Android RIL使用详解
前言
android作为一个通用的移动平台,其首要的功能就是通话、短信以及上网等通信功能。那么,从系统的角度来看,android究竟是怎么实现与网络的交互的了? 这篇文章里,就来看一看android中负责通信功能的telephony中间层,通常也被称之为ril(radio interface layer)的具体实现原理与架构。
android手机要实现与网络端的通信,需要跨越两个层:
ril java(rilj):负责将上层app的通信请求发送给hal层;ril c++(rild): 系统守护进程,负责将rilj的请求命令发送给cp(communication processor)
什么是ril
简单的说,ril(radio interface layer),就是将应用程序的通信请求发送给cp的中间层,其包括两个部分,一个是java层rilj,一个是c++层(不妨看作是cp对应的hal层)rild。
rilj属于系统phone进程的一部分,随phone进程启动而加载;而rild守护进程是通过android的init进程进行加载的。
ril结构
下图是一个android ril的一个结构图。整个通信过程有四个层:
- 最上层的是应用程序,如通话,短信以及sim卡管理,它们主要负责将用户的指令发送到ril framework(以后统称rilj);
- rilj为上层提供了通用的api,如telephonymanager(包括通话,网络状态; subscriptionmanager(卡状态)以及smsmanager等,同时rilj还负责维持与rild的通信,并将上层的请求发送给rild;
- rild是系统的守护进程,对于支持通话功能的移动平台是必不可少的。rild的功能主要功能是将rilj发送过来的请求继续传递给cp,同时会及时将cp的状态变化发送给rilj;
- linux驱动层:kernel驱动层接受到数据后,将指令传给cp,最后由cp发送给网络端,等网络返回结果后,cp将传回给rild;
rilj与rild(rild与cp的通信)都是通过一个个消息进行数据传递。消息主要分两种:一种是rilj主动发送的请求(solicited),常见的有ril_request_get_sim_status(获取sim卡状态),ril_request_dial(拨打电话),ril_request_send_sms(发送短信),ril_request_get_current_calls(获取当前通话状态),ril_request_voice_registration_state(获取网络状态); 另一种则是从cp主动上报给ril的消息(unsolicited),如网络状态发生变化时,cp会上报ril_unsol_response_voice_network_state_changed,有新短信时,会上报ril_unsol_response_new_sms,有来电时会上报ril_unsol_call_ring。
ril相关的请求命令与数据结构都定义在/android/hardware/ril/include/telephony/ril.h
在整个过程中,有几个关键问题:
- 上层是如何得知rilj状态变化的;
- rilj与rild是怎么进行通信的?
- riljd与cp又是如何进行通信的?
围绕这三个问题点,我们来看一下具体的细节。
上层如何得知rilj状态变化
为方便上层实时监听网络状态、通话状态以及cp的状态变化,ril提供了一个专门的监听接口iphonestatelistener.aidl,上层需要监听上述状态变化时,只需要实现上述接口,并在android系统服务telephonyregistry中对上述接口实现进行注册:
public void listen(string pkgfordebug, iphonestatelistener callback, int events, boolean notifynow);
另外,也可以在telephonymanager中对ril状态进行监听:
public void listen(phonestatelistener listener, int events)
源代码:/android/frameworks/base/telephony/java/com/android/internal/telephony/iphonestatelistener.aidl
oneway interface iphonestatelistener { void onservicestatechanged(in servicestate servicestate); void onsignalstrengthchanged(int asu); void onmessagewaitingindicatorchanged(boolean mwi); void oncallforwardingindicatorchanged(boolean cfi); // we use bundle here instead of celllocation so it can get the right subclass void oncelllocationchanged(in bundle location); void oncallstatechanged(int state, string incomingnumber); void ondataconnectionstatechanged(int state, int networktype); void ondataactivity(int direction); void onsignalstrengthschanged(in signalstrength signalstrength); void onotaspchanged(in int otaspmode); void oncellinfochanged(in list<cellinfo> cellinfo); void onprecisecallstatechanged(in precisecallstate callstate); void onprecisedataconnectionstatechanged(in precisedataconnectionstate dataconnectionstate); void ondataconnectionrealtimeinfochanged(in dataconnectionrealtimeinfo dcrtinfo); void onvolteservicestatechanged(in volteservicestate ltestate); void onoemhookrawevent(in byte[] rawdata); void oncarriernetworkchange(in boolean active); void onfdnupdated(); void onvoiceradiobearerhostatechanged(int state); }
rilj与rild如何通信
rilj在创建过程中,会启动两个线程:rilsender和rilreceiver,rilsender负责将指令发送给rild,而rilreceiver则负责从读取从rild发送过来的数据。rilj与rild的通信通道就是在rilreceiver中建立起来的。
我们来看一看rilreciver的代码:
