RK3399 Android支持wifi/4G与以太网共存的解决过程和方法

开发板

开发板芯片：RK3399
Android版本： 7.1.2
我们在Android开发板上开发一款App，Android开发板有wifi, 4G和以太网接口，App通过以太网与IP摄像头连接获取数据，App处理后通过wifi/4G网络将结果上报到云端。因此，要求Android能同时连接以太网（称为内网）和外网。
熟悉Android的同学可能知道，默认情况下Android在同一时刻只能使用一种网络，比如手机同时连接4G和wifi，会优先使用wifi。因此，实现这个功能需要修改Android ROM，重新烧固件。对于主要从事后端开发的我来讲，看起来挑战挺大的。下面整理了一下解决这个问题的过程和方法。
首先，制定了下面的方案和计划：
下载开发板的官方编译好的镜像，熟悉固件烧录流程，因为后面会进行多次固件烧录进行测试。
下载开发板对应的源代码编译镜像，确保编译环境和流程的正确性，因为后面要修改Android的源代码，得首先排除掉编译过程中可能引入的错误。
重复“修改源代码，编译，烧录固件和测试”这个循环直到问题解决
0. 现状
Android连接上wifi，此时可以正常访问外网。插上网线后，可以访问内网，但是不能访问外网了。查询资料后发现，Android内部对每种类型的网络有个评分，如果几个不同类型的网络都能使用，会使用分数高的网络，查看源代码后发现以太网的默认评分是70（可能不同的版本不一样），高于wifi和4G网络的评分，因此插上网线后就默认使用以太网访问所有IP。很自然的，把以太网的默认评分调为比其他网络类型都低就可以保证wifi/4G不会被踢掉。相关代码在EthernetNetworkFactory.java中，里面有个静态常量定义了以太网的评分。
- private static final int NETWORK_SCORE = 70;
+ private static final int NETWORK_SCORE = 30; // changed from 70 by mjshi
重新编译后烧录固件，发现插上网线后wifi依然可用，可以访问外网，但是无法访问内网。这符合预期，说明wifi没有因为插上网线后被踢掉。
1. 第一次不太成功的尝试
通过ifconfig可以看到以太网卡和wifi都同时在线，猜测是路由表没有配置好，所有IP的访问请求都默认走wifi了，也许只需要增加一条路由记录，让访问内网192.168.1.0网络的请求走以太网就可以。
按照这个思路，先看看Android的路由表，考虑到Android是基于Linux的，因此直接使用Linux上route命令得到类似如下的路由表：
30.133.236.0/22 dev wlan0  proto kernel  scope link  src 30.133.237.132
192.168.1.0/24 dev eth0  proto kernel  scope link  src 192.168.1.2
咋一看，好像没有问题啊，路由表中相应的路由记录的啊。经过一番查询资料后，发现Android使用了多级路由策略，简单来讲就是Android里面有多张路由表，至于哪张路由表生效是由其优先级决定的。
通过ip rule list得到类似下面的路由策略（我删除了一些不相干的记录）：
0:    from all lookup local
10500:  from all oif wlan0 lookup wlan0
.....
23000:  from all fwmark 0x0/0xffff lookup main
32000:  from all unreachable
可以看到系统中实际其作用的是第二条，最后面的wlan0就是路由表的名称。
通过ip route list table wlan0可以看到其内容，如下：
default via 30.133.239.254 dev wlan0  proto static
30.133.236.0/22 dev wlan0  proto static  scope link
可以看到里面没有到内网的路由记录，因此可以访问外网，但是不能访问内网。那怎么办呢，很自然的，在wlan0中增加一条到内网路由记录，命令如下：
ip route add 192.168.1.0/24 dev eth0 proto static scope link table wlan0
此时，添加了上面的记录后可以访问内网和外网了。不过，这样还没有解决问题，因为这样改了只是临时可以用，如果系统重启或者是通过4G上外网依然无法解决。因此，我们需要在Android系统中某个地方自动把将上面的路由记录添加进去。
很自然想到，可以在wifi和4G网络刚连上的时候，对路由表进行修改，查询了一些资料后在ConnectivityService.java中的对应地方加了一些代码，尝试后不成功，主要原因是这一层是通过Android封装的接口对路由表进行修改，有些限制。而且Android代码很大（解压缩以后有25GB），不可能导入到IDE里面进行修改，修改代码效率很低。放弃这条路子，继续查询资料。
2. 第二次尝试
查询了资料了解到，Android可以在init.rc中定义service，然后设置指定的系统property就可以触发service对应的脚本。
于是，我先写了脚本来增加一条优先级较高的路由表：
#!/system/bin/sh
