【Android架构Telephony篇】数据业务总览

1. Android： 6.0  
2. Desktop： Ubuntu 15.04  
3. 更新：2017-04-27  

Android设备中完整的移动通讯系统构成：

(1)Hardware

这里提到的无线通信模组是一种支持TD-LTE/FDD-LTE/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO/CDMA1X/GSM等等网络制式的通信模块，能够为用户提供高速的无线数据、互联网接入等业务，具备语音、分组数据、短信功能，彩信等功能。提供这些功能使用服务的就是联通/移动/电信等运营商，通过SIM卡注册到各自的网络中，付费使用。

(2)Kernel

内核中实现访问无线通信模组的数据通道，比如对于串口类模组就可以为/dev/ttyS0(/dev/ttyS1...)，USB接口的为/dev/ttyUSB0(/dev/ttyUSB1...)等。

而要使用模组的网络功能，还必须实现网络功能的通信协议，比如常见的PPP(Point-to-Point Protocol)：

[html]  view plain  copy

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1. PPP  is  the  protocol used for establishing internet links over dial-up modems, DSL connections, and many other types of point-to-point links.  The  

为直观故，我们看下通过PPP建立网络连接的log：

最后一行返回status为0，说明网络建立成功。

同时，它也显示了本地IP、远程IP、DNS等网络信息。在Android拨号过程中，用到的两个重要文件是/data/connect和/etc/ppp/ip-up。

这时可以adb shell进入系统，看下网络：

[python]  view plain  copy

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1. netcfg  

或：

[html]  view plain  copy

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1. busybox ifconfig  

(3)Framework

该层的Telephony子系统完成无线通信模块所有功能的具体实现，同时为应用开发人员提供使用接口。

(4)App

作为App开发人员，调用Telephony的API，实现具体功能的App工用户使用。

Android的Telephony子系统也是非常复杂的，涉及很多方面。我们以数据业务为分析入口，从上到下走一遍框图中的流程。

http://blog.youkuaiyun.com/u013686019/article/details/49719897

Telephony的Overview见：

【Android架构Telephony篇】数据业务(1)总览

一、Telephony整体流程

Telephony执行的完整流程如下：

下面自上而下，只关注主干，分层看下代码走向。

二、Telephony数据业务的RILJ层

1、App层

用户点击系统【设置】进行开启/关闭数据业务，调用：

[java]  view plain  copy

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1. DataUsageSummary.java (packages\apps\settings\src\com\android\settings)  
2. private void setMobileDataEnabled(int subId, boolean enabled) {  
3.     mTelephonyManager.setDataEnabled(subId, enabled);  
4. }  

TelephonyManager作为"phone"系统服务的管理类，其获取方式可以：

[java]  view plain  copy

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1. DataUsageSummary#onCreate()  
2. -->mTelephonyManager = TelephonyManager.from(context);  
3.   
4. TelephonyManager.java (frameworks\base\telephony\java\android\telephony)  
5. public static TelephonyManager from(Context context) {  
6.     return (TelephonyManager) context.getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);  
7. }  

在上图中，把"phone"系统服务获取放在了frameworks层，这是因为在frameworks中可以越过Manager类直接获取服务，如：

[java]  view plain  copy

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1. TelephonyManager.java (frameworks\base\telephony\java\android\telephony)  
2. private ITelephony getITelephony() {  
3.     return ITelephony.Stub.asInterface(ServiceManager.getService(Context.TELEPHONY_SERVICE));  
4. }  
5.   
6. public void setDataEnabled(int subId, boolean enable) {  
7.     ITelephony telephony = getITelephony();  
8.     telephony.setDataEnabled(subId, enable);  
9. }  

Telephony提供的操作无线模组的方法可以通过ITelephony.aidl文件查看：

[java]  view plain  copy

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1. frameworks/base/telephony/java/com/android/internal/telephony/ITelephony.aidl  

2、Framework层

(1)"phone"系统服务注册

系统服务绝大部分都在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中统一注册，但TELEPHONY_SERVICE("phone")服务很是另类，其注册流程：

