Netd 中 NetworkManager 分析

NetlinkManager 管理 netd 中 NetlinkHandler 的初始化并启动监听和处理；

NetlinkHandler 处理和转发 Kernel 的相应事件；

SocketListener 监听 socket，启动监听并接收 socket 事件；

SocketClient 实际的消息处理者，他将 event 通过 socket 发送给 java 层进行处理；

NativeDaemonConnector java 层的 socket 通讯端，用于接收和下发事件；

NetworkManagementService Framework 层的网络相关核心服务；

① 在 netd 的 main 函数中通过 NetworkManager 的 Instance 方法创建 NetworkManager 对象，并且调用其 start 方法

int main() {...NetlinkManager *nm;...if (!(nm = NetlinkManager::Instance())) {ALOGE("Unable to create NetlinkManager");exit(1);};...if (nm->start()) {ALOGE("Unable to start NetlinkManager (%s)", strerror(errno));exit(1);}...
}

② 在 start 接口中创建了三个 socket 用于接收 Kernel 消息

int NetlinkManager::start() {if ((mUeventHandler = setupSocket(&mUeventSock, NETLINK_KOBJECT_UEVENT,0xffffffff, NetlinkListener::NETLINK_FORMAT_ASCII)) == NULL) {return -1;}if ((mRouteHandler = setupSocket(&mRouteSock, NETLINK_ROUTE,RTMGRP_LINK |RTMGRP_IPV4_IFADDR |RTMGRP_IPV6_IFADDR,NetlinkListener::NETLINK_FORMAT_BINARY)) == NULL) {return -1;}if ((mQuotaHandler = setupSocket(&mQuotaSock, NETLINK_NFLOG,NFLOG_QUOTA_GROUP, NetlinkListener::NETLINK_FORMAT_BINARY)) == NULL) {ALOGE("Unable to open quota2 logging socket");// TODO: return -1 once the emulator gets a new kernel.}return 0;
}

套接字的类型均为 PF_NETLINK，报文类型是 SOCK_DGRAM，协议分别为：

NETLINK_KOBJECT_UEVENT，NETLINK_ROUTE 和 NETLINK_NETFILTER；

③ 对每个新创建的 NETLINK_SOCKET 而言，又以其为参数创建了对应的 NetlinkHandler 对象，socket 的 fd 作为参数，用于 NetlinkHandler->NetlinkListener->SocketListener 的构造函数以及 init 函数初始化：

void SocketListener::init(const char *socketName, int socketFd, bool listen, bool useCmdNum) {mListen = listen;mSocketName = socketName;mSock = socketFd;mUseCmdNum = useCmdNum;pthread_mutex_init(&mClientsLock, nullptr);
}

这里面 listen 是 false，useCmdNum 也为 false，socketName 为 nullptr；

④ 继续对每个 NetlinkHandler 调用其 start 方法，其实最终调用了 SocketListener 的 startListener 方法，进而在其中以此 socket 的 fd 为参数创建了 SocketClient 对象，存入 mClient 容器中；

⑤ 创建一个新线程而以 SocketListener 类的 threadStart 方法为入口，调用了 runListener 方法，而其中首先将 fds 全部加入 vector 中再通过 poll 来阻塞监听，当有数据时将 active 的 SocketClient 对象加入到 pending 队列，释放互斥锁和引用，对 pending 的 list 进行遍历，通过 onDataAvailable 方法处理回调；

⑥ onDataAvailable 是 NetlinkListener 中的方法，其处理过程就是调用了 uevent_kernel_recv 方法，将数据接收到 mBuffer 中，创建一个 NetlinkEvent，将 mBuffer 中的数据用其 decode 进行分析并填充 NetlinkEvent 中的字段指定 action 信息，最终调用 NetlinkHandler 的 onEvent 方法进行 NetlinkEvent 的处理工作；

⑦ onEvent 方法进行消息类型的判断根据 action 匹配对应的 notifyXXX 方法；以添加接口为例，notifyInterfaceAdded 方法被调用，这里用到了 LOG_EVENT_FUNC 宏，实际上是调用了 gCtrls 中所有的 listeners 的 onInterfaceAdded 等方法，gCtrls 分析如下面第⑧步骤分析，listener 的注册见下面第⑨点分析；

