Android P适配以太网功能开发指南

        Android P适配以太网功能开发指南

Android网络框架分析系列文章目录：

Android P适配以太网功能开发指南
Android以太网框架情景分析之启动简介
Android以太网框架情景分析之EthernetServiceImpl和NetworkManagementService交互深入分析
Android以太网框架情景分析之NetworkManagementService和netd交互深入分析二
Android以太网框架情景分析之NetworkManagementService和netd交互深入分析一
Android以太网框架情景分析之NetworkFactory与NetworkAgent深入分析
AsyncChannel原理分析以及实操演练

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引言

  此时的我吃着火锅唱着歌，进行着Android P(此P非彼P，Android 9)的适配工作。我真的只能说每次Android版本的迭代更新，都是对我们的一次炼狱般的摧残啊，各种适配啊，我真的想说fuck the coding。但是吐槽归吐槽，为了我热爱的coding事业，让我们愉快的适配起来。

注意：本文演示的代码是Android P高通msm8953平台。

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一.具体需求和成果展示

1.1 具体需求

具体需求说多不多，说少不少就三个如下：

• 设置中增加以太网开/关设置
• 设置中增加以太网静态设置
• 设置中增加代理设置

1.2 成果展示

好了需求前面明确了，在正式开始Android P以太网适配的开发指南前，得先让大伙看看最终的成果演示这样大伙才有动力和我一起干不是。

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二.需求实施

好了前面说了一大把了，也该正式开干了，不然大伙就要说我是光说不干的花架子了。先放上Android O和Android P的以太网逻辑架构图，有了这个读者心里因该就大概有谱了。不会迷路瞎逛了。

2.1 Android P以太网部分变动

2.1.1 源码文件的增添

在正式开发前，我们一般都应该了解Android新版本对当前实施的需求的改动，Android原生已经对以太网部分有很好的支持了，具体的源码路径在frameworks/opt/net/ethernet/java/com/android/server/ethernet，下面让我们看看Android O和Android P该目录下文件的变化！

• Android O(Android 8)此目录下的文件为：

[arm-msm8909-user] xxx@pd:~/ssd/xxx/ap/idh.code/frameworks/opt/net/ethernet/java/com/android/server/ethernet$ ls 
EthernetConfigStore.java  EthernetNetworkFactory.java  EthernetServiceImpl.java  EthernetService.java

• Android P(Android 9)此目录下的文件为：

xxx@Ubuntu16-Model:~/ssd/qcom_64/msm8953-9/frameworks/opt/net/ethernet/java/com/android/server/ethernet$ ls
EthernetConfigStore.java  EthernetNetworkFactory.java  EthernetServiceImpl.java  EthernetService.java  EthernetTracker.java

这里发现Android P(Android 9)多了EthernetTracker.java区别其他版本，Google新增的类，这个是比较大的改动。

2.1.1 接口参数的变动

有过Android 6/7/8版本开发经验的老司机都知道，Android对以太网的操作主要是依靠EthernetManager这个类来执行，而这个类中最重要的设置以太网信息的方法就是setConfiguration了，让我们来分别看看Android不同版本对这个方法定义的差别！

• Android O(Android 8)此方法定义如下：

    /** 
     * Set Ethernet configuration.
     */
    public void setConfiguration(IpConfiguration config) {
        try {
            mService.setConfiguration(config);
        } catch (RemoteException e) {
            throw e.rethrowFromSystemServer();
        }   
    } 