if [ $# -ne 1 ];then
echo "usage: $0 [add|del]"
exit 1
fi
action=$1
if [ "$action" == "add" ];then
  # avoid add the rule twice
  ip rule list | grep '^9000:.*1'
  if [ $? -ne 0 ];then
ip rule add from all table 1 pref 9000
  fi
  ifconfig eth0 192.168.1.2 netmask 255.255.255.0 up
  ip route add 192.168.1.0/24 via 192.168.1.2 dev eth0 table 1
  setprop eth.route ""
elif [ "$action" == "del" ];then
  ip rule del pref 9000
  setprop eth.route ""
else
  echo "unsupported action: $action"
fi
这个脚本很简单，就是增加一个优先级为9000的路由表名称为1（好像只能命名为数字），里面定义了到内网的路由记录。这样的好处是，我们不用修改默认的路由表（wlan0如果连的是wifi，wwan0如果连的是4G）。
然后在init.rc中定义了两个services:
service add_eth_route /system/bin/eth_route.sh add
class main
disabled
oneshot
service del_eth_route /system/bin/eth_route.sh del
class main
disabled
oneshot
on property:eth.route=add
start add_eth_route
on property:eth.route=del
start del_eth_route
它的意思是说，如果系统属性eth.route的值为add，则执行命令/system/bin/eth_route.sh add。如果为del的话，则执行/system/bin/eth_route.sh del
最后，在java代码中找到以太网卡插上网线和拔掉网线的地方，设置系统属性eth.route为对应的值，代码还是在EthernetNetworkFactory中。至于是怎么找到应该改在这里，我是在logcat的日志中发现eth0 link up。
+       String ethRoutePropKey = "eth.route";
+       if (up) {
+          Log.d(TAG, "updateInterface: " + iface + " link up, setup route...");
+          SystemProperties.set(ethRoutePropKey, "add");
+       } else {
+          Log.d(TAG, "updateInterface: " + iface + " link down, removing route...");
+          SystemProperties.set(ethRoutePropKey, "del");
+       }
采用这个方案的好处是java中代码改动很少，这样出错的几率就小。
编译、打包、烧录固件，期待能一次成功，结果是这个脚本没有被调用起来，又排查了很久在dmesg中找到了下面的错误日志：
Service xxx does not have a SELinux domain defined
有错误日志就好办，很快找到了解决办法。
3. 测试
测试了以下场景
插上网线冷启动
拔掉网线不能上内网，但外网访问不受影响。插上网线后能上内网，外网也正常。
禁用wifi/4G，内网访问不受影响。再次开启wifi/4G，恢复正常
其中，在第三个case中，禁用wifi/4G，内网也不能访问了，原因是此时只有以太网可用，Android系统将以太网提升为默认网络，会修改路由表，导致路由表错乱（具体原因没有去查了），实际上此时以太网已经处于连接状态且配置正确，没有必要再去进行配置了。因此，改动很简单，在对应的地方增加下面代码：
+       if (mEthernetCurrentState != EthernetManager.ETHER_STATE_DISCONNECTED) {
+          Log.d(TAG, "onRequestNetwork: " + mIface + "current state = " + mEthernetCurrentState);
+          return;
+       }
编译，烧录固件，测试一切符合预期，可以把chrome中几十个tab一下全关掉了，真爽！
4. 总结
解决问题总是有一些共有的套路的：
工具链一定先弄好，避免犯一些低级的错误，比如代码改动没有生效
多看日志，一开始可能日志很多不知道从哪里开始看，那就从后面往前看
搜索，中英文关键字都可以用，这次很多资料就是在中文资料上找到的。
每次改动的内容要少一点，否则一下子改很多东西，也不知道是哪个改动在发生作用。

原作者：jewes

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