给你的 app 三两下通过 JNI 移植一个 tracepath 追踪路由数据链

Posted 2022-12-02 工匠若水

背景

Linux 的 tracepath 指令可以追踪数据到达目标主机的路由信息，同时还能够发现 MTU 值。它跟踪路径到目的地，沿着这条路径发现 MTU。它使用 UDP 端口或一些随机端口。它类似于 Traceroute，只是不需要超级用户权限，并且没有花哨的选项。

android 也是移植的它，其源码放置位置在platform/external/iputils/tracepath6.c。我们之所以直接移植tracepath6.c而不是tracepath.c的原因是 tracepath6 支持 IPV6 和 IPV4 两种模式，而tracepath.c仅仅支持 IPV4，所以一把梭后我们直接完美兼容了两种。

最近刚好在调研网络诊断覆盖能力，所以顺手移植了下它，大致效果如下。

移植后开箱即用地址https://github.com/yanbober/android-tracepath，喜欢就给个小星星呗，一闪一闪亮晶晶。

开始移植

本想捡个现成，去看了platform/external/iputils/tracepath6.c源码发现这货直接是写死默认假定 IPV6 模式的，需要不同模式的话需要自己执行命令时传递模式参数，不支持自己动态识别模式，所以需要移植改造。

定义 Java 接口约定

为了方便给 app 使用，需要通过 JNI 包装到 Java 层接口，约定如下：

package cn.yan.android.tracepath;

public final class AndroidTracePath 
    static 
        System.loadLibrary("tracepath-compat");
    

    private StateListener mStateListener;

    public AndroidTracePath(StateListener stateListener) 
        this.mStateListener = stateListener;
    
	//业务方调用开始 tracepath 的方法，hostName 是你的域名或者 ip
    public void startTrace(String hostName) 
        nativeInit();
        nativeStartTrace(hostName);
    

    public native void nativeInit();

    public native void nativeStartTrace(String hostName);

    public void nativeOnStart() 
        if (null != mStateListener) 
            mStateListener.onStart();
        
    

    public void nativeOnUpdate(String update) 
        if (null != mStateListener) 
            mStateListener.onUpdate(update);
        
    

    public void nativeOnEnd() 
        if (null != mStateListener) 
            mStateListener.onEnd();
        
    
	//tracepath 回调状态
    public interface StateListener 
        void onStart();
        void onUpdate(String update);
        void onEnd();
    

接着就是对应 JNI 层的接口了，这里没啥说的，都是老套路，一键生成也罢，动态映射也罢，随意摆弄，反正最终能调用到tracepath6.c源码就行。

我们重点是改造tracepath6.c，由于这玩意默认编译后是一个可执行文件，我们通过 cmake 需要当作依赖编译，所以他的 main 方法入口就不再适合我们了，我们需要进行改造（换个方法名即可），如下：

//int main(int argc, char **argv) 替换为 tracepath 函数
int tracepath(int argc, char **argv)

这玩意需要给我们的 JNI 包装接口（apicompat.c）调用，所以我们给他新建一个头文件把这个方法报漏一下，如下：

//tracepath6.h

#ifndef ANDROIDTRACEPATH_TRACEPATH6_H
#define ANDROIDTRACEPATH_TRACEPATH6_H

int tracepath(int argc, char** arg);

#endif //ANDROIDTRACEPATH_TRACEPATH6_H

手机连着 ipv4 的网络一运行，卧槽，跪了，定位代码发现tracepath6.c里面是写死模式的，需要动态适配，改造点如下：

......
sa_family_t family = AF_UNSPEC; //把这里初值AF_INET6换成AF_UNSPEC
......
int tracepath(int argc, char **argv)

	......
	memset(&hints, 0, sizeof(hints));
	hints.ai_family = AF_UNSPEC; //把这里family变量换成AF_UNSPEC
	hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
	hints.ai_protocol = IPPROTO_UDP;
#ifdef USE_IDN
	hints.ai_flags = AI_IDN;
#endif
	gai = getaddrinfo(argv[0], pbuf, &hints, &ai0);
	if (gai) 
		fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\\n", gai_strerror(gai));
        return 1;
	

	fd = -1;
	for (ai = ai0; ai; ai = ai->ai_next) 
		//这里一段判断family的逻辑删掉
		if (ai->ai_family != AF_INET6 &&
		    ai->ai_family != AF_INET)
			continue;
		family = ai->ai_family;
		fd = socket(ai->ai_family, ai->ai_socktype, ai->ai_protocol);
		if (fd < 0)
			continue;
		memcpy(&target, ai->ai_addr, sizeof(target));
		targetlen = ai->ai_addrlen;
		break;
	
	......

可以看到，贯穿全流程的模式是通过一个全局的 family 变量类型来维护的，默认改为 AF_UNSPEC 后就会自动探测类型，匹配到 AF_INET6 或者 AF_INET 则走自己对应逻辑，这样就能完美兼容 IPV6 和 IPV4 了。

到此运行能出结果了，但是 tracepath 的打印结果没法输出到 Java 层回调中，我们需要继续改造。常规想法就是一个一个换掉tracepath6.c里面的 printf 函数为 JNI 回调 Java 方法实现，这样比较麻烦。我们还是采用了一把梭的模式，如下：

//tracepath6.c

#include "./../apicompat.h"

#define printf(...) callbackOnUpdate(__VA_ARGS__)

如上通过一个宏直接替换 printf 为我们 JNI 接口层的 callbackOnUpdate 函数，这个函数的作用就是调用 Java 方法，这样就能把数据传递回去了。

到此基本 ok 了，还差最后的优化，你也看到了，tracepath6.c编写初衷是一个可执行程序，现在把它移植成 so，所以我们不能在直接 exit 了，相关地方都需要一把梭的替换为 return 解决问题，到此完美解决所有。

用起来

项目地址是https://github.com/yanbober/android-tracepath，里面也有详细的 maven 仓库用法，直接依赖即可开箱使用。如果你需要移植 iputils 下面其他能力，则可以照猫画虎，如果遇到难处，不妨扫码加我微信联系技术支持。