Android RIL结构分析与移植1

 

介绍

本文档对AndroidRIL部分的内容进行了介绍，其重点放在了Android RIL的原生代码部分。包括四个主题：

 

1.Android RIL框架介绍

2.Android RIL与WindowsMobile RIL

3.Android RIL porting

4.Android RIL的java框架

 

在本文档中将Android代码中的重要模块列出进行分析，并给出了相关的程序执行流程介绍，以加深对模块间交互方式的理解。

 

对于java代码部分，这里仅进行简单的介绍。如果需要深入了解，可以查看相关参考资料。

 

本文档中还对AndroidRIL的Porting部分内容进行了描述和分析。

 

针对对unix操作系统环境并不熟悉的读者，本文档中所涉及到的相关知识包括：

  Unix filesystem

  Unixsocket

  Unixthread

  Unix下I/O多路转接

 

以上信息可以在任意一份描述Unix系统调用的文档中找到。

 

1.Android RIL框架介绍

术语：

fd                      unix文件描述符

pipe                      unix管道

cond                      一般是condition variable的缩写

tty                      通常使用tty来简称各种类型的终端设备

unsolicitedresponse         被动请求命令来自baseband

event loop                android的消息队列机制，由unix的系统调用select()实现

init.rc                    init守护进程启动后被执行的启动脚本。

HAL                    硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）

1.1.Android RIL概况：

Android RIL提供了无线硬件设备与电话服务之间的抽象层。

 

下图展示了RIL在Android体系中的位置。

android的ril位于应用程序框架与内核之间，分成了两个部分，一个部分是rild,它负责socket与应用程序框架进行通信。另外一个部分是Vendor RIL，这个部分负责向下是通过两种方式与radio进行通信，它们是直接与radio通信的AT指令通道和用于传输包数据的通道，数据通道用于手机的上网功能。

 

对于RIL的java框架部分，也被分成了两个部分，一个是RIL模块，这个模块主要用于与下层的rild进行通信，另外一个是Phone模块，这个模块直接暴露电话功能接口给应用开发用户，供他们调用以进行电话功能的实现。

1.2.Android RIL目录结构:

Android的RIL模块位于Android/hardware/ril文件夹，有三个子模块：rild , libril ,reference-ril

 

●include文件夹：

包含RIL头文件,最主要的是ril.h

 

●rild文件夹:

RIL守护进程，开机时被init守护进程调用启动，里面仅有main函数作为入口点，负责完成RIL初始化工作。

 

在rild.c文件中，将完成ril的加载过程，它会执行如下操作：

 动态加载Vendor RIL的.so文件

 执行RIL_startEventLoop()开启消息队列以进行事件监听

 通过执行Vendor RIL的rilInit()方法来进行Vendor RIL与libril的关系建立。

 

在rild文件夹中还包括一个radiooptions.c文件,它的作用是通过串口将一些radio相关的参数直接传给rild来对radio进行配置。

 

●libril文件夹：

在编译时libril被链入rild,它为rild提供了event处理功能，还提供了在rild与VendorRIL之间传递请求和响应消息的能力。

Libril提供的主要功能分布在两个主要方法内，一个是RIL_startEventLoop()方法，另一个是RIL_register()方法

RIL_startEventLoop()方法所提供的功能就是启用eventLoop线程，开始执行RIL消息队列。

RIL_register()方法的主要功能是启动名为 rild 的监听端口，等待java 端通过socket进行连接。

 

●reference-ril文件夹：

Android自带的Vendor RIL的参考实现。被编译成.so文件，由于本部分是厂商定制的重点所在。所以被设计为松散耦合，且可灵活配置的。在rild中通过opendl()的方式加载。

librefrence.so负责直接与radio通信，这包括将来自libril的指令转换为AT指令，并且将AT指令写入radio中。

reference-ril会接收调用者传来的参数，参数内容为与radio的通信方式。如通过串口连接radio,那么参数为这种形式：-d /dev/ttySx

1.3.Android RIL中的消息（event）队列机制:

在Android RIL中，为了达到等待多路输入并且不出现阻塞的目的，使用了IO多路复用机制。

 