• Android P(Android 9)此方法定义如下：

```java
    /** 
     * Set Ethernet configuration.
     */
    public void setConfiguration(String iface, IpConfiguration config) {
        try {
            mService.setConfiguration(iface, config);
        } catch (RemoteException e) {
            throw e.rethrowFromSystemServer();
        }   
    }  

对比发现了什么，多了一个参数String iface，这个参数的意思是什么呢，即我们通常看到的设备网口名称，譬如eth0，我们可以通过命令 ifconfig 可以看到你设备下的所有网口名称，这个eth0怎么来的我们后续会讲解。

130|console:/ # ifconfig
dummy0    Link encap:Ethernet  HWaddr 62:df:e7:bb:49:0f
          inet6 addr: fe80::60df:e7ff:febb:490f/64 Scope: Link
          UP BROADCAST RUNNING NOARP  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 TX bytes:560 

rmnet_ipa0 Link encap:UNSPEC  
          UP RUNNING  MTU:2000  Metric:1
          RX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:17 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:3196 TX bytes:1268 

rmnet_data0 Link encap:UNSPEC  
          inet6 addr: fe80::f265:e5b9:fecd:242c/64 Scope: Link
          UP RUNNING  MTU:2000  Metric:1
          RX packets:19 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:17 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:2968 TX bytes:1132 

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0 
          inet6 addr: ::1/128 Scope: Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1 
          RX bytes:0 TX bytes:0 

eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:80:0f:11:70:00  Driver smsc9500
          inet addr:172.16.151.22  Bcast:172.16.151.255  Mask:255.255.255.0 
          inet6 addr: fe80::56e0:5755:28c3:6270/64 Scope: Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:7812 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:507092 TX bytes:0 

2.2 App层Settings修改

Settings中的修改不是本文的重点，这个和以前的逻辑Android版本的添加几乎可以保持不变，只是对所有的相关接口多添加一个String iface参数即可，可以参见如下代码，实际UI效果如下 :

2.3 Framework的适配

这个是本文的重点，当然前提得驱动的同事已经将有线网络的驱动加载OK了。怎么判断驱动OK了呢，一般就是插上网线然后状态栏上会有如下截图一个小角图标显示，并且在终端下面能发现/sys/class/net/eth0的节点。

2.3.1 EthernetService加入SystemServiceManager并启动

参见framework/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java的代码，将EthernetService加入SystemServiceManager管理，并启动。这里不做过多介绍，因为这个篇章的重点不是这个。

    private static final String ETHERNET_SERVICE_CLASS =
            "com.android.server.ethernet.EthernetService";

            if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_ETHERNET) ||
                mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_USB_HOST)) {
                traceBeginAndSlog("StartEthernet");
                mSystemServiceManager.startService(ETHERNET_SERVICE_CLASS);
                traceEnd();
            }

2.3.2 EthernetService介绍

先来看下核心服务frameworks\opt\net\ethernet\java\com\android\server\ethernet\EthernetService.java，代码如下所示：

public final class EthernetService extends SystemService {

    private static final String TAG = "EthernetService";
    final EthernetServiceImpl mImpl;

    public EthernetService(Context context) {
        super(context);
        mImpl = new EthernetServiceImpl(context);
    }   

    @Override
    public void onStart() {
        Log.i(TAG, "Registering service " + Context.ETHERNET_SERVICE);
        publishBinderService(Context.ETHERNET_SERVICE, mImpl);
    }   

    @Override
    public void onBootPhase(int phase) {
        if (phase == SystemService.PHASE_SYSTEM_SERVICES_READY) {
            mImpl.start();
        }   
    }   
}

这段代码非常简单，EthernetService 继承了系统服务，那自然也就是系统服务，这个会加载在system_server中启动，在该类中调用 EthernetServiceImpl 的 start()，我们继续接着看看。

2.3.3 EthernetServiceImpl 介绍

该文件所在源码目录为frameworks/opt/net/ethernet/java/com/android/server/ethernet/EthernetServiceImpl.java，让我们看看主要做了些啥。

    public void start() {
