然后另外一个是triggerEvLoop，这个triggerEvLoop其实就是往刚才在eventLoop中创建的匿名管道写入一个空格字符而已，目的是让select返回，因为select返回后会再把已经改变的readFds重新加入到select中。那么为什么往匿名管道写入数据，select就会返回呢？是因为在eventLoop中有把管道的read端也加入监听了。到这里估计大家应该明白了RIL event的工作机制了吧~

B. 接下来看vendor RIL中的RIL_Init

Vendor RIL以lib的形似存在，其中会有名称是”RIL_Init”的函数，该函数是Vendor RIL的入口，android默认的vendor RIL是reference-ril.so，里面包含了reference-ril.c这支文件。里面会有函数名为RIL_Init的函数，该函数创建一个tid为s_tid_mainloop，处理函数为mainLoop的线程。这里还会把RILD丢进来的设备名称保存在全局参数s_device_patch中。(这个函数太长了，只贴片段)

mainLoop的作用比较简单：

(1)打开s_device_patch设备，如果打开失败则会一直尝试直到成功为止。S_device_patch路径指向是串口设备，用于和modem进行数据交换，如果此设备没办法打开，那手机就嗝屁了~，mainLoop里主要做了三件事

I. 打开串口设备

II. 注册onUnsolicited，创建线程readLoop读取modem丢过来的unsolicited事件。

III. 添加一个计时器，发送AT与Modem进行握手通讯。

static void *

mainLoop(void *param)

{

...

for (;;) {

fd = -1;

while (fd < 0) {

if (s_port > 0) {

...

} else if (s_device_socket) {

...

} else if (s_device_path != NULL) {

fd = open (s_device_path, O_RDWR); //打开串口

...

}

...

}

s_closed = 0;

ret = at_open(fd, onUnsolicited); //创建readLoop线程，用于读取从modme丢过来的unsolicited ev

...

RIL_requestTimedCallback(initializeCallback, NULL, &TIMEVAL_0); //添加一个计时事件，

...

}

RIL_Init是有返回值的s_callbacks，这个返回值RIL_register会使用到,rild与vendor ril的衔接就是依靠这个参数。返回值类型是：

typedef struct {

int version; /* set to RIL_VERSION */

RIL_RequestFunc onRequest; //上层下指令的处理函数

RIL_RadioStateRequest onStateRequest; //查询当前radio状态

RIL_Supports supports; //查询指定的request是否支持

RIL_Cancel onCancel; //母鸡干嘛的

RIL_GetVersion getVersion; //ril的版本

} RIL_RadioFunctions;

RIL_Init中s_callbacks是这摸样，感兴趣的同学可以看看函数的实现：

到此RIL_Init就分析道这里。

C. RIL_register()

RIL_Register中的参数就是RIL_Init返回的参数，vendor RIL和RILD的沟通就是通过这货，直接通过function call方式。

extern "C" void

RIL_register (const RIL_RadioFunctions *callbacks) {//这里的参数就是上面提到的s_callbacks

...

memcpy(&s_callbacks, callbacks, sizeof (RIL_RadioFunctions)); //保存下来，备之后呼叫

...

for (int i = 0; i < (int)NUM_ELEMS(s_commands); i++) { //验证cmd，一个request对应一个整数值，由0往后递增，为什么要验证呢？因为以后RIL Java发是根据这个request number发cmd的，这个request number就是作为数组s_command的索引，用来呼叫这个cmd的分发和处理本cmd的函数。一会介绍他们之间的关系

assert(i == s_commands[i].requestNumber);

}

for (int i = 0; i < (int)NUM_ELEMS(s_unsolResponses); i++) {//同上

assert(i + RIL_UNSOL_RESPONSE_BASE

== s_unsolResponses[i].requestNumber);

}

...

s_fdListen = android_get_control_socket(SOCKET_NAME_RIL);//获取socket的fd，socket貌似在创建ril-demon进程时随之创建的。

if (s_fdListen < 0) {

ALOGE("Failed to get socket '" SOCKET_NAME_RIL "'");

exit(-1);

}

ret = listen(s_fdListen, 4);