如果使用阻塞I/O进行网络的读取写入,这意味着假如需要同时从两个网络文件描述符中读内容，那么如果读取操作在等待网络数据到来，这将可能很长时间阻塞在一个描述符上，另一个网络文件描述符不管有没有数据到来都无法被读取。

 

   一种解决方案是：

如果使用非阻塞I/O进行网络的读取写入，在读取其中一个网络文件描述符如果阻塞将直接返回，再读取另外一个，这种方式的循环被称之为轮询。轮询方式确实能解决进行多路io操作时的阻塞问题，但是这种方法的不足之处是反复的执行读写调用将浪费cpu时钟。

 

I/O多路转接技术在这里提供了另一种比较好的解决方案：

它会先构造一张有关I/O描述符的列表，然后调用select函数，当IO描述符列表中的一个描述符准备好进行I/O时，该函数返回，并告知可以读或写哪个描述符。

 

Android RIL中消息队列的核心实现思想就是这种I/O多路转接技术。

 

消息队列机制的实现在ril_event.cpp中，其中被定义的ril_event结构是消息的主体。

 

每个ril_event结构，与一个fd句柄绑定(可以是文件，socket，管道等)，并且带一个func指针,这个func指针所指的函数是个回调函数，它指定了当所绑定的fd准备好进行读取时所要进行的操作。

 

消息队列的开始点为RIL_startEventLoop函数。RIL_startEventLoop在ril.cpp中实现，它的主要目的是通过pthread_create(&s_tid_dispatch,&attr, eventLoop, NULL)建立一个dispatch线程，线程入口点在eventLoop. 而在eventLoop中，会调ril_event.cpp中的ril_event_loop()函数，建立起消息队列机制。

 

ril_event是一个带有链表行为的struct，它最主要的成员一个是fd,一个是func：

 

struct ril_event {

struct ril_event *next;

struct ril_event *prev;

int fd;

int index;

bool persist;

struct timeval timeout;

ril_event_cb func;

void *param;

};

 

初始化一个新ril_event的操作是通过ril_event_set（）来完成的，并通过ril_event_add（）加入到消息队列之中，add会把队列里所有ril_event的fd，放入一个fd集合readFds中。这样 ril_event_loop能通过一个多路复用I/O的机制(select)来等待这些fd。

 

在进入ril_event_loop（）之前，在eventLoop中已经创建和挂入了s_wakeupfd_event，它是通过pipe的机制实现的，这个管道fd的回调函数并没有实现什么功能，它的目的只是为了让select方法能返回一次，这样select()方法就能重新跟踪新加入事件队列的fd和timeout设置。

 

所以在添加新fd到eventLoop时,往往不是直接调用ril_event_add，实际通常用rilEventAddWakeup来添加，这个方法除了会间接调用ril_event_add外，还会调用triggerEvLoop()函数来向s_fdWakeupWrite中写入一个空字符，这样select()函数会返回并重新执行，新加入的文件描述符便得以被select()加载并跟踪。

 

如果在ril_event队列中任何一个fd已经准备好，则进入分析流程：

processTimeouts()，processReadReadies(&rfds,n)，firePending()

   其中firePending()方法执行这个event的func，也就是回调函数。

 

在Android RIL初始化完成后，将有几个event被挂入到eventLoop中：

1.     s_listen_event: 名为rild的socket,主要requeset & response通道

2.     s_debug_event: 名为rild-debug的socket,调试用requeset & response通道

3.     s_wakeupfd_event: 无名管道,用于队列主动唤醒

 

这其中最为重要的event就是s_listen_event，它作为request与response的通道实现。

 

在ril_event.cpp中还持有一个watch_table数组，一个timer_list链表和一个pending_list链表。

watch_table数组的目的很单纯，存放当前被eventLoop等待的ril_event（非timer event），供eventLoop唤醒时使用。

timer_list是存放timer event的链表，在eventLoop唤醒时要对这些timer event单独进行处理

pending_list：待处理(对其回调函数进行调用)的所有ril_event的链表。