        Log.i(TAG, "Starting Ethernet service");

        HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("EthernetServiceThread");
        handlerThread.start();
        mHandler = new Handler(handlerThread.getLooper());

        mTracker = new EthernetTracker(mContext, mHandler);
        mTracker.start();

        mStarted.set(true);
    }  

主要创建了 EthernetTracker，这个类是 9.0 中新增出来的，用于监听以太网的切换、以太网判断当前网络是否可用等一系列操作。之前 8.1 中都集成在 EthernetNetworkFactory 中，这个是Android P的主要差别，继续跟进。

2.3.3 EthernetTracker介绍

关于以太网初始化和基本操作基本集中在这个类里面了，取代了Android P之前EthernetNetworkFactory的部分功能。该文件的源码位置为frameworks\opt\net\ethernet\java\com\android\server\ethernet\EthernetTracker.java。

    void start() {
        mConfigStore.read();

        // Default interface is just the first one we want to track.
        mIpConfigForDefaultInterface = mConfigStore.getIpConfigurationForDefaultInterface();
        final ArrayMap<String, IpConfiguration> configs = mConfigStore.getIpConfigurations();
        for (int i = 0; i < configs.size(); i++) {
            mIpConfigurations.put(configs.keyAt(i), configs.valueAt(i));
        }   

        try {
            mNMService.registerObserver(new InterfaceObserver());
        } catch (RemoteException e) {
            Log.e(TAG, "Could not register InterfaceObserver " + e); 
        }   

        mHandler.post(this::trackAvailableInterfaces);
    } 

在EthernetTracker通过ConcurrentHashMap mIpConfigurations这个表来管理保存的 IpConfigStore 信息，那么这个Map的初识值从那里来的呢，主要如下两个地方：

• EthernetConfigStore 中存储的信息，EthernetConfigStore 中通过读取 /misc/ethernet/ipconfig.txt
• 获取interfaceConfigs 的信息，在 EthernetTracker 的构造方法中通过解析 config_ethernet_interfaces 字符串也可向 Map 中添加初始信息。

    EthernetTracker(Context context, Handler handler) {
        mHandler = handler;
        mContext = context;
        // The services we use.
        IBinder b = ServiceManager.getService(Context.NETWORKMANAGEMENT_SERVICE);
        mNMService = INetworkManagementService.Stub.asInterface(b);

        // Interface match regex.
        mIfaceMatch = context.getResources().getString(
                com.android.internal.R.string.config_ethernet_iface_regex);

        // Read default Ethernet interface configuration from resources
        final String[] interfaceConfigs = context.getResources().getStringArray(
                com.android.internal.R.array.config_ethernet_interfaces);
        for (String strConfig : interfaceConfigs) {
            parseEthernetConfig(strConfig);
        }

        mConfigStore = new EthernetConfigStore();

        NetworkCapabilities nc = createNetworkCapabilities(true /* clear default capabilities */);
        mFactory = new EthernetNetworkFactory(handler, context, nc);
        mFactory.register();
    }

    private void parseEthernetConfig(String configString) {
        String[] tokens = configString.split(";");
        String name = tokens[0];
        String capabilities = tokens.length > 1 ? tokens[1] : null;
        NetworkCapabilities nc = createNetworkCapabilities(
                !TextUtils.isEmpty(capabilities)  /* clear default capabilities */, capabilities);
        mNetworkCapabilities.put(name, nc);
        
        if (tokens.length > 2 && !TextUtils.isEmpty(tokens[2])) {
            IpConfiguration ipConfig = parseStaticIpConfiguration(tokens[2]);
            mIpConfigurations.put(name, ipConfig);
        }
    } 

让我们看看config_ethernet_interfaces的取值从哪里看，具体位置如下frameworks/base/core/res/res/values/config.xml具体代码如下：

    <string-array translatable="false" name="config_ethernet_interfaces">
        <!-- 
        <item>eth1;12,13,14,15;ip=192.168.0.10/24 gateway=192.168.0.1 dns=4.4.4.4,8.8.8.8</item>
        <item>eth2;;ip=192.168.0.11/24</item>
        -->
    </string-array>

