Android RILD运行机制详解

Posted 2022-12-05 Jason_Wang

前言

在上一篇文章里（http://blog.csdn.net/jason_wzn/article/details/53232022），简要介绍了android RIL的架构。这一篇文章，就来看一看RILD（RIL Daemon)相关的内容。Android RIL在HAL(Hardware Abstract Layer)层（C++层）由三个部分组成：

• RILD是系统的守护进程，主要用于初始化LIBRIL以及启动厂商自定义的Vendor RIL；
• LIBRIL被RILD初始化完成后，用于与Vendor RIL之间进行交互，负责接收、发送指令；
• Vendor RIL是第三方厂商自定义的一个库，用于向Modem发送指令或者接收来自LIBRIL或者Modem的指令。

三者之间的关系图如下所示：

从这里可以看到，RILD在启动时，负责将LibRil以及Vendor RIL进行初始化，将相应的回调函数以及调用接口进行注册，LibRIL向vendor RIL提供了接口RIL_Env，当Vendor有消息时，利用该回调返回；而Vendor RIL 同样提供了接口RIL_RadioFunctions,给LibRIl调用。这里涉及到3个主要问题：

1. RILD是如何启动？
2. RILD是如何进行初始化操作的？
3. 初始完成后，LIBRIL是如何进行消息的接收与发送的？

RILD是如何启动的

RILD(RIL Daemon)是系统的守护进程，系统已启动，就会一直运行。手机开机时，kernel完成初始化后，Android启动一个初始化进程Init用于加载系统基础服务，如文件系统，zygote进程，服务管家ServiceManager,以及RILD：

    service ril-daemon /system/bin/rild
        class main
        socket rild stream 660 root radio
        socket rild-debug stream 660 radio system
        user root
        group radio cache inet misc audio log

这里，init进程从手机文件系统目录system/bin/rild中读取RILD的可执行文件，加载到内存运行；同时，创建两个socket端口:rild和rild-debug,其中rild用于RILJ与RILD之间的数据通信，而rild-debug则用于RILJ与RILD的调试。

• 开机流程可参考：http://blog.csdn.net/jason_wzn/article/details/52278533
• Android初始化语言init可参考：http://blog.csdn.net/jason_wzn/article/details/50790810

RILD是如何进行初始化的

RILD启动后，一方面会去初始化Vendor RIL，将LIBRIL的回调接口RIL_Env传递给Vendor RIL；同时将Vendor RIL的接口RIL_RadioFunctions注册到LIBRIL中，这样一旦初始化完成，LIBRIL与Vendor RIL就可以进行数据的交换了。

来看一看RILD的代码：

    int main(int argc, char **argv)
    
        ...
       // Vendor RIL接口函数
        const RIL_RadioFunctions *(*rilInit)(const struct RIL_Env *, int, char **);
        const RIL_RadioFunctions *funcs;
        ...

    OpenLib:

        //从指定路径加载RILD可执行文件
        dlHandle = dlopen(rilLibPath, RTLD_NOW);

        if (dlHandle == NULL) 
            RLOGE("dlopen failed: %s", dlerror());
            exit(EXIT_FAILURE);
        

        // 启动LIBRIL的事件处理线程
        RIL_startEventLoop();
        // Vendor RIL初始化函数，返回一个RIL_RadioFunctions
        rilInit = (const RIL_RadioFunctions *(*)(const struct RIL_Env *, int, char **))dlsym(dlHandle, "RIL_Init");
        ...
        funcs = rilInit(&s_rilEnv, argc, rilArgv);
        RLOGD("RIL_Init rilInit completed");
        // 将 RIL_RadioFunctions注册到LIBRIL中
        RIL_register(funcs);

        RLOGD("RIL_Init RIL_register completed");
    

RILD初始化主要完成两件事：（1） 加载Vendor RIL的代码，并对其进行初始化操作，将LIBRIL的接口RIL_Env传递给Vendor RIL，用于回调；(2)开始RIL事件处理线程；（3）将Vendor RIL的接口注册到LIBRIL中，这样LIBRIL就可以将消息发送给Vendor RIL了。

下图是RILD初始化LIBRIL以及Vendor RIL的一个简化流程：

• RIL_startEventLoop()启动RIL事件处理线程：

    extern "C" void RIL_startEventLoop(void) 
        /* spin up eventLoop thread and wait for it to get started */
        s_started = 0;
        pthread_mutex_lock(&s_startupMutex);
        ...
        // eventLoop函数才是真正开始启动事件处理线程的地方
        int result = pthread_create(&s_tid_dispatch, &attr, eventLoop, NULL);
        if (result != 0) 
            RLOGE("Failed to create dispatch thread: %s", strerror(result));
            goto done;
        

        while (s_started == 0) 
            pthread_cond_wait(&s_startupCond, &s_startupMutex);
        

    done:
        pthread_mutex_unlock(&s_startupMutex);
    