⑧ 在 main 函数中执行 NetlinkManager 的 start 方法之前创建了 gCtls:

int main() {...NetlinkManager *nm = NetlinkManager::Instance();if (nm == nullptr) {ALOGE("Unable to create NetlinkManager");exit(1);};gCtls = new android::net::Controllers();gCtls->init();...
}

这里通过其内部的 EventReporter 对象的 getNetdEventListener 方法获得对应的 binder 服务端对象，可以对其中的方法进行调用，也就是上面讲到的 listeners 的 onInterfaceAdded 方法；

⑨ 同样 EventReporter::registerUnsolEventListener 被调用用来将 INetdUnsolicitedEventListener 对象 listener 注册到 netd 中，保存到 mUnsolListeners 中，以 NetworkManagementService 为例，其注册过程如下：

    static NetworkManagementService create(Context context, SystemServices services)throws InterruptedException {final NetworkManagementService service =new NetworkManagementService(context, services);if (DBG) Slog.d(TAG, "Creating NetworkManagementService");if (DBG) Slog.d(TAG, "Connecting native netd service");service.connectNativeNetdService();if (DBG) Slog.d(TAG, "Connected");return service;}private void connectNativeNetdService() {mNetdService = mServices.getNetd();try {mNetdService.registerUnsolicitedEventListener(mNetdUnsolicitedEventListener);if (DBG) Slog.d(TAG, "Register unsolicited event listener");} catch (RemoteException | ServiceSpecificException e) {Slog.e(TAG, "Failed to set Netd unsolicited event listener " + e);}}/* system/netd/server/binder/android/net/INetd.aidl *//**  * Register unsolicited event listener* Netd supports multiple unsolicited event listeners.*    * @param listener unsolicited event listener to register* @throws ServiceSpecificException in case of failure, with an error code indicating the*         cause of the failure.*/   void registerUnsolicitedEventListener(INetdUnsolicitedEventListener listener);/* system/netd/server/NetdNativeService.h */
/* system/netd/server/NetdNativeService.cpp */
binder::Status NetdNativeService::registerUnsolicitedEventListener(const android::sp<android::net::INetdUnsolicitedEventListener>& listener) {ENFORCE_NETWORK_STACK_PERMISSIONS();gCtls->eventReporter.registerUnsolEventListener(listener);return binder::Status::ok();
}/* EventReporter.cpp */
void EventReporter::registerUnsolEventListener(const android::sp<INetdUnsolicitedEventListener>& listener) {std::lock_guard lock(mUnsolicitedMutex);mUnsolListeners.insert(listener);// Create the death listener.class DeathRecipient : public android::IBinder::DeathRecipient {public:DeathRecipient(UnsolListeners* listeners,android::sp<INetdUnsolicitedEventListener> listener, std::mutex& unsolMutex): mMutex(unsolMutex), mUnsolListeners(listeners), mListener(std::move(listener)) {}~DeathRecipient() override = default;private:void binderDied(const android::wp<android::IBinder>& /* who */) override {std::lock_guard lock(mMutex);mUnsolListeners->erase(mListener);}std::mutex& mMutex;UnsolListeners* mUnsolListeners GUARDED_BY(mMutex);android::sp<INetdUnsolicitedEventListener> mListener;};android::sp<android::IBinder::DeathRecipient> deathRecipient =new DeathRecipient(&mUnsolListeners, listener, mUnsolicitedMutex);android::IInterface::asBinder(listener)->linkToDeath(deathRecipient);
}

这样的话 kernel 中的事件就可以通过 netd 上传回调到对应的 listener 了，比如 NetworkManagementService 服务类。WiFi 也同样注册了 listener，发生在 NetdWrapper 类中，首先定义了 NetdUnsolicitedEventListener 对象：

    private class NetdUnsolicitedEventListener extends INetdUnsolicitedEventListener.Stub {...@Overridepublic void onInterfaceChanged(String ifName, boolean up)throws RemoteException {mHandler.post(() -> notifyInterfaceStatusChanged(ifName, up));}@Overridepublic void onInterfaceLinkStateChanged(String ifName, boolean up)throws RemoteException {mHandler.post(() -> notifyInterfaceLinkStateChanged(ifName, up));}...@Overridepublic int getInterfaceVersion() {return INetdUnsolicitedEventListener.VERSION;}@Overridepublic String getInterfaceHash() {return INetdUnsolicitedEventListener.HASH;}}

