Android RIL 架构学习总结

1.Android RIL概念

Android RIL是基于telephony服务和raido硬件层的抽象层。Android的rild库是介于HAL接口与baseband modem之间，它提供了语音、数据、短信、SIM卡管理以及STK应用的功能。实现思路跟微软的RIL有异曲同工之妙,它把标准的 GSM27.007中常用的如dial这些做主动请求的操作称之为request，一共75个；另外一类GSM模块主动上报的例如信号强度、基站信息等，称之为unsolicited response，一共17个。开发模式上，需要针对不同的GSM模块进行不同的GSM驱动开发，公用的部分google做好了，特定的部分需要自己去定制。如下是Android RIL架构图。

 

2.代码结构

Android2.2中，RIL的代码在hardware目录下，主要包括libril,include,rild,reference-ril,reference-cdma-sms四个目录，编译后生成rild应用程序(守护进程，放在target device的/system/bin下)，libril.so(RIL动态链接库，放在device的/system/lib目录下)和libreference-ril.so(RIL参考库，放在device的/system/lib下)。 

3.RIL初始化 

1)      Init.rc执行rild,并创建两个socket:/dev/socket/rild和/dev/socket/rild-debug

service ril-daemon /system/bin/rild

socket rild stream 660 root radio

socket rild stream 660 radio system

2)     进入rild.cpp的main函数，读取rild.lib的path和rild.libargs系统属性，确定厂商的RIL库和初始化参数。

3)     执行RIL_startEventLoop开启事件队列，进行事件监听。这个函数会建立s_tid_dispatch线程。

4)     加载厂商的RIL库，调用RIL_Init初始化RIL，建立s_tid_mainloop线程。在该线程主循环中会调用at_open建立另一个线程s_tid_reader。

5)      调用RIL_register建立vender ril和ril库之间的联系。获取init.rc中建立的两个socket(rild,rild-debug)，进行侦听，并加入消息事件循环中(s_tid_dispatch负责轮询分发)。

使用自定义的RIL lib时，由于rild通过符号RIL_Init获取一组函数指针并以此与之建立联系，因而必须实现RIL_Init函数，

RIL_Init的定义如下：
RIL_RadioFunctions *RIL_Init (RIL_Env* env, int argc, char **argv);

RIL_Init should return a RIL_RadioFunctions structure containing the handles to the radio functions:
type structure {
        int RIL_version;
        RIL_RequestFunc onRequest;
        RIL_RadioStateRequest onStateRequest;     
        RIL_Supports supports;
        RIL_Cancel onCancel;
        RIL_GetVersion getVersion;
}
RIL_RadioFunctions;

 

初始化流程：

主入口是rild.c中的main函数，主要完成三个任务：
(1). 开启libril.so中的event机制，在RIL_startEventLoop中，是最核心的由多路I/O驱动的消息循环。
(2). 初始化librefrence_ril.so，也就是跟硬件或模拟硬件modem通信的部分（后面统一称硬件），通过RIL_Init函数完成。
(3). 通过RIL_Init获取一组函数指针RIL_RadioFunctions，并通过RIL_register完成注册，并打开接受上层命令的socket通道。

 

4.RIL的事件机制 

ril_event.h/cpp对linux常用的select机制进行了简单封装，实现多路复用，以及事件到处理函数的映射。通过阅读rid_event.h的代码就可以理解这个机制所要提供的功能。

ril_event是个带有链表行为的结构体，而且是双向链表，它的主要成员是fd(要轮询的IO，文件，管道，socket等)，func(处理事件的回调)。

typedef void (*ril_event_cb)(int fd, short events, void *userdata);

 

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;

};

提供了六个接口:

// Initialize internal data structs

void ril_event_init();

// Initialize an event

void ril_event_set(struct ril_event * ev, int fd, bool persist, ril_event_cb func, void * param);

// Add event to watch list

void ril_event_add(struct ril_event * ev);

// Add timer event

void ril_timer_add(struct ril_event * ev, struct timeval * tv);