    // evetLoop 

    static void *eventLoop(void *param) 
        int ret;
        int filedes[2];
        //初始化事件队列
        ril_event_init();

        pthread_mutex_lock(&s_startupMutex);

        s_started = 1;
        pthread_cond_broadcast(&s_startupCond);

        pthread_mutex_unlock(&s_startupMutex);

        ret = pipe(filedes);
        // 用于监听wakeup事件的pipe端口
        s_fdWakeupRead = filedes[0];
        s_fdWakeupWrite = filedes[1];
        //设置线程唤醒事件，唤醒时，回调processWakeupCallback函数
        ril_event_set (&s_wakeupfd_event, s_fdWakeupRead, true,
                    processWakeupCallback, NULL);

        rilEventAddWakeup (&s_wakeupfd_event);

        // 真正干活的函数
        ril_event_loop();
        // kill self to restart on error
        kill(0, SIGKILL);

        return NULL;
    

• RILD初始化vendor RIL之后，将返回的RIL_RadioFunctions返回给RILD，RILD接着将其注册到LIBRIL中：

    extern "C" void RIL_register (const RIL_RadioFunctions *callbacks) 
        ...
        /* Initialize socket1 parameters */
        s_ril_param_socket = 
                            RIL_SOCKET_1,             /* socket_id */
                            -1,                       /* fdListen */
                            -1,                       /* fdCommand */
                            PHONE_PROCESS,            /* processName */
                            &s_commands_event,        /* commands_event */
                            &s_listen_event,          /* listen_event */
                            processCommandsCallback,  /* processCommandsCallback */
                            NULL                      /* p_rs */
                            ;
        ....
        // back compatibility
        if (s_started == 0) 
            RIL_startEventLoop();
        

        // start listen socket1
        startListen(RIL_SOCKET_1, &s_ril_param_socket);
    

    // startListen
    static void startListen(RIL_SOCKET_ID socket_id, SocketListenParam* socket_listen_p) 
        int fdListen = -1;
        int ret;
        char socket_name[10];

        memset(socket_name, 0, sizeof(char)*10);

        switch(socket_id) 
            case RIL_SOCKET_1:
                strncpy(socket_name, RIL_getRilSocketName(), 9);
                break;
        ....
        // 获取 Unix domain socket对应的FD
        fdListen = android_get_control_socket(socket_name);
        // 监听端口 
        ret = listen(fdListen, 4);

        socket_listen_p->fdListen = fdListen;
        // 设置监听回调事件 listenCallback，RILJ主动连接RILD时，处理该回调
        /* note: non-persistent so we can accept only one connection at a time */
        ril_event_set (socket_listen_p->listen_event, fdListen, false,
                    listenCallback, socket_listen_p);
        //添加到事件队列中，并唤醒事件处理线程
        rilEventAddWakeup (socket_listen_p->listen_event);
    

源代码： /hardware/ril/libril/ril.cpp

接下来，我们就来看一看LIBRIL与Vendor RIL各自提供的接口函数。 这两个接口都在/hardware/ril/include/telephony/ril.h中进行了声明。

Vendor RIL主要提供了5个接口，供LIBRIL调用：

• RIL_RequestFunc是最主要的一个，所有从RILJ发送过来的请求均由该接口发送给Vendor RIL；
• RIL_RadiostateRequest从LIBRIL获取modem的即时状态；
• RIL_Supports判断Vendor RIL是否支持某个请求命令；
• RIL_Cancel取消某个请求命令；
• RIL_GetVersion获取RIL的版本号；

    typedef struct 
        int version;        /* set to RIL_VERSION */
        RIL_RequestFunc onRequest;
        RIL_RadioStateRequest onStateRequest;
        RIL_Supports supports;
        RIL_Cancel onCancel;
        RIL_GetVersion getVersion;
     RIL_RadioFunctions;


    // 将从RILJ发送过来的请求发送给Vendor RIL
    typedef void (*RIL_RequestFunc) (int request, void *data,
                                        size_t datalen, RIL_Token t, RIL_SOCKET_ID socket_id);
    // 获取 modem 状态
    typedef RIL_RadioState (*RIL_RadioStateRequest)(RIL_SOCKET_ID socket_id);

