Android 以太网框架源码分析启动篇

一 引言

以太网在各类android设备形态中目前是比较成熟的技术，尤其对于android系统的电视、平板以及机顶盒等都有支持有线网口的预留。最近正好做一个关于Android以太网的需求（后面在Android 系统相关问题和需求的相关文章中会具体介绍这个需求），就顺便研究一下以太网的整体框架和流程。整体流程是很复杂，但是其中有一些细小的知识点还是需要关注的。这里主要基于Along的Android 10来分析。好嘞，话不多说，先看下Android以太网框架设计的代码目录及文件。

frameworks/base/core/java/android/net/    ---EthernetManager.java    ---IEthernetManager.aidl    ---ConnectivityManager.java    ---NetworkPolicyManager.java    ---NetworkAgent.java    frameworks/opt/net/ethernet/java/com/android/server/ethernet/    ---EthernetService.java    ---EthernetServiceImpl.java    ---EthernetTracker.java    ---EthernetNetworkFactory.java    ---EthernetConfigStore.javaframeworks/base/services/core/java/com/android/server/    ---NetworkManagementService.java    ---NativeDaemonConnector.java    ---NativeDaemonEvent.java    ---ConnectivityService.javaframeworks/base/services/core/java/com/android/server/net/    ---NetworkStatsService.java    ---NetworkPolicyManagerService.java

二 整体框架简介

对于Android 以太网架构源码分析，我将从三个角度来分析，以点入面，进而分析整个Android 以太网的框架，整体流程不是很复杂，但是涉及其中的知识点还是比较多的，希望大家和我一块来体验一下Gooole大牛对于以太网架构的实现。

  • 以太网服务（EthernetService）的启动与注册流程；
  • 应用层调用使能ethernet功能的方法流程来分析，从应用层如何将指令一步一步传到底层kernel；
  • 底层kernel如何一步一步上报Uevent（例如网线的插拔等）给framework层实现；

下面我们先从图2-1来了解一下Android 以太网的整体框架结构，了解一下每个主要服务是干啥事情。这样就会为后面的流程分析做一定的准备。

图2-1 Android 以太网整体框架

2.1 Android 以太网框架主要服务及其作用

2.1.1 Android framework层以太网架构主要服务

根据图2-1所以Android 以太网框架framework层主要涉及6个服务类，我们先基本了解一下这些类的作用。

  • ConnectivityService ：ConnectivityService 是系统网络连接的管理服务，同时也是整个Android系统网络的核心。主要处理App对于网络的监听和请求，以及网络变化时候通知App；另外该服务还会处理Wifi/Telephony/Ethernet等各个网络链路的注册，与信息的更新，以及网络评测和网络评分。
  • NetworkPolicyManagerService：NetworkPolicyManagerService是网络策略的管理，主要是对某些App的网络数据限制以及放行等。主要通过App的Uid来限制。
  • NetworkManagementService：NetworkManagementService是网络管理服务。其为ConnectivityService 和其他一些部分Framework Service建立了与Netd之间的通信通道（Android N以后Framework 与 Netd之间的通信，从socket变为了Binder调用，所以framework 其他一些服务目前也是有能力获取到Netd的client端，从而与Netd进行通信的）。
  • NetworkStatsService：NetworkStatsService主要根据不同的iface收集上下行网络数据，并配合NetworkPolicyManagerService服务对特定的app做网络数据限制及放行。
  • EthernetServiceImp：主要提供接口，供App来设置和更新网络，比如静态IP，以及网络类型等等，真正工作的是EthernetTracker这个类，这个类最终通过NetworkPolicyManagerService来和Netd进行通信。
  • EthernetNetworkFactory：EthernetNetworkFactory是NetworkFactory的子类，从名字可以看出该类是个工厂类。主要功能是通过AsyncChannel接受来自ConnectivityService 的禁止自动连接、网络有效性（NetworkMonitor的网络检测结果）、由于网络不可上网等原因主动断开网络。同时通过NetworkAgent（网络代理，其内部也是AsyncChannel）向ConnectivityService更新网络状态NetworkInfo(断开、连接中、已连接)；更新链路配置LinkProperties（本机网口、IP、DNS以及路由信息等）；更新网络能力NetworkCapabilities（信号强度、是否收费等）。

2.1.1 Android native 层主要服务类

根据图2-1所以Android 以太网框架Native层目前从在两套机制，一套是通过Binder调用实现，另外一套是通过socket通信。从Android的版本修改来看，Google更希望使用Binder调用，所以后面Android版本很有可能会将socket通信都换为Binder通信。

  • NetdNativeService：NetdNativeService 是Framework层INetd的server端，提供Framework层访问Netd。NetdNativeService是Netd进程的核心，负责Android 网络管理和控制。通过xxxController将Framework的网络配置和管理指令通过Syscall的方式传递给底层kernel。
  • NetlinkManager：其利用SocketListener的方式监听底层Kernel的Uevent事件，并且通过注册NetdUnsolicitedEventListener方式，将底层Uevent事件上报到Framework层，例如网线的插拔等
  • XXXListener：MDnsSdListener等Listener，主要通过socket监听来自Framework层的指令，以及监听底层的Uevent通过socket上报到framework层。

2.2 Android 以太网Framework层类图关系

图2-2为Android 以太网框架Framework层的类图关系。
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图2-2 Android 以太网框架Framework层各类之间的类图关系

从各类的关系图可以看出，Android以太网核心服务是NetworkManagementService，以及ConnectivityService，前者主要负责与Netd的通信以及网络的管理，后者和几个网络的服务都有联系，监听和通知网络状态以及网络评分等数据。

三 总结

作为Android 以太网框架源码分析的启动篇，我们主要分析了以太网的整体框架以及各类的之间的关系和作用，下一篇我们将正式开始Android 以太网框架源码分析，首先是以太网服务的启动，尽请期待。