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Android Telephony 模块结构简析

本文永久链接:https://blog.linshen.me/posts/a-simple-analyse-of-android-telephony-related-modules

最近在公司被老大安排负责跟进通讯相关的一些问题,于是简单了解一下 Android 通讯相关的模块。

说实话,刚开始看的时候确实是一头雾水,因为设计的模块实在是太!多!了!要说多都还好,要命的是这些不同的模块还散落在 AOSP 的不同目录,如果不梳理记录一下,跳来跳去怎么都一头雾水,因此就有了这篇文章,我自己也好趁机梳理一下模块之间的联系。

本文基于 Android 12 源码,根据我自己的理解整理而来,如果有错误,欢迎评论区指出,毕竟这块我是新手,感谢。

主要结构

Android telephony 是一个典型的分层结构,其涉及的相关模块按照功能,从下到上,可大概分为四类:

HAL 相关

目录产物运行进程主要作用
hardware/rilN/AN/AN/A

Service 相关

目录产物运行进程主要作用
packages/service/telecommTelecom.apksystem_service桥梁,连接下层(如 telephony)与上层(如 Dailer
packages/service/telephonyTeleService.apkcom.android.phone负责调用 frameworks/opt/telephony 逻辑实现
frameworks/base/telecommframework.jarN/A无进程,仅暴露框架,从而对上层提供接口
frameworks/base/telephonyframework.jarN/A无进程,仅暴露框架,从而对上层提供接口
frameworks/opt/telephonytelephony-common.jarsystem_servicecom.android.phone包含 RILJ 代码和其它,被 frameworks/opt/telephony 依赖

App 相关

目录产物运行进程主要作用
packages/apps/DialerDialer.apkcom.android.dialer拨号应用,包含拨号盘、通话记录、暗码(*#*#4636#*#*这种)、来去电界面(InCallUI)、语音信箱等

Provider 相关

目录产物运行进程主要作用
packages/providers/ContactsProviderContactsProvider.apkcom.android.providers.contacts对外提供联系人信息相关的增删改查
packages/providers/TelephonyProviderTelephonyProvider.apkcom.android.providers.telephony对外提供通讯功能(比如运营商信息配置信息)相关的增删改查

结构详解

### RIL

先从底层的 RIL 说起。这里说底层其实也是相对而言,因为 RIL 的全称是 Radio Interface Layer,既然是个 Layer,也就意味着一定还有上下层。 比 RIL 更底层的就要到 Linux 内核 和 Modem 了,咱也不懂,咱也不敢说,因此还是只能冒上水面,浅浅地讲一讲 RIL。

RIL 本质上由两部分组成,RILJRILCRILJ 负责跟上层(Java)交互,他跟 phone 在同一进程。会将上层的请求通过 RILJ 发送给 RILCRILCrild 进程中,向上负责跟 RILJ 进行对接(C++),向下对接 Modem。

rild (RIL Daemon)是系统的守护进程,系统一启动就会一直运行。手机开机时,kernel 完成初始化,系统会启动一个初始化进程 Init 用于加载系统基础服务、Zygote 进程、system_server,还有就是 rild

https://android.googlesource.com/platform/hardware/ril/+/refs/heads/nougat-dev/rild/rild.rc

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service ril-daemon /system/bin/rild
    class main
    socket rild stream 660 root radio
    socket sap_uim_socket1 stream 660 bluetooth bluetooth
    socket rild-debug stream 660 radio system
    user root
    group radio cache inet misc audio log readproc wakelock

到这里,我可以画一幅图,按照从上到下,简单描述一些这几层之间的关系。

选区_023

在这里提一个对上层应用开发小伙伴而言相对偏“冷”的知识吧。你们肯定听过一道很经典的面试八股题:《Binder 这么好用,那为什么 Zygote 的 IPC 通信机制用 Socket 而不用 Binder》?背答案的时候都会背,实际用在了哪里呢?现在你就看到了,在 Android 8.0 之前,RILC 与 Modem 的通讯一直就是采用 Socket 的,但之后被 HIDL 替代了,后者可以简化代码量,使条理逻辑更加清晰,也方便 OEM 快速适配机型,这块的变化可以参考下文。

https://blog.csdn.net/dxpqxb/article/details/103381911

RIL 的介绍打算言尽于此,多的我我也没有深入去研究,毕竟只是先了解一下整个的结构关系。而且这部分的代码一般都是由 SOC 厂商和 Google 去维护的,除非有特殊的通讯相关需求,否则一般 OEM 也不会动到。RILC 的代码位于源码根目录下 hardware/ril, RILJ 的代码则位于源码根目录下 frameworks/opt/telephony,将在下面提到。

注意,虽然 RILJ 的代码位于 Telephony,但不要认为 Telephony 整个就是为了实现 RILJ,因为除此之外,RILJ 还包含 CallTacker Phone CallManger 等众多逻辑。