LIBRIL则向Vendor RIL提供了3个接口：

• OnRequestComplete:RIL请求完成后，通过该接口将数据返回给LIBRIL，由LIBRIL将数据写入socket RILD;
• OnUnsolicitedResponse:CP主动上报消息给Vendor RIL后，通过该接口将消息传给LIBRIL;
• RequestTimedCallback:在指定时间内，LIBRIL调用回调函数RequestTimedCallback；

    struct RIL_Env 
        // 请求完成，返回给LIBRIL
        void (*OnRequestComplete)(RIL_Token t, RIL_Errno e,
                               void *response, size_t responselen);

    // Vendor RIL接收到从CP主动上报的消息后，传给LIBRIL
    #if defined(ANDROID_MULTI_SIM)
        void (*OnUnsolicitedResponse)(int unsolResponse, const void *data, size_t datalen, RIL_SOCKET_ID socket_id);
    #else
        /**
         * "unsolResponse" is one of RIL_UNSOL_RESPONSE_*
         * "data" is pointer to data defined for that RIL_UNSOL_RESPONSE_*
         */
        void (*OnUnsolicitedResponse)(int unsolResponse, const void *data, size_t datalen);
    #endif
        /**
         * Call user-specifed "callback" function on on the same thread that
         * RIL_RequestFunc is called. If "relativeTime" is specified, then it specifies
         * a relative time value at which the callback is invoked. If relativeTime is
         * NULL or points to a 0-filled structure, the callback will be invoked as
         * soon as possible
         */
        // 指定时间内LIBRIL调用回调函数RIL_TimedCallback
        void (*RequestTimedCallback) (RIL_TimedCallback callback,
                                       void *param, const struct timeval *relativeTime);
    ;

代码路径： /hardware/ril/rild/rild.c

初始化完成了 ，那么RIL事件处理线程是从何时开始处理事件的了？RIL事件处理线程是怎么又是同时处理来自RILJ以及Vendor RIL的消息的？下面就来看一看LIBRIL如何处理RIL事件的。

LIBRIL如何处理RIL事件

为处理RIL事件，LIBRIL提供了3个事件队列（由双向列表组成）：

    static struct ril_event * watch_table[MAX_FD_EVENTS];
    static struct ril_event timer_list;
    static struct ril_event pending_list;

其中，watch_table用于事件的监测，timer_list保存定时事件，而pending_list用于保存即将被处理的事件列表。对LIBRIL来讲，有3种类型的RIL事件需要处理：

    // RILJ请求事件
    static struct ril_event s_commands_event;
    // 事件处理线程唤醒事件
    static struct ril_event s_wakeupfd_event;
    // RILD socket端口监听事件
    static struct ril_event s_listen_event;

上一节我们了解到，在RIL事件处理线程开始时，LIBRIL会添加一个s_wakeupfd_event的唤醒事件，必要时对线程进行唤醒操作；在注册Vendor RIL的接口时，注册一个监听事件s_listen_event，当RILJ尝试通过socket连接RILD时，处理该事件；当RILJ与RILD连接成功后，处理回调函数listenCallback时，会添加一个 s_commands_event事件，用于处理RILD socket的数据。

那么，LIBRIL是从何时开始处理这些事件的？上一节我们了解到，初始化时，LIBRIL启动了一个专门的线程来处理RIL事件：

    void ril_event_loop()
    
        int n;
        fd_set rfds;
        struct timeval tv;
        struct timeval * ptv;

        for (;;) 

            // make local copy of read fd_set
            memcpy(&rfds, &readFds, sizeof(fd_set));
            ....
            // 从FD集合中选择可用的端口
            n = select(nfds, &rfds, NULL, NULL, ptv);
            ....
            // 处理timer队列中超时的事件
            processTimeouts();
            // 处理监测队列中的事件: listenCallback,
            processReadReadies(&rfds, n);
            // OK，fire pending list
            firePending();
        
    

该线程，一直监听FD(File Descriptor)集合readFds，如果有数据时，就会立即返回，进而开始执行事件的处理：首先处理定时事件队列中的event,如果发现有超时的事件，就将其加入pending队列中；接着，查看监测表（保存了最多8个事件）中是否有readFds对应的RIL事件，如果存在，则也将其放入到pending队列。最后，就要开始处理pending队列了：

    static void firePending()
    
        dlog("~~~~ +firePending ~~~~");
        struct ril_event * ev = pending_list.next;
        while (ev != &pending_list) 
            struct ril_event * next = ev->next;
            removeFromList(ev);
            // 执行回调函数: processWakeupCallback,listenCallback,processCommandsCallback...
            ev->func(ev->fd, 0, ev->param);
            ev = next;
        
        dlog("~~~~ -firePending ~~~~");
    