[java]  view plain  copy

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1. PhoneApp.java (packages\services\telephony\src\com\android\phone)  
2. public class PhoneApp extends Application {}  
3. PhoneApp#onCreate()  
4. -->PhoneGlobals#onCreate()  
5. ---->PhoneInterfaceManager#init()  
6. ------>PhoneInterfaceManager#publish()  
7. -------->PhoneInterfaceManager#ServiceManager.addService("phone", this);  

adb shell进去系统，通过service命令可以查看系统注册的所有服务：

[java]  view plain  copy

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1. # service list                                               
2. Found 102 services:  
3. 1   phone: [com.android.internal.telephony.ITelephony]  

(2) 继续数据业务流程

PhoneInterfaceManager是"phone"服务实现方，对于数据开启/关闭：

[java]  view plain  copy

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1. PhoneInterfaceManager.java (packages\services\telephony\src\com\android\phone)  
2. /** 
3.  * Set mobile data enabled 
4.  * Used by the user through settings etc to turn on/off mobile data 
5.  */  
6. @Override  
7. public void setDataEnabled(int subId, boolean enable) {  
8.     enforceModifyPermission(); -->a  
9.     int phoneId = mSubscriptionController.getPhoneId(subId); -->b  
10.     Phone phone = PhoneFactory.getPhone(phoneId);  
11.     phone.setDataEnabled(enable);  
12. }  

这里的Phone是一个interface。在【Android架构Telephony篇】数据业务(1)总览提到，无线通信有TD-LTE/FDD-LTE/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO/CDMA1X/GSM等等很多的网络制式，不同模块可以支持其中的一种或多种。它们之间的区别最简单的例子，比如常说的电信卡、联通卡等等。从软件层面进行抽象就是：

Phone的创建：

[java]  view plain  copy

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1. PhoneFactory.java (frameworks\opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony)  
2. public static void makeDefaultPhone(Context context) {  
3.     PhoneBase phone = null;  
4.     int phoneType = TelephonyManager.getPhoneType(networkModes[i]);  
5.     if (phoneType == PhoneConstants.PHONE_TYPE_GSM) {  
6.         phone = new GSMPhone(context,  
7.                 sCommandsInterfaces[i], sPhoneNotifier, i);  
8.     } else if (phoneType == PhoneConstants.PHONE_TYPE_CDMA) {  
9.         phone = new CDMALTEPhone(context,  
10.                 sCommandsInterfaces[i], sPhoneNotifier, i);  
11.     }  
12. }  

这里就根据type创建不同的Phone，我们以GSMPhone为例，setDataEnabled()调用的就是：

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1. GSMPhone.java (frameworks\opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony\gsm)  
2. public void setDataEnabled(boolean enable) {  
3.     mDcTracker.setDataEnabled(enable);  
4. }  

mDcTracker是一个Handler，

[java]  view plain  copy

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1. DcTrackerBase.java (frameworks\opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony\dataconnection)  
2. public void setDataEnabled(boolean enable) {  
3.     Message msg = obtainMessage(DctConstants.CMD_SET_USER_DATA_ENABLE);  
4.     msg.arg1 = enable ? 1 : 0;  
5.     sendMessage(msg);  
6. }  
7. public void handleMessage(Message msg) {  
8.     switch (msg.what) {  
9.     case DctConstants.CMD_SET_USER_DATA_ENABLE: {  
10.         final boolean enabled = (msg.arg1 == DctConstants.ENABLED) ? true : false;  
11.         onSetUserDataEnabled(enabled);  
12.         break;  
13.     }  
14. }  
15.   
16. DcTrackerBase#onSetUserDataEnabled()  
17. -->DcTrackerBase#onTrySetupData()  

DcTrackerBase发送CMD_SET_USER_DATA_ENABLE信息，并自己处理，最终调用到onTrySetupData()，实现onTrySetupData()的地方：