这里就给各位解释了iface这个参数的由来了。

2.3.4 增加以太网打开/关闭接口

在EthernetTracker.文件中添加如下两个接口如下所示，即打开和关闭以太网接口，至于怎么从EthernetManager调用到EthernetTracker的逻辑就不细说了，各位可以看我最后上传的patch包即可。

/**
	state
	true 开启以太网
	false 关闭以太网
**/
    public boolean setInterfaceStatus(String iface, boolean state){
         try {
            if(!TextUtils.isEmpty(iface)) {
                if(!state)
                    mNMService.setInterfaceDown(iface);
                else 
                    mNMService.setInterfaceUp(iface);
                return true;
            } else {
                Log.e(TAG,"iface is null");
            }   
        } catch (Exception e) {
            Log.e(TAG, "Error setInterfaceStatus : " + iface + " state : " + state + " exception : " + e); 
        }   
        return false;

    }  

2.3.5 增加以太网状态判断和Mac接口

    public String getEthMacAddress(String iface){
        InterfaceConfiguration config = null;
        // Bring up the interface so we get link status indications.
        try {
            config = mNMService.getInterfaceConfig(iface);
        } catch (RemoteException | IllegalStateException e) {
            // Either the system is crashing or the interface has disappeared. Just ignore the
            // error; we haven't modified any state because we only do that if our calls succeed.
            Log.e(TAG, "Error upping interface " + iface, e);
        }
        if (config == null) {
            Log.e(TAG, "Null interface config for " + iface + ". Bailing out.");
            return "";
        }

        final String hwAddress = config.getHardwareAddress();
        return hwAddress;
    }


    public int getEthIfaceState(String mIface) {
        //return mTracker.getEthIfaceState(iface);
        try{
            File file = new File("/sys/class/net/"+mIface+"/flags");
            if(!file.exists())
                return EthernetManager.ETH_IFACE_STATE_DOWN;
            FileInputStream fin= new FileInputStream(file);
            BufferedReader reader= new BufferedReader(new InputStreamReader(fin));
            String flag = reader.readLine();
            Log.e(TAG,"mIface : " + mIface);
            fin.close();
            flag = flag.substring(2);
            int flag_int = Integer.parseInt(flag, 16);
            if ((flag_int & 0x1) > 0) {
                return EthernetManager.ETH_IFACE_STATE_UP;
            } else {
                return EthernetManager.ETH_IFACE_STATE_DOWN;
            }
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return EthernetManager.ETH_IFACE_STATE_DOWN;
    }

2.3.5 增加以太网静态IP设置接口，并解决拔插后才能更改ip地址

以太网静态接口设置，主要是调用EthernetManager类里面的setConfiguration方法进行参数配置。我们看一下这个方法具体做了什么操作。

 /**
     * Set Ethernet configuration.
     */
    public void setConfiguration(String iface, IpConfiguration config) {
        try {
            mService.setConfiguration(iface, config);
        } catch (RemoteException e) {
            throw e.rethrowFromSystemServer();
        }
    }

发现是通过mService.setConfiguration（）方法。那么这个mService是哪里传来的呢，都是老司机就不买弄了，这里的mService是EthernetServiceImpl ，让我们看看该代码：

    public void setConfiguration(String iface, IpConfiguration config) {
        if (!mStarted.get()) {
            Log.w(TAG, "System isn't ready enough to change ethernet configuration");
        }   

        enforceConnectivityInternalPermission();

        if (mTracker.isRestrictedInterface(iface)) {
            enforceUseRestrictedNetworksPermission();
        }   

        // TODO: this does not check proxy settings, gateways, etc.
        // Fix this by making IpConfiguration a complete representation of static configuration.
        mTracker.updateIpConfiguration(iface, new IpConfiguration(config));
}