源码：/android/hardware/ril/libril/samsung/ril_event.cpp

LIBRIL事件处理线程开始时，只有两个事件：s_wakeupfd_event与s_listen_event，s_wakeupfd_event事件在添加s_listen_event事件，需要唤醒RIL事件处理线程被执行：

    static void triggerEvLoop() 
        int ret;
        if (!pthread_equal(pthread_self(), s_tid_dispatch)) 
            /* trigger event loop to wakeup. No reason to do this,
             * if we're in the event loop thread */
             do 
                ret = write (s_fdWakeupWrite, " ", 1);
              while (ret < 0 && errno == EINTR);
        
    

接着，开始执行s_listen_event事件，调用回调函数listenCallback:

    static void listenCallback (int fd, short flags, void *param) 
        ....
        // 接受RILJ的链接请求
        fdCommand = accept(fd, (sockaddr *) &peeraddr, &socklen);

        /* check the credential of the other side and only accept socket from
         * phone process
         */
        is_phone_socket = 0;

        err = getsockopt(fdCommand, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &creds, &szCreds);

        ....

        ret = fcntl(fdCommand, F_SETFL, O_NONBLOCK);
        ....

        p_info->fdCommand = fdCommand;

        p_rs = record_stream_new(p_info->fdCommand, MAX_COMMAND_BYTES);

        p_info->p_rs = p_rs;
        ril_event_set (p_info->commands_event, p_info->fdCommand, 1,
            p_info->processCommandsCallback, p_info);
        // 添加指令事件`s_commands_event`
        rilEventAddWakeup (p_info->commands_event);
        // 建立新的连接，告知RILJ链接成功，并上报radio状态
        onNewCommandConnect(p_info->socket_id);
    

下次处理pending事件队列时，处理s_commands_event,调用回调函数processCommandsCallback：

    static void processCommandsCallback(int fd, short flags, void *param) 
        // 循环读 RILD socket接口数据流
        for (;;) 
            /* loop until EAGAIN/EINTR, end of stream, or other error */
            // 读取 socket数据流
            ret = record_stream_get_next(p_rs, &p_record, &recordlen);

            if (ret == 0 && p_record == NULL) 
                /* end-of-stream */
                break;
             else if (ret < 0) 
                break;
             else if (ret == 0)  /* && p_record != NULL */
                processCommandBuffer(p_record, recordlen, p_info->socket_id);
            
        
        ....


    // processCommandBuffer
    static int processCommandBuffer(void *buffer, size_t buflen, RIL_SOCKET_ID socket_id) 

        RequestInfo *pRI;
        ...
        pRI = (RequestInfo *)calloc(1, sizeof(RequestInfo));

        pRI->token = token;
        // 根据 RILJ的REQUEST类型来获取CommandInfo
        pRI->pCI = &(s_commands[request]);
        pRI->socket_id = socket_id;
        ...
        // 将请求分配给对应的函数处理
        pRI->pCI->dispatchFunction(p, pRI);

        return 0;
    

上述代码中，s_commands将所有RILJ的请求命令，对应的请求函数以及响应处理函数组成一个类型为commandInfo的结构体数组，等请求从CP返回时，就可以调用对应的响应函数来处理返回的结果了：

    static CommandInfo s_commands[] = 
        #include "ril_commands.h"
    ;

    0, NULL, NULL,                   //none
    RIL_REQUEST_GET_SIM_STATUS, dispatchVoid, responseSimStatus,
    RIL_REQUEST_ENTER_SIM_PIN, dispatchStrings, responseInts,
    RIL_REQUEST_ENTER_SIM_PUK, dispatchStrings, responseInts,
    RIL_REQUEST_ENTER_SIM_PIN2, dispatchStrings, responseInts,
    RIL_REQUEST_ENTER_SIM_PUK2, dispatchStrings, responseInts,
    RIL_REQUEST_CHANGE_SIM_PIN, dispatchStrings, responseInts,
    RIL_REQUEST_CHANGE_SIM_PIN2, dispatchStrings, responseInts,
    ....

源码： /android/hardware/ril/libril/samsung/ril_commands.h

参考文献

• 源码： androidxref - 5.1
• http://blog.csdn.net/maxleng/article/details/5576637