[java]  view plain  copy

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1. DcTracker.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony\dataconnection)  
2. protected boolean onTrySetupData(String reason) {  
3.     setupDataOnConnectableApns(reason);  
4.     return true;  
5. }  

setupDataOnConnectableApns()顾名思义就是使用可用的APN建立数据连接，之后：

[java]  view plain  copy

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1. DcTracker.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony\dataconnection)  
2. setupDataOnConnectableApns(reason, RetryFailures.ALWAYS);  
3. -->trySetupData(apnContext, waitingApns);  
4. ---->setupData(apnContext, radioTech);  
5.   
6. private boolean setupData(ApnContext apnContext, int radioTech) {  
7.     // 用于连接DcTracker和DataConnection  
8.     DcAsyncChannel dcac = null;  
9.   
10.     if (dcac == null) {  
11.         // 获取/创建DcAsyncChannel对象  
12.     }  
13.       
14.     // 更新apnContext  
15.     apnContext.setDataConnectionAc(dcac);  
16.     apnContext.setApnSetting(apnSetting);  
17.     apnContext.setState(DctConstants.State.CONNECTING);  
18.     mPhone.notifyDataConnection(apnContext.getReason(), apnContext.getApnType());  
19.   
20.     // 拨号成功后发送EVENT_DATA_SETUP_COMPLETE信息  
21.     Message msg = obtainMessage();  
22.     msg.what = DctConstants.EVENT_DATA_SETUP_COMPLETE;  
23.     msg.obj = new Pair<ApnContext, Integer>(apnContext, generation);  
24.     dcac.bringUp(apnContext, getInitialMaxRetry(), profileId, radioTech,  
25.             mAutoAttachOnCreation.get(), msg, generation);  
26.     return true;  
27. }  

调用DcAsyncChannel的bringUp()，向DataConnection发送建立连接消息EVENT_CONNECT：

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1. DcAsyncChannel.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony\dataconnection)  
2. /** 
3.  * Bring up a connection to the apn and return an AsyncResult in onCompletedMsg. 
4.  * Used for cellular networks that use Acesss Point Names (APN) such 
5.  * as GSM networks. 
6.  */  
7. public void bringUp(ApnContext apnContext, int initialMaxRetry, int profileId,  
8.         int rilRadioTechnology, boolean retryWhenSSChange, Message onCompletedMsg,  
9.         int connectionGeneration) {  
10.     sendMessage(DataConnection.EVENT_CONNECT,  
11.                 new ConnectionParams(apnContext, initialMaxRetry, profileId,  
12.                         rilRadioTechnology, retryWhenSSChange, onCompletedMsg,  
13.                         connectionGeneration));  
14. }  

DataConnection处理EVENT_CONNECT：

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1. DataConnection.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony\dataconnection)  
2. private class DcInactiveState extends State { -->a  
3.     public boolean processMessage(Message msg) {  
4.         case EVENT_CONNECT:  
5.             ConnectionParams cp = (ConnectionParams) msg.obj;  
6.             if (initConnection(cp)) {<span style="font-family:Courier New;"> --></span>b  
7.                 onConnect(mConnectionParams); -->c  
8.                 transitionTo(mActivatingState);  
9.             } else {  
10.                 log("DcInactiveState: msg.what=EVENT_CONNECT initConnection failed");  
11.                 notifyConnectCompleted(cp, DcFailCause.UNACCEPTABLE_NETWORK_PARAMETER,  
12.                         false);  
13.             }  
14.             retVal = HANDLED;  
15.             break;  
16.     }  
17. }  

a,  DataConnection 是一个状态机，其初始状态：

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1. private DcInactiveState mInactiveState = new DcInactiveState();  
2. private DataConnection() {  
3.     setInitialState(mInactiveState);  
4. }  

所以这里调用DcInactiveState类的processMessage()处理EVENT_CONNECT信息。

b, 检测参数合法性

c, 调用onConnect()启动连接建立

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1. /** 
2.  * Begin setting up a data connection, calls setupDataCall 
3.  * and the ConnectionParams will be returned with the 
4.  * EVENT_SETUP_DATA_CONNECTION_DONE AsyncResul.userObj. 
5.  */  
6. private void onConnect(ConnectionParams cp) {  
7.   
8.     // msg.obj will be returned in AsyncResult.userObj;  
9.     Message msg = obtainMessage(EVENT_SETUP_DATA_CONNECTION_DONE, cp);  
10.     msg.obj = cp;  
11.   
12.     mPhone.mCi.setupDataCall(  
13.             Integer.toString(cp.mRilRat + 2),  
14.             Integer.toString(cp.mProfileId),  
15.             mApnSetting.apn, mApnSetting.user, mApnSetting.password,  
16.             Integer.toString(authType),  
17.             protocol, msg);  
18. }  

mCi是一个CommandsInterface，实现它的是RIL：

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1. RIL.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony)  
2. public final class RIL extends BaseCommands implements CommandsInterface {  
3. }  