在构造函数中完成了对应对象的注册：

/* frameworks/opt/net/wifi/service/java/com/android/server/wifi/util/NetdWrapper.java */public NetdWrapper(Context context, Handler handler) {mNetdService = INetd.Stub.asInterface((IBinder) context.getSystemService(Context.NETD_SERVICE));mNetdUnsolicitedEventListener = new NetdUnsolicitedEventListener();mHandler = handler;try {mNetdService.registerUnsolicitedEventListener(mNetdUnsolicitedEventListener);} catch (RemoteException | ServiceSpecificException e) {Log.e(TAG, "Failed to set Netd unsolicited event listener " + e);}}

最后需要说明的是 uevent_kernel_recv 函数处理实际的收包过程，它实现在 system/core/libcutils/uevent.cpp 文件中：

/*** Like recv(), but checks that messages actually originate from the kernel.*/
ssize_t uevent_kernel_multicast_recv(int socket, void* buffer, size_t length) {uid_t uid = -1;return uevent_kernel_multicast_uid_recv(socket, buffer, length, &uid);
}
/*** Like the above, but passes a uid_t in by pointer. In the event that this* fails due to a bad uid check, the uid_t will be set to the uid of the* socket's peer.** If this method rejects a netlink message from outside the kernel, it* returns -1, sets errno to EIO, and sets "user" to the UID associated with the* message. If the peer UID cannot be determined, "user" is set to -1."*/
ssize_t uevent_kernel_multicast_uid_recv(int socket, void* buffer, size_t length, uid_t* uid) {return uevent_kernel_recv(socket, buffer, length, true, uid);
}
ssize_t uevent_kernel_recv(int socket, void* buffer, size_t length, bool require_group, uid_t* uid) {struct iovec iov = {buffer, length};struct sockaddr_nl addr;char control[CMSG_SPACE(sizeof(struct ucred))];struct msghdr hdr = {&addr, sizeof(addr), &iov, 1, control, sizeof(control), 0,};struct ucred* cred;*uid = -1;ssize_t n = TEMP_FAILURE_RETRY(recvmsg(socket, &hdr, 0));if (n <= 0) {return n;}struct cmsghdr* cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&hdr);if (cmsg == NULL || cmsg->cmsg_type != SCM_CREDENTIALS) {/* ignoring netlink message with no sender credentials */goto out;}cred = (struct ucred*)CMSG_DATA(cmsg);*uid = cred->uid;if (addr.nl_pid != 0) {/* ignore non-kernel */goto out;}if (require_group && addr.nl_groups == 0) {/* ignore unicast messages when requested */goto out;}return n;
out:/* clear residual potentially malicious data */bzero(buffer, length);errno = EIO;return -1;
}
int uevent_open_socket(int buf_sz, bool passcred) {struct sockaddr_nl addr;int on = passcred;int buf_sz_readback = 0;socklen_t optlen = sizeof(buf_sz_readback);int s;memset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.nl_family = AF_NETLINK;addr.nl_pid = 0;addr.nl_groups = 0xffffffff;s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM | SOCK_CLOEXEC, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);if (s < 0) return -1;if (setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buf_sz, sizeof(buf_sz)) < 0 ||getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buf_sz_readback, &optlen) < 0) {close(s);return -1;}/* Only if SO_RCVBUF was not effective, try SO_RCVBUFFORCE. Generally, we* want to avoid SO_RCVBUFFORCE, because it generates SELinux denials in* case we don't have CAP_NET_ADMIN. This is the case, for example, for* healthd. */if (buf_sz_readback < 2 * buf_sz) {if (setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &buf_sz, sizeof(buf_sz)) < 0) {close(s);return -1;}}setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PASSCRED, &on, sizeof(on));if (bind(s, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) {close(s);return -1;}return s;
}

事实上其内部调用了 recvmsg 进行实际的报文接收工作，然后对报文做了简单的解析和处理。

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