TeleService

这部分的介绍也尽量由下往上,既然上面提到了 RILJ,就先看这部分的代码。

RILJ 的代码主要位于 frameworks/opt/telephony,大概看一下这个项目的 Android.bp

java_library {
    name: "telephony-common",
    installable: true,

    aidl: {
        local_include_dirs: ["src/java"],
    },
    srcs: [
        ":opt-telephony-common-srcs",
        ":framework-telephony-common-shared-srcs",
        ":net-utils-telephony-common-srcs",
        ":statslog-telephony-java-gen",
        ":statslog-cellbroadcast-java-gen",
        "src/java/**/I*.aidl",
        "src/java/**/*.logtags",
    ],

    jarjar_rules: ":jarjar-rules-shared",

    libs: [
        "android.hardware.radio-V1.0-java",
        "android.hardware.radio-V1.1-java",
        "android.hardware.radio-V1.2-java",
        "android.hardware.radio-V1.3-java",
        "android.hardware.radio-V1.4-java",
        "android.hardware.radio-V1.5-java",
        "voip-common",
        "ims-common",
        "unsupportedappusage",
    ],
    static_libs: [
        "android.hardware.radio.config-V1.0-java-shallow",
        "android.hardware.radio.config-V1.1-java-shallow",
        "android.hardware.radio.config-V1.2-java-shallow",
        "android.hardware.radio.deprecated-V1.0-java-shallow",
        "ecc-protos-lite",
        "libphonenumber-nogeocoder",
        "PlatformProperties",
        "net-utils-framework-common",
        "telephony-protos",
    ],

}

可以得出如下信息:

  • 项目代码包含 java ,还定义了一些 aidl 接口,并且用了 HIDL 和底层交互
  • 项目产物是 telephony-common.jar
  • 可以根据分包名称大概知道都包含哪些功能接口。

另外通过阅读项目下的 README.txt 还可以得知,telephony-common.jar 里很多 API 都是通过 HIDL 调用定义在 hardware/interfaces/radio/ hardware/interfaces/radio/config 的接口的方式下放给 radio 层来获得返回值的。另外,在 frameworks/base/telephony/ 里有一些 aidl 定义,在这个库和 packages/services/Telephony 这两个库里实现,这套 IPC 机制保证了调用者可以在它们自己的进程里跑公开的 API 代码,而和通讯相关的代码则跑在 com.android.phone,类似的实现可以参考 PhoneInterfaceManager, SubscriptionController

继续我们的分析,既然上文提到了 packages/services/Telephony,我们有必要立刻打开它来一探究竟 ,先看下它的 Android.bp


// Build the Phone app which includes the emergency dialer. See Contacts
// for the 'other' dialer.

android_app {
    name: "TeleService",

    libs: [
        "telephony-common",
        "voip-common",
        "ims-common",
        "libprotobuf-java-lite",
        "unsupportedappusage",
    ],

    static_libs: [
        "androidx.appcompat_appcompat",
        "androidx.preference_preference",
        "androidx.recyclerview_recyclerview",
        "androidx.legacy_legacy-preference-v14",
        "android-support-annotations",
        "com.android.phone.common-lib",
        "guava",
        "PlatformProperties",
    ],

    srcs: [
        ":framework-telephony-common-shared-srcs",
        "src/**/*.java",
        "sip/src/**/*.java",
        "ecc/proto/**/*.proto",
        "src/com/android/phone/EventLogTags.logtags",
    ],

    jarjar_rules: ":jarjar-rules-shared",

    resource_dirs: [
        "res",
        "sip/res",
    ],

    asset_dirs: [
        "assets",
        "ecc/output",
    ],

    aaptflags: [
        "--extra-packages com.android.services.telephony.sip",
    ],

    platform_apis: true,

    certificate: "platform",
    privileged: true,

    optimize: {
        proguard_flags_files: [
            "proguard.flags",
            "sip/proguard.flags",
        ],
    },

    proto: {
        type: "lite",
    },
}

可以得出如下信息:

  • 项目的确依赖了 telephony-common,除此之外还有诸如 voip-common, ims-common 等模块
  • 产物是 TeleService.apk
  • TeleService.apk 内部还包含了紧急通话的一些逻辑,包括紧急通话的拨号盘,而常规模式下的拨号盘,在 Dialer 模块

既然是 apk,肯定要看一下它的 AndroidManifest.xml:

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<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        xmlns:androidprv="http://schemas.android.com/apk/prv/res/android"
        package="com.android.phone"
        coreApp="true"
        android:sharedUserId="android.uid.phone"
        android:sharedUserLabel="@string/phoneAppLabel">

        <application android:name="PhoneApp"
            android:persistent="true"
            android:label="@string/phoneAppLabel"
            android:icon="@mipmap/ic_launcher_phone"
            android:allowBackup="false"
            android:supportsRtl="true"
            android:usesCleartextTraffic="true"
            android:defaultToDeviceProtectedStorage="true"
            android:directBootAware="true">
            
            ...