这里，就来到了开篇流程图中的“RILJ”，在继续下去之前，稍微提下Android中 本地socket通信 。

(3)socket进程间通信

Linux中的socket除了可以用于不同机器之间的网络通信，还可以用于同一台机器的进程间通信。以Telephony为例，RILJ的java进程和RILC的c守护进程之间就是通过"/dev/socket/rild"这个socket进行通信的。

a, socket建立

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1. RIL.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony)  
2. LocalSocket mSocket;  
3. String rilSocket = "rild";  
4. s = new LocalSocket();  
5. l = new LocalSocketAddress(rilSocket, LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED);  
6. s.connect(l);  
7.   
8. mSocket = s;  

b, 数据发送

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1. RIL.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony)  
2. class RILSender extends Handler implements Runnable {  
3. @Override public void handleMessage(Message msg) {  
4.     switch (msg.what) {  
5.     case EVENT_SEND:  
6.         try {  
7.             LocalSocket s;  
8.             s = mSocket;  
9.   
10.             synchronized (mRequestList) {  
11.                 mRequestList.append(rr.mSerial, rr);  
12.             }  
13.   
14.             byte[] data;  
15.   
16.             data = rr.mParcel.marshall();  
17.             rr.mParcel.recycle();  
18.             rr.mParcel = null;  
19.   
20.             // parcel length in big endian  
21.             dataLength[0] = dataLength[1] = 0;  
22.             dataLength[2] = (byte)((data.length >> 8) & 0xff);  
23.             dataLength[3] = (byte)((data.length) & 0xff);  
24.   
25.             s.getOutputStream().write(dataLength);  
26.             s.getOutputStream().write(data);  
27.         }  
28.     }  
29. }  

c, 数据接收

[java]  view plain  copy

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1. RIL.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony)  
2. class RILReceiver implements Runnable {  
3.     try {  
4.         InputStream is = mSocket.getInputStream();  
5.         for (;;) {  
6.             Parcel p;  
7.             length = readRilMessage(is, buffer);  
8.             if (length < 0) {  
9.                 // End-of-stream reached  
10.                 break;  
11.             }  
12.   
13.             p = Parcel.obtain();  
14.             p.unmarshall(buffer, 0, length);  
15.             p.setDataPosition(0);  
16.             processResponse(p); // 数据处理  
17.             p.recycle();  
18.         }  
19.     }  
20. }  

有了这个知识，RILJ就容易理解了。

(4)RILJ

[java]  view plain  copy

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1. RIL.java (opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony)  
2. @Override  
3. public void  setupDataCall(String radioTechnology, String profile, String apn,  
4.         String user, String password, String authType, String protocol,  
5.         Message result) {  
6.     RILRequest rr  
7.             = RILRequest.obtain(RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL, result);  
8.   
9.     rr.mParcel.writeInt(7);  
10.   
11.     rr.mParcel.writeString(radioTechnology);  
12.     rr.mParcel.writeString(profile);  
13.     rr.mParcel.writeString(apn);  
14.     rr.mParcel.writeString(user);  
15.     rr.mParcel.writeString(password);  
16.     rr.mParcel.writeString(authType);  
17.     rr.mParcel.writeString(protocol);  
18.   
19.     send(rr);  
20. }  
21.   
22. private void send(RILRequest rr) {  
23.     Message msg;  
24.   
25.     if (mSocket == null) {  
26.         rr.onError(RADIO_NOT_AVAILABLE, null);  
27.         rr.release();  
28.         return;  
29.     }  
30.   
31.     msg = mSender.obtainMessage(EVENT_SEND, rr);  
32.   
33.     acquireWakeLock();  
34.   
35.     msg.sendToTarget();  
36. }  