/* note: non-persistent so we can accept only one connection at a time */

//这里的socket是RILD与RIL Java的连接，RILD作为service端，RIL Java 作为client端。s_fdListen只是service的socket，目的是监听RIL Java的socket发过来的connect，在listenCallback中Accept返回的socket才是RIL Java的socket，监听这个socket才能能知道RIL Java发过来的请求了。

ril_event_set (&s_listen_event, s_fdListen, false,listenCallback, NULL);

rilEventAddWakeup (&s_listen_event);

#if 1

// start debug interface socket

//用于android debug的socket，可以通过该socket与RILoptions中的socket连接，可以进行开关radio，开启一通通话，挂断一通通话之类的。

s_fdDebug = android_get_control_socket(SOCKET_NAME_RIL_DEBUG);

if (s_fdDebug < 0) {

ALOGE("Failed to get socket '" SOCKET_NAME_RIL_DEBUG "' errno:%d", errno);

exit(-1);

}

ret = listen(s_fdDebug, 4);

ril_event_set (&s_debug_event, s_fdDebug, true,debugCallback, NULL);

rilEventAddWakeup (&s_debug_event);

#endif

}

上面有提到，RILD和上层RIL Java的沟通是通过socket进行通讯，因为RIL Java属于Java层次，之间的数据传递使用Parcel。当RIL Java要让RILD帮忙做事时，协定好它们之间之间的沟通方式，RIL Java把一个cmd号码发给RILD，其需要发送的参数写到Parcel中,在通过socket发送到RILD，然后RILD根据cmd码，呼叫就其绑定不同的发送与接收函数。

RIL有两种cmd：

(1)一种是一来一回的request。RIL Java下request，RILD处理后回给RIL Java结果。例如获取手机IMEI号，RIL Java下request到RILD，再到modem，modem处理完后依次返回到RIL Java。

(2)另一种只回的unsolicited。RILD把modem主动给过来的事件上报给RIL Java。例如，手机信号强度的改变，网络时间到达之类的。这些cmd不需要AP做下任何请求，当modem发现其需要报告状态给AP时，就会主动的发出。

这两种cmd对应的cmd格式

typedef struct {

int requestNumber; //request number

void (*dispatchFunction) (Parcel &p, struct RequestInfo *pRI); //request发送的函数

int(*responseFunction) (Parcel &p, void *response, size_t responselen); //request处理完成之后回应

} CommandInfo;

每一个cmd id(也就上request number)对应一个发送和接收函数，如果cmd有带Sting参数的话，那就会选用dispatchString, 如果RILD有返回值Int数组需要回传给RILJ的话，就选用responseInts。当然如果想传自己定义类型参数的话，可以自己写一个dispatchMyData，其实就是把Parcel里面的值，按照存放的顺序读出来发送出去。

typedef struct {

int requestNumber; //同上

int (*responseFunction) (Parcel &p, void *response, size_t responselen); //unsolicited 的处理函数

WakeType wakeType; //？？？母鸡这个的意思

} UnsolResponseInfo;

4. RIL Java解析

RIJ Java比较简单，就是负责RILD和上层Telephony的衔接。在PhoneFactory.java中根据不同的PhoneType创建不同的Phone，例如GSMPhone, CDMAPhone或者CDMALTEPhone。不管是哪一种Phone，都需要一个CommandsInterface作为参数，这个就是RILJ，每种Phone都需要RILJ帮忙和RILD进行通讯。RILJ就是在创建某一种Phone之前创建的，在Phone进程中运行。RILJ的源文件就是RIL.java，这个文件中有两个类RIL与RILRequest。RIL class继承与BaseCommands与CommandsInterface。

RILRequest：主要功能就是把要发送的request打包，Parcel存放需要送到RILD的数据。成员变数mSerial (Token)为一个整型，每生产一个RILRequest其值递增1，用于记录一个Request的编号。因为request不是这个一来一回后再发下一个，允许本request没有返回之前就可以发送发一个，这就需要一个编号记录每个request，用于辨别回来的结果对应到确定的request。

RILSender：发送request到RILD，RIL的内部类。

RILReceiver：接送从rild丢过来的数据，RIL的内部类。

RIL：重要的成员mSender/mReceiver，就是以上两内部类的实力。另外一个是mRequestList，是一个ArrayList，记录发送到RILD的request，在RILD处理完成之后回传数据时根据Token，取出对应的Request，来把结果分发到Framework的呼叫者。mSocket就是和RILD连接的socket。

