Android RILD运行机制详解

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  root radio
        socket rild-debug stream  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 = ;
         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 != ) {
             RLOGE("Failed to create dispatch thread: %s", strerror(result));
             goto done;
         }

         while (s_started == ) {
             pthread_cond_wait(&s_startupCond, &s_startupMutex);
         }

     done:
         pthread_mutex_unlock(&s_startupMutex);
     }

     // evetLoop 

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

         pthread_mutex_lock(&s_startupMutex);

         s_started = ;
         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[];
         s_fdWakeupWrite = filedes[];
         //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(, 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 */
                             -,                       /* fdListen */
                             -,                       /* fdCommand */
                             PHONE_PROCESS,            /* processName */
                             &s_commands_event,        /* commands_event */
                             &s_listen_event,          /* listen_event */
                             processCommandsCallback,  /* processCommandsCallback */
                             NULL                      /* p_rs */
                             };
         ....
         // back compatibility
         if (s_started == ) {
             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 = -;
         int ret;
         char socket_name[];

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

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

         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, , 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, " ", );
             } while (ret <  && 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 = ;

         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, ,
             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 ==  && p_record == NULL) {
                 /* end-of-stream */
                 break;
             } else if (ret < ) {
                 break;
             } else if (ret == ) { /* && 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"
     };

     {, 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

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