// Remove event from watch list

void ril_event_del(struct ril_event * ev);

// Event loop

void ril_event_loop();

使用之前调用ril_event_init，增加一个io的时候首先初始化事件ril_event_set，然后加入到列表ril_event_add，轮询用ril_event_loop，逻辑非常清晰。关键是在ril_event_set的时候把fd和回调对应上。timer理论上不属于io操作，所以没有所谓的fd，增加timer事件用ril_timer_add，其它的类似，本质上还是事件与回调的对应机制。

至于实现细节，完全可以不关心，有兴趣的话就看代码，很简单，搞清楚readFDS,watch_list,timer_list,pending_list就差不多了。

从这个机制上看，调用event_loop的线程将执行事件分发的任务。因为在add，remove操作中有mutex进行保护，所以这个事件机制支持重入。

在rild的初始化中，会执行RIL_startEventLoop，启动s_tid_dispatch线程来进行事件轮询，所以其它的地方只要考虑事件的增加和删除就可以了。

全局搜索ril_event_set，就可以知道在rild上都有什么事件在跑了。

1)      S_listen_event(s_fdListen,listenCallback):名为rild的socket(init.rc建立的)，主要用来监听上层的（RIL-JAVA）客户端连接请求，建立socket连接(s_fdCommand)，并新增s_commands_event来监听s_fdCommand。

2)      s_commands_event(s_fdCommand,ProcessCommandsCallback):listen的时候建立的socket，用来从客户端接收StreamRecord(实际上就是Dial,Hang等RIL指令)，使用ProcessCommandBuffer处理数据。

3)      s_debug_event(s_fdDebug,debugCallback):名为rild-debug，调试用的request&response通道，用于radiooptions这个调试工具。

4)      s_wakeupfd_event(s_fdWakeupRead,processWakeupCallback):无名管道。仅仅为了开始时wake up这个事件轮询。

5) timer event

 
5.rild 执行流程
rild 是一个守护进程,在这里宏 RIL_SHLIB 被定义。执行的过程为：获取参数 ->打开功能库 ->建立事件循环(线程) ->执行 RIL_Init ->RIL_register。

int main(int argc,
char **argv)
 
   {
 
   /* 获取参数并解析 */
 
       dlHandle = dlopen(rilLibPath, RTLD_NOW);
 
   /* 启动线程,进入事件循环 */
 
       RIL_startEventLoop();
 
       rilInit = (const RIL_RadioFunctions *(*)(const struct RIL_Env *, int, char**))
 
                  dlsym(dlHandle, "RIL_Init");
 
   /* 处理参数 */
 
       funcs = rilInit(&s_rilEnv, argc, rilArgv);
 
       RIL_register(funcs);
 
   done:
 
       while(1) {
 
           sleep(0x00ffffff);
 
       }
 
   }

 

6.RIL的交互流程

 

RIL的通讯分成两种：

1）Solicited commands：RIL lib发起的主动调用，比如拨号

2)Unsolicited responses：从baseband过来的通知消息，比如新短信到来。前者在类似协议上的request-confirm机制,后者类似Indication-response机制。

 

6.1 Solicited Commands

以下两段代码是请求类接口：
void OnRequest (int request_id, void *data, size_t datalen, RIL_Token t);
void OnRequestComplete (RIL_Token t, RIL_Error e, void *response, size_t responselen);

The following diagram illustrates a solicited call in Android :

 

 

1)   RIL.java是FrameWork中Telephony服务的提供者，是Java中电话系统的起点，在这个文件的RIL class中封装了RIL所提供的command，实现了CommandsInterface。

getIccCardStatus

supplyIccPin

supplyIccPuk

changeIccPin

changeBarringPassword

getCurrentCalls

getDataCallList

dial

2)    以dial为例，首先调用RILRequest.obtain打包请求，然后再调用RIL::send将消息发送到RILSender的消息队列中。

3)    RILSender是个handler类，会在handleMessage中处理发送消息请求。它会将消息发送到同“RIL”成功建立的socket中。

4)    如6.4节所述，此时rild和JAVA上层建立的socket为s_fdCommand。通过事件轮询机制轮询到有数据来临的时候，会调用processCommandsCallback来处理数据。

