Android Netd 深入解析：网络管理核心机制

2024-10-02 20:44:06

Android 系统的网络管理机制与其底层的 Linux 内核息息相关，但它并没有直接照搬传统的 Linux 网络管理工具，例如 NetworkManager 或 systemd-networkd。取而代之的是，Android 构建了自己的网络管理框架，其核心组件就是 Netd（Network Daemon）。

Netd 就像一位幕后指挥官，负责协调和管理 Android 系统中所有与网络相关的操作。它不仅掌管着网络接口的配置和状态，还负责防火墙规则的制定、路由表的维护，甚至 DNS 解析等工作。Netd 的存在，使得 Android 系统能够对网络进行更精细、更灵活的控制。

Netd 的模块化架构

Netd 的设计理念非常先进，它采用模块化的架构，将不同的网络功能封装在独立的模块中。这种设计使得 Netd 具有良好的可扩展性和可维护性。

例如，InterfaceController 模块专门负责管理网络接口，FirewallController 模块则负责管理防火墙规则。每个模块都专注于自己的职责，相互之间通过定义良好的接口进行通信。

InterfaceController：网络接口的管家

在 Netd 的众多模块中，InterfaceController 模块扮演着至关重要的角色。它就像一位尽职尽责的管家，负责管理系统中所有网络接口的生老病死。

InterfaceController 模块的主要职责包括：

创建和销毁网络接口：当系统需要使用新的网络接口时，例如插入 USB 网卡或开启 Wi-Fi 热点，InterfaceController 模块就会负责创建相应的网络接口。反之，当网络接口不再需要时，它也会负责将其销毁。
配置网络接口参数：每个网络接口都需要配置一系列参数才能正常工作，例如 IP 地址、子网掩码、网关等。InterfaceController 模块会根据用户的设置或系统的策略，自动或手动地配置这些参数。
管理网络接口状态：网络接口的状态可以是开启或关闭，InterfaceController 模块负责根据用户的操作或系统的需求，来切换网络接口的状态。
设置网络接口路由规则：路由规则决定了数据包应该如何转发，InterfaceController 模块可以根据网络拓扑结构和用户的需求，设置不同的路由规则。

Netd 的工作流程：以 Wi-Fi 连接为例

为了更直观地理解 Netd 的工作流程，我们以一个常见的场景为例：用户连接 Wi-Fi 网络。

当用户打开 Wi-Fi 开关时，系统会向 Netd 发送一个请求，要求启动 Wi-Fi 接口。
Netd 收到请求后，会将任务委派给 InterfaceController 模块。
InterfaceController 模块会与 Wi-Fi 驱动程序进行交互，启动 Wi-Fi 接口，并开始扫描可用的 Wi-Fi 网络。
扫描完成后，InterfaceController 模块会将扫描结果返回给系统，显示在 Wi-Fi 设置界面中。
用户选择要连接的 Wi-Fi 网络后，系统会再次向 Netd 发送请求，要求连接该网络。
Netd 再次将任务委派给 InterfaceController 模块。
InterfaceController 模块会与 Wi-Fi 驱动程序进行交互，发起 Wi-Fi 连接请求。
如果连接成功，InterfaceController 模块会从 DHCP 服务器获取 IP 地址、子网掩码、网关等参数，并配置到 Wi-Fi 接口上。
至此，Wi-Fi 连接建立完成，用户可以开始访问互联网。

通过 Netd API 控制网络

Android 系统提供了一套 Netd API，允许开发者通过代码来与 Netd 进行交互，从而实现对网络的精细控制。

例如，开发者可以使用 Netd API 来获取网络接口的信息、配置网络参数、设置路由规则等。这为开发者提供了极大的灵活性，可以根据自己的需求定制网络行为。

以下是一个简单的代码示例，演示了如何使用 Netd API 来获取当前活动的网络接口信息：

ConnectivityManager connectivityManager = (ConnectivityManager) getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
Network activeNetwork = connectivityManager.getActiveNetwork();
NetworkCapabilities networkCapabilities = connectivityManager.getNetworkCapabilities(activeNetwork);
LinkProperties linkProperties = connectivityManager.getLinkProperties(activeNetwork);

// 获取网络接口名称
String interfaceName = linkProperties.getInterfaceName();

// 获取 IP 地址
List<InetAddress> addresses = linkProperties.getAddresses();

// 获取 DNS 服务器地址
List<InetAddress> dnsServers = linkProperties.getDnsServers();

// ...