Android 7系统网络（六）Framework层(下)—NMS_NPMS_NSS三大服务

系列目录：第一篇：全景图与调用链路概览 | 第二篇：内核层—netfilter/iptables与路由策略 | 第三篇：Native层(上)—netd守护进程与CommandListener | 第四篇：Native层(下)—netd Controller详解 | 第五篇：Framework层(上)—ConnectivityService核心机制 |第六篇：Framework层(下)—NMS/NPMS/NSS三大服务| 第七篇：连接建立—WiFi/移动数据/以太网完整流程 | 第八篇：应用API层—ConnectivityManager使用与实战调试

一、为什么要了解这三大服务

第五篇讲到的ConnectivityService是总调度，但实际执行网络策略、统计流量、与 netd 通信的是它背后的三个服务。当你遇到以下问题时，答案就在它们之中：

• “为什么开启了省电模式，某个应用还能用移动数据？”——NPMS的白名单可能没有覆盖到该应用
• “为什么流量统计显示的数字和运营商账单对不上？”——NSS的统计周期或持久化文件可能有问题
• “为什么 Framework 下发的防火墙规则在 netd 中没有生效？”——NMS的NativeDaemonConnector通信链路可能断了

NMS、NPMS、NSS 三者通过ConnectivityService协调，形成"执行-统计-决策"的闭环：

┌───────────────────────────────────────────────────┐ │ ConnectivityService (总调度) │ │ 网络评分、切换、默认网络管理 │ └───────────────────────────────────────────────────┘ │ │ │ ┌──────▼──────┐ ┌──────▼──────┐ ┌──────▼──────┐ │ NMS │ │ NPMS │ │ NSS │ │ netd通信 │ │ 网络策略 │ │ 流量统计 │ │ 桥梁 │ │ 省电/限制 │ │ │ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘ │ │ │ ▼ ▼ ▼ netd FirewallCtrl xt_qtaguid

关键：NMS 负责执行，NSS 负责统计，NPMS 负责决策，三者通过ConnectivityService协调形成闭环。

二、NetworkManagementService (NMS)

2.1 定位与职责

NMS 是 Framework 层与 netd 通信的唯一桥梁，封装 netd 命令并提供 Java 接口。它的核心职责包括管理网络接口、设置防火墙规则、管理带宽配额、监控网络事件。

2.2 与 netd 的通信桥梁：NativeDaemonConnector

NMS 不直接操作 Socket，而是通过NativeDaemonConnector与 netd 交互。

源码路径：frameworks/base/services/core/java/com/android/server/NativeDaemonConnector.java

finalclassNativeDaemonConnectorimplementsRunnable,Handler.Callback,Watchdog.Monitor{privateStringmSocket;// 与 netd 的 Socket 路径privateOutputStreammOutputStream;// 发送命令privateLocalLogmLocalLog;// 本地日志privateHandlermCallbackHandler;// 回调分发privateINativeDaemonConnectorCallbacksmCallbacks;// 响应回调privatefinalResponseQueuemResponseQueue;// 响应队列privatestaticfinallongDEFAULT_TIMEOUT=1*60*1000;// 默认超时 1 分钟// ...// 入口：可变参数格式，最常用publicNativeDaemonEventexecute(Stringcmd,Object...args)throwsNativeDaemonConnectorException{returnexecute(DEFAULT_TIMEOUT,cmd,args);}// 带超时版本publicNativeDaemonEventexecute(longtimeoutMs,Stringcmd,Object...args)throwsNativeDaemonConnectorException{finalNativeDaemonEvent[]events=executeForList(timeoutMs,cmd,args);if(events.length!=1){thrownewNativeDaemonConnectorException("Expected exactly one response, but received "+events.length);}returnevents[0];← 期望单条响应，多条则抛异常}}

关键设计：execute最终委托给executeForList，后者负责实际的 Socket 通信——将命令序列化为字符串发送、读取响应、解析为NativeDaemonEvent数组。execute校验返回数组长度必须为 1，确保单条命令→单条响应的严格对应。

关键设计：NativeDaemonConnector实现Watchdog.Monitor接口，保证与 netd 的通信链路被系统健康监控覆盖——一旦通信线程阻塞超过阈值，Watchdog 会触发系统重启。

通信过程：

NMS 调用 mConnector.execute("firewall", "set_uid_rule", ...) ↓ NativeDaemonConnector 通过 LocalSocket 发送字符串命令 ↓ netd 的 CommandListener 接收并处理 ↓ NativeDaemonConnector 读取响应，由 NativeDaemonEvent 解析 ↓ 解析响应码（200 系列成功 / 400/500 系列错误） ↓ 返回给 NMS

关键：netd 的响应格式为<code> <message>，由NativeDaemonEvent解析，200 系列表示成功，400/500 系列表示错误。

2.3 NMS 的核心方法

NMS 每个方法内部都通过mConnector.execute()向 netd 发送命令，方法签名与 netd 支持的命令一一对应。

源码路径：frameworks/base/services/core/java/com/android/server/NetworkManagementService.java

publicclassNetworkManagementServiceextendsINetworkManagementService.Stub{// ...privatefinalNativeDaemonConnectormConnector;// 与 netd 通信的连接器// —— 接口管理 ——publicString[]listInterfaces();// 列出所有接口publicInterfaceConfigurationgetInterfaceConfig(Stringiface);// 获取接口配置publicvoidsetInterfaceConfig(Stringiface,InterfaceConfigurationcfg);// 设置接口配置publicvoidsetInterfaceDown(Stringiface);// 关闭接口publicvoidsetInterfaceUp(Stringiface);// 启用接口publicvoidaddRoute(intnetId,RouteInforoute);// 添加路由publicvoidremoveRoute(intnetId,RouteInforoute);// 删除路由// —— 防火墙 ——publicvoidsetFirewallEnabled(booleanenabled);// 启用防火墙publicvoidsetFirewallUidRule(intchain,intuid,intrule);// 设置 UID 规则publicvoidsetFirewallInterfaceRule(Stringiface,booleanallow);// 设置接口规则// —— 带宽控制 ——