RIL在初始化初期，会创建两个线程mSend和mReceiver，在mReceiver中会创建一个socket并和RILd的socket连接(这个时候eventLoop中的s_listen_event就会触发，透过accept就可以获取到这个RILJ的socket)。当RILJ要往RILD发请求时，会透过RILRequest创建一个request，并把需要携带的参数写到Request中，然后透过mSend去发送。

下面以一副数据流程图来解说一下RILJ的内部运作：

5. RIL Request过程分析

这小节将通过一个具体的Request介绍RILJ到RILD的flow。以 public void

setRadioPower(boolean on, Message result) 为实力来介绍。这个方法是来开关手机的Radio的，参数on需要携带到RILD去，result为 response时通知该方法的呼叫者。首先开一下函数具体实现：

在来看看函数的绑定发送与接收函数：

因为这个Request需要携带一个参数下去，所以发送函数选择dispatchInts(ril.cpp)，没有参数需要返回，所以是responseVoid(ril.cpp)。刚好可以接着上小节的request部分，当把数据写到socket的时候，触发s_commands_event，执行processCommandsCallback(ril.cpp)。

Request的数据依次是:

Type：RIL_REQUEST_RADIO_POWER

Token：这个值是运行时的，具体是多少不管他。

RequestData：数组元素个数1，以及具体值。

在这之前需要介绍一下一个结构体：

其中的pCI就是

下面开始分析，因为RILJ 的Request过程上面小节已经介绍，这里就不再累赘，直接从RILD接数据开始：

a. 跑到processCommandBuffer函数，创建一个Parcel装载RILJ数据，读出Type与Token。

b. 在来看dispatchInts里的是怎么处理的，读取出RILJ丢过来的数组长度，本case为1，然后呼叫onRequest。

c. Referencr-ril中的onRequest()，针对request type下不同的指令。

本case的request是RIL_REQUEST_RADIO_POWER，看看这个case是怎么处理的

呼叫到了requestRadioPower函数，在该函数中依照RILJ传过来的参数想modem发送AT cmd。在modem处理完成之后返回，然后呼叫RIL_onRequestCompleate结束本次request。

d. RIL_onRequestCompleate，完成数据装载，把结果回传给RILJ，完成本次onRequest。

e. sendReponse，把数据通过socket回传给RILJ，这个时候RILJ的mReceiver就读取这些数据了。之后的RILJ如何处理的情参考第四节的讲述。

6. RIL Unsolicited过程分析

当RILD或者modem察觉有数据或状态变化时，需要把这些信息告诉framework，所以会丢出一个事件，这中就是Unsolicited event。Framework可以选择自己感兴趣的事件来监听，当被监听的事件触发时，就会被通知到。这里有一个疑问，因为modem只是打回一个AT名称给RILD，怎么知道这个AT是该让谁来处理呢？怎么知道哪些AT是Request下下去的AT的回应，哪些是AT是modem主动上报的呢？带着这个问题来分析一下unsolicited的处理过程。正如上面分析RIL_Init是所讲到的，mainLoop(reference-ril.c)中透过at_open来创建一个线程readLoop(atchannel.c)来读取modem丢回来的AT。At_open(atchannel.c)这个函数有两个参数，一个是串口设备的fd，另一个是一个函数指针，当modem有丢回来数据时，就是透过这个回调函数来处理滴。onUnsolicited是实现在reference-ril.c.

在进入正题之前先看一个结构体ATResponse：

当透过request下的AT，AT返回的结果就是存放在这个结构体里面。

其中p_intermediates存放的就是AT的字符串。

a. 在readLoop线程中无限循环的读取modem丢过来的AT，读到数据之后会然后呼叫processLine(atchannel.c)来处理AT。

b. processLine中有个参数sp_response，当request下AT到modem的时候，都会创建ATResponse这个结构，用于存放AT返回的结果；如果是modem主动丢回来的AT，那sp_response就是空的。就是透过这个来区分哪些AT是modem主动丢回来的，哪些是request回来的。