5)    调用processCommandBuffer。

6)    在ProcessCommandBuffer中，通过ril_commands.h里面的消息及函数映射，对应于RIL_REQUEST_DIAL的函数为dispatchDial。

7)    在dispatchDial中，调用RIL_Register注册的函数onRequest，也就是reference-ril.c中的onRequest。

8)    调用requestDial。

9)    调用atchannel.c的at_send_command来发送at命令。

10) 调用RIL_onRequestComplete立即回应调用者，不管调用成功还是失败。这时候会调用rild的回调函数RIL_onRequestComplete，该回调在RIL_Init的时候注册，在ril.cpp中实现。

11) 在RIL_onRequestComplete中组装响应，调用sendResponse。

12) 调用sendResponseRaw。

13) 往和JAVA上层建立的socket中写数据。

14) JAVA层RIL.java中，会起一个RILReceiver线程来接收数据。

15) RILReceiver接收到的消息，调用RIL的readRilMessage读取数据。然后调用processResponse处理数据。

16) 调用processSolicited。

 

6.2 Unsolicited Response
以下代码是非请求类接口：
void OnUnsolicitedResponse (int unsolResponse, void *data, size_t datalen);

 

 1)   

在RIL_Init中传入参数s_device_path，是同modem通讯的设备路径，一般是串口(ttyS)，在模拟器中，用qemud的socket模拟。

2)    RIL_init启动s_tid_mainloop，用于打开通信信道(比如串口，或者模拟器的qemu socket)，并启动s_tid_reader接收消息。

3)    S_tid_reader线程从at channel收到Unsolicited reponses，调用Unsolicited handler（在at_open的时候指定为reference-ril.c的onUnsolicited）。

4)    ril.h定义了一系列宏，对应各个Unsolicited response，从RIL_UNSOL_RESPONSE_BASE开始。ril_unsol_commands.h中每个unsolicited repsonse对应一个处理函数。RIL_UNSOL_CALL_STATE_CHANGED对应responseVoid,封装返回给JAVA层的消息。

5)    调用sendResponse给s_fdCommand发消息。

6)    JAVA层的RILReceiver收到消息，调用processResponse。

7)    对应于Unsolicited response，调用processUnsolicited。

 

 

7.Radiooptions 

这是一个调试程序，可以在控制台启动这个程序，在不开启ui的情况下，调试ril。

# radiooptions

Usage: radiooptions [option] [extra_socket_args]

          0 - RADIO_RESET,

          1 - RADIO_OFF,

          2 - UNSOL_NETWORK_STATE_CHANGE,

          3 - QXDM_ENABLE,

          4 - QXDM_DISABLE,

          5 - RADIO_ON,

          6 apn- SETUP_PDP apn,

          7 - DEACTIVE_PDP,

          8 number - DIAL_CALL number,

          9 - ANSWER_CALL,

10 - END_CALL

 

8.RIL跟上层通讯主要采用两种方式:
(1)一种是通过Socket发送与接收消息的方式来实现，
C方面,这个Socket在ril.cpp里面可以找到它的创建代码：
s_fdListen = android_get_control_socket(SOCKET_NAME_RIL);JAVA方面,在RIL.java中：
          s = new LocalSocket();
          l = new LocalSocketAddress(SOCKET_NAME_RIL,
                            LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED);
          s.connect(l);

(2)还有另外一种方式就是直接通过TCP/IP直接访问内核中的shared memory，进行RPC调用，这种方式主要应用在数据模式上，一来由于Android的每个Activity随时都会有可能需要网络连接接收发送数据，因此必须提供一种实时性较高访问的方式，二来可以提高通讯效率。

Android RIL 架构学习总结