class rilreceiver implements runnable { byte[] buffer; rilreceiver() { ... @override public void run() { int retrycount = 0; string rilsocket = "rild"; // 尝试与rild建立连接 try {for (;;) { localsocket s = null; localsocketaddress l; if (minstanceid == null || minstanceid == 0 ) { rilsocket = socket_name_ril[0]; } else { rilsocket = socket_name_ril[minstanceid]; } try { s = new localsocket(); l = new localsocketaddress(rilsocket, localsocketaddress.namespace.reserved); s.connect(l); } catch (ioexception ex){ ... // don't print an error message after the the first time // or after the 8th time if (retrycount == 8) { rlog.e (rilj_log_tag, "couldn't find '" + rilsocket + "' socket after " + retrycount + " times, continuing to retry silently"); } else if (retrycount >= 0 && retrycount < 8) { rlog.i (rilj_log_tag, "couldn't find '" + rilsocket + "' socket; retrying after timeout"); } ... retrycount++; continue; } retrycount = 0; msocket = s; // 从socket读取数据 int length = 0; try { inputstream is = msocket.getinputstream(); for (;;) { parcel p; length = readrilmessage(is, buffer); if (length < 0) { // end-of-stream reached break; } p = parcel.obtain(); p.unmarshall(buffer, 0, length); p.setdataposition(0); processresponse(p); p.recycle(); } } catch (java.io.ioexception ex) { rlog.i(rilj_log_tag, "'" + rilsocket + "' socket closed", ex); } catch (throwable tr) { rlog.e(rilj_log_tag, "uncaught exception read length=" + length + "exception:" + tr.tostring()); } //无法读取数据,将cp状态设置为不可用 setradiostate (radiostate.radio_unavailable); ... msocket = null; rilrequest.resetserial(); // clear request list on close clearrequestlist(radio_not_available, false); }} catch (throwable tr) { rlog.e(rilj_log_tag,"uncaught exception", tr); } } }
rilreceiver启动时,会建立一个unix domain socket(localsocket,kernel层对应/dev/socket/rild),与rild进行通信,然后一直从socket中读取数据,并将数据传给上层。连接成功后,rild会发送一个消息给rilj,表示连接成功了,这样rilj就可以将请求数据发送给rild,进行通信了。
rild与cp如何进行通信
rild与cp(可以看做是两个运行在不同cpu上的进程通信)交换数据方式一般有两种情况。如果ap与cp集中在一个芯片上,如高通的平台就是将ap与cp集中在一块芯片上,这时通常采用共享内存的方式实现跨进程通信;而如果不是在同一块芯片,而是ap与cp分别采用不同厂商的平台,则一般采用字符设备(character devices) 进行通信。总的说来,共享内存的方式在速度上要优于字符设备。
接下来,主要介绍下rilj部分的代码结构。
rilj代码结构
ril framework (rilj)的代码按照功能来划分的话,主要有以下几个组成部分:
- 管理网络状态(信号强度,网络注册状态等):servicestatetracker等;
- 通话管理(拨号,接听,呼叫等待等):callmanager,gsmcalltracker等
- sms短信接收发送:inboundsmshandler,smsdispater等
- sim卡管理:uicccontroller,subscriptionscontroller等
- 数据链接管理:dctracker,dctcontroller等
- telephony 大管家:phonebase,gsmphone,phoneproxy等
以上代码主要位于两个目录:
- /android/frameworks/opt/telephony/(负责与rild交互)
- /android/frameworks/base/telephony/(对上层提供接口)
下面,以拨打电话的流程作为示例看一看ril是如何发挥作用的。
示例:call流程
下图是一个mo(mobile originated) 通话流程简图:
- app向telecommanager发送拨号请求(关于telecommanager可以参考另一篇文章android telecom系统服务);
- telecommanager将通话请求发送给gsmphone;
- gsmphone继续将指令传递给gsmcalltracker;
- gsmcalltracker调用rilj,rilj将通话请求发送给rild;
- rild接收到通话指令时,发送给cp;
- cp发送给网络,mt(mobile terminal)收到通话后,告知网络,由网络将该信息传递给mo已将通话信息发送给mt了(就是手机发出嘟嘟声音的时候):通话状态由dialing –> alerting;
- rild收到通话状态变化的消息后,发送一个unsol_response_call_state_changed的消息给rilj;
- rilj通知gsmcalltracker通话状态变化了;
- gsmcalltracker主动查询call状态:pollcallwhensafe(),确保得到的信息是对的,没有发生变化;
- rilj给rild发送getcurrentcalls()的请求;
- rild获取到call状态后,上报给rilj,再由rilj返回结果给gsmcalltracker
- gsmcalltracker得到确定的call状态后,通知gsmphone:notifyprecisecallstatechanged();
- gsmphone将call状态变化的消息告知telecom系统服务;
- 最后,telecom系统服务发送call状态变化的广播给上层app
到这一步后,通话并没有开始,如果mt接听了电话,则mo会收到call状态变化的信息,然后,才真正开始建立通话链接。