上面是Android 9.0中的方法实现。这里就是我花了一段时间解决的为什么Android P设置了静态IP不立即生效的地方。我们看一下Android 8.0之前的版本是这个方法是怎么写的，这个地方是关键。

    public void setConfiguration(IpConfiguration config) {
        if (!mStarted.get()) {
            Log.w(TAG, "System isn't ready enough to change ethernet configuration");
        }   

        enforceConnectivityInternalPermission();

        synchronized (mIpConfiguration) {
            mEthernetConfigStore.writeIpAndProxyConfigurations(config);

            // TODO: this does not check proxy settings, gateways, etc.
            // Fix this by making IpConfiguration a complete representation of static configuration.
            if (!config.equals(mIpConfiguration)) {
                mIpConfiguration = new IpConfiguration(config);
                mTracker.stop();
                mTracker.start(mContext, mHandler);
            }   
        }   
    }  

我们也是看着都是mTracker对象调用方法进行设置。其实这两个mTracker是不同的对象。在Android 9.0之前的版本，这个mTracker对象都是EthernetNetworkFactory的实例对象。因为后续的设置参数进行连接网络判断端口等一系列操作都在这个EthernetNetworkFactory类中完成。而在Android9.0及以后后，Google将他们抽离出来了，对于监听以太网切换、以太网判断当前网络是否可用等一些列操作抽离到一个EthernetTracker类中。那么9.0的EthernetNetworkFactory只需要关心拿到参数进行连接上网操作就可以了。

我们现在只关心9.0是怎么走的。找到EthernetTracker类的具体实现，可以看到调用了EthernetNetworkFactory中的方法

    void updateIpConfiguration(String iface, IpConfiguration ipConfiguration) {
        if (DBG) {
            Log.i(TAG, "updateIpConfiguration, iface: " + iface + ", cfg: " + ipConfiguration);
        }   
            
        mConfigStore.write(iface, ipConfiguration);
        mIpConfigurations.put(iface, ipConfiguration);
                
        mHandler.post(() -> mFactory.updateIpConfiguration(iface, ipConfiguration));
    }  

而其实这个方法并没有做任何上网的操作，这就是为什么设置静态IP后，没有变动的原因。

    void updateIpConfiguration(String iface, IpConfiguration ipConfiguration) {
        NetworkInterfaceState network = mTrackingInterfaces.get(iface);
        if (network != null) {
            network.setIpConfig(ipConfiguration);//仅仅是将ip地址等以太网参数保存下来。
        }   
    }

这里设置下去仅仅是将参数保存下来，显示是不符合我们的需求的。此时已经可以通过拔插网线实现设置静态ip上网。那么接下来，我们看看正常流程怎么走。

还是继续看EthernetTracker类。因为判断能不能连接网络的条件都在这里实现。这里要怎么才能做到设置静态IP后能动态的上网呢，这个可以参见EthernetTracker类，因为一般的正常上网都是从这个类开始的。这里我也不过多讲述其中的过程了，可以参见这篇博客Android 9.0 以太网上网设置静态ip，解决拔插后才能更改ip地址的问题
有比较详细的讲解，最后我们的解决方法是EthernetServiceImpl中添加如下逻辑即可代码如下所示：

    public void setConfiguration(String iface, IpConfiguration config) {
        if (!mStarted.get()) {
            Log.w(TAG, "System isn't ready enough to change ethernet configuration");
        }   

        enforceConnectivityInternalPermission();

        if (mTracker.isRestrictedInterface(iface)) {
            enforceUseRestrictedNetworksPermission();
        }   

        // TODO: this does not check proxy settings, gateways, etc.
        // Fix this by making IpConfiguration a complete representation of static configuration.
        mTracker.updateIpConfiguration(iface, new IpConfiguration(config));

        //Add by xxxsz 2020.04.23
        if (mTracker.isRestrictedInterface(iface)) {
            enforceUseRestrictedNetworksPermission();
        }   
 
        // TODO: this does not check proxy settings, gateways, etc.
        // Fix this by making IpConfiguration a complete representation of static configuration.
     
        mTracker.updateIpConfiguration(iface, new IpConfiguration(config));
        mTracker.removeInterface(iface);//清除当前端口
        mTracker.start();

    }  

收工，over！

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结语

各位乡亲们，Android 9的适配以太网就结束了，整的我腰酸背痛啊。Android版本升级之时就是我等受苦之时啊。

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写在最后

  好了如上就是Android P适配以太网功能开发指南的所有，如有问题或者有任何疑问请及时沟通或者交流，也可点个赞或者吐槽一番也是可以的。so goodbye。

当然得最后附上终极patch包不是，不然你们又得在背后diss我了。
Android P Settings Framework以太网适配path包