    </application>
</manifest>

这下子我们又可以知道更多信息:

  • PhoneApp.java 是整个 App 的入口,在 Application 里应该有初始化的逻辑。
  • TeleService.apk 会运行在 com.android.phone 进程
  • coreApp="true"声明了这是个重要的系统模块,android:directBootAware="true" 保证了它在开机后即使用户没解锁也可以立刻启动

再简单看一下代码结构,主要包含两个包:

  • com.android.phone:基础包,包含 PhoneApp、PhoneGlobals 等很多基础类。另外,拨号盘->设置->更多设置页面和逻辑也在这里实现。
  • com.android.services.telephony:与通讯相关的服务的具体实现代码,比如 TelephonyConnectionService

Telecom

继续我们的探索,有了 service,又有了应用,他们之间是不是就可以直接通讯了呢?答案是否定的,在他们之间还有一个承上启下的关键组件 Telecom.apk,位于源码根目录的 packages/services/Telecomm,为了研究它,我们照理从它的 Android.bp入手:

genrule {
    /.../
}

filegroup {
    name: "Telecom-srcs",
    srcs: [
        "src/**/*.java",
        ":statslog-telecom-java-gen",
    ],
}

// Build the Telecom service.
android_app {   
    name: "Telecom",
    srcs: [
        ":Telecom-srcs",
        "proto/**/*.proto",
    ],
    resource_dirs: ["res"],
    proto: {
        type: "nano",
        local_include_dirs: ["proto/"],
        output_params: ["optional_field_style=accessors"],
    },
    platform_apis: true,
    certificate: "platform",
    privileged: true,
    optimize: {
        proguard_flags_files: ["proguard.flags"],
    },
    defaults: ["SettingsLibDefaults"],
}

android_test {
    /.../
}

可以看出:

  • Telecom 是一个 service,产物是 Telecom.apk
  • 从代码目录的 callfilteringcallredirection 分包可以窥见,Telecom 应该在上层应用(如 Dialer.apk)和下层服务(比 TeleService.apk) 之间,起到一个承上启下的左右,由它来过滤和沟通所有的请求是否要下方到底层服务,并在接收到底层服务后,再经由它传递给上层应用。可想而知,这个结构的好处使得不管是上层应用,还是底层服务,都只要专注做好自己领域的工作,而其它过滤、日志、跟踪记录等行为,就交由它这个中间层来执行。
  • 有同学可能会想就此感慨一下 Android 架构设计的巧妙之处,其实 Telecom 也是 Android 5.0 之后才被引入的,Google 在 packages/services/Telecomm/src/com/android/server/telecom/README 有写到,大部分代码都是从 TeleService.apk 模块剥离到这里的。所以好的架构从来都不是天生的,也需要后期演变。

照例,既然是 apk,我们需要大概看一下 AndroidManifest.xml:

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<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        xmlns:androidprv="http://schemas.android.com/apk/prv/res/android"
        package="com.android.server.telecom"
        coreApp="true"
        android:sharedUserId="android.uid.system">

    <protected-broadcast android:name="android.intent.action.SHOW_MISSED_CALLS_NOTIFICATION" />
    <protected-broadcast android:name="com.android.server.telecom.MESSAGE_SENT" />

     <application android:label="@string/telecommAppLabel"
            android:icon="@mipmap/ic_launcher_phone"
            android:allowBackup="false"
            android:supportsRtl="true"
            android:process="system"
            android:usesCleartextTraffic="false"
            android:defaultToDeviceProtectedStorage="true"
            android:directBootAware="true">

    </application>
</manifest>

可以得知:

  • Telecom 的进程应该是 system_server,使用平台签名
  • 模块没有像 TeleSevice 那样在 Application 里去初始化逻辑,它的启动入口在 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/telecom/TelecomLoaderService.java ,并在启动 system service 阶段跟随一起起来。

Dialer

Dialer 顾名思义就是“拨号盘”了,代码位于 packages/apps/Dialer,这个没什么好讲的。需要注意的是,Dialer 内部还包含了通话界面(InCallUI)、语音信箱(voicemail)的代码。实际开发过程中,有些 OEM 厂商并不一定会内置这个 Dialer,而是倾向于把 DialerInCallUI 做成两个独立的 apk 内置,也方便做 SDK 化,跟系统源码解耦。

如此一来,我们可以对上面的图进行一次修改,补充一下模块名称,并且修改一下各个模块的描述:

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总结

以上就是对 Android Telephony 相关模块结构的简单解析。本文不对模块做深入,也不进行源码分析,因为我自己也还在学习当中。后面等我看得差不多了,有时间再来针对每个模块写一些源码解析的文章。

本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权

由 MTK 关机闹钟实现,浅析一种低侵入式修改 framework 方案

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