无需解释。

【Android架构Telephony篇】数据业务(3)RILC

http://blog.youkuaiyun.com/u013686019/article/details/53580878

三、Telephony数据业务的RILC层

现在，建立移动数据业务的任务通过socket传递给C/C++的RIL进行处理了：

[cpp]  view plain  copy

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1. hardware\ril\rild\rild.c：  
2. int main(int argc, char **argv)  
3. {  
4.     char libPath[PROPERTY_VALUE_MAX];  
5.       
6.     /**启动rild并解析/init.rc传进来的参数： 
7.      * rild -l /system/lib/libreference-ril.so -- -d /dev/mux2 
8.      */  
9.     for (i = 1; i < argc ;) {  
10.         if (0 == strcmp(argv[i], "-l") && (argc - i > 1)) {  
11.             rilLibPath = argv[i + 1]; // ril库的路径，即"/system/lib/libreference-ril.so"  
12.             i += 2;  
13.         } else if (0 == strcmp(argv[i], "--")) {  
14.             i++;  
15.             hasLibArgs = 1;  
16.             break;  
17.         } else {  
18.             usage(argv[0]);  
19.         }  
20.     }  
21.   
22.     /** 启动/system/bin/muxd，生成/dev/mux2节点 */  
23.     startmux(bpID);  
24.   
25.     /** 加载传进来的/system/lib/libreference-ril.so库*/  
26.     dlHandle = dlopen(rilLibPath, RTLD_NOW);  
27.   
28.     if (dlHandle == NULL) {  
29.         RLOGE("dlopen failed: %s", dlerror());  
30.         exit(-1);  
31.     }  
32.   
33.     /** 事件监听 */  
34.     RIL_startEventLoop();  
35.   
36.     rilInit = (const RIL_RadioFunctions *(*)(const struct RIL_Env *, int, char **))dlsym(dlHandle, "RIL_Init");  
37.   
38.     if (rilInit == NULL) {  
39.         RLOGE("RIL_Init not defined or exported in %s\n", rilLibPath);  
40.         exit(-1);  
41.     }  
42.   
43.     /**注册事件回调函数 
44.      *static struct RIL_Env s_rilEnv = { 
45.      *  RIL_onRequestComplete, 
46.      *  RIL_onUnsolicitedResponse, 
47.      *  RIL_requestTimedCallback 
48.      *}; 
49.      */  
50.     funcs = rilInit(&s_rilEnv, argc, rilArgv);  
51.   
52.     RIL_register(funcs);  
53. done:  
54.     while(1) {  
55.         sleep(0x00ffffff);  
56.     }  
57. }  

rild用来对RIL进行管理。对于不同的Modem，尤其不同无线通信技术(GSM、CDMA)之间，其差别是很大的；就算是同种技术的Modem，不同厂商也有区别。所以管理部分处理它们共通的业务逻辑，而把具体的实现交给xxxril.so。管理部分涉及文件：hardware\ril\libril\ril.cpp、hardware\ril\libril\ril_event.cpp，本文不对该部分进行分析。

/system/lib/libreference-ril.so库处理AT指令相关操作，/dev/mux2用作数据通道。我们知道，Modem和CPU之间是通过串口连接的，为了使AT指令和数据分开管理，系统对串口进行了复用。原理和实现参见：hardware/ril/gsm0710muxd/src/gsm0710muxd.c。

回到数据业务建立上面。在RIL的具体实现上，每一个操作，比如短信、电话、查询信号强度等都有独有的Request，且RILC/C++和RILJava定义一致。建立数据连接的Request是RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL：

[java]  view plain  copy

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1. frameworks\opt\telephony\src\java\com\android\internal\telephony\RIL.java  
2. RILRequest rr = RILRequest.obtain(RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL, result);  

