Android P适配以太网功能开发指南
前言
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。
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。
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] tangkw@pd:~/ssd/A50/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：
tangkw@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<String, IpConfiguration> 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 paxsz 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！
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。
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