响应该request的地方是：

[cpp]  view plain  copy

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1. hardware\ril\reference-ril\reference-ril.c  
2. /** 
3.  * Call from RIL to us to make a RIL_REQUEST 
4.  */  
5. static void onRequest (int request, void *data, size_t datalen, RIL_Token t)  
6. {  
7.     switch (request) {  
8.     case RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL:  
9.         requestSetupDataCall(data, datalen, t);  
10.         break;  
11.     }  
12. }  
13.   
14. static void requestSetupDataCall(void *data, size_t datalen, RIL_Token t)  
15. {  
16.     char value[PROPERTY_VALUE_MAX] = "";  
17.     char dns1[64]="";  
18.     char dns2[64]="";  
19.     char *cmd;  
20.     int err,i,fd;  
21.   
22.     char *response[3] = { "ppp0", "IP", ip_address };  
23.     RIL_Data_Call_Response_v6 response_v6;  
24.     int mypppstatus;  
25.     char strTemp[32];  
26.     ATResponse *p_response = NULL;  
27.     char *dialup = NULL;  
28.     int cid = 1;  
29.     int channel = 0;  
30.     char dev_path[32];  
31.     char gateway[PROPERTY_VALUE_MAX] = "";  
32.   
33.     const char* radioTechnology = ((const char**)data)[0];  
34.     const char* profile = ((const char**)data)[1];  
35.     const char* apn = ((const char**)data)[2];  
36.     const char* user = ((const char**)data)[3];  
37.     const char* password = ((const char**)data)[4];  
38.     const char* authType = ((const char**)data)[5];  
39.     char *auth_option;  
40.     memset(ip_address,0,32);  
41.     LOGD("radioTechnology:%s", radioTechnology);  
42.     LOGD("profile:%s", profile);  
43.     LOGD("apn:%s", apn);  
44.     LOGD("user:%s", user);  
45.     LOGD("password:%s", password);  
46.     LOGD("authType:%s", authType);  
47.   
48.     /** 
49.      * 数据业务建立的方式，依据不同Modem而有所不同 
50.      */  
51.     asprintf(&cmd, "/etc/ppp/call-pppd "  
52.             "\"%s 115200\" " // $1  
53.             "\"novj novjccomp noccp ipcp-accept-local ipcp-accept-remote\" " // $2  
54.             "\"%s\" \"%s\" " // $3  $4  
55.             "\"%s\" \"%s\" &", // $5  $6  
56.             s_pppChannel, user, password, conn_script, disconn_script);  
57.     ret = system(cmd);  
58.     RIL_onRequestComplete(t, RIL_E_GENERIC_FAILURE, NULL, 0);  
59.     at_response_free(p_response);  
60. }  

据业务建立的方式，依据不同Modem而有所不同，对于PPP方式，Android下的一个实现是通过/etc/ppp/call-pppd脚本进行：

[python]  view plain  copy

 print ?

1. /etc/ppp/call-pppd  
2. #!/system/bin/sh  
3. # An unforunate wrapper script   
4. # so that the exit code of pppd may be retrieved  
5.   
6. #PPPD_PID=""  
7. PPPD_EXIT=""  
8.   
9. /system/bin/setprop "net.gprs.ppp-exit" ""  
10.   
11. /system/bin/pppd $1 debug defaultroute noauth nodetach nocrtscts $2 noipdefault usepeerdns user "$3" password "$4" connect "$5" disconnect "$6"  
12.   
13. PPPD_EXIT=$?  
14. #PPPD_PID=$!  
15.   
16. /system/bin/setprop "net.gprs.ppp-exit" "$PPPD_EXIT"  

call-pppd脚本需要我们传进来6个参数，比如：

[cpp]  view plain  copy

 print ?

1. asprintf(&cmd, "/etc/ppp/call-pppd "  
2.     "\"%s 115200\" " // $1  
3.     "\"novj novjccomp noccp ipcp-accept-local ipcp-accept-remote\" " // $2  
4.     "\"%s\" \"%s\" " // $3  $4  
5.     "\"%s\" \"%s\" &", // $5  $6  
6.     s_pppChannel, user, password, conn_script, disconn_script);  
7. ret = system(cmd);  

system(const char *command)函数用来执行call-pppd脚本，log：

至此，数据业务建立完成，通过ifconfig命令查看，生成由ppp设备节点。

转自 http://blog.youkuaiyun.com/u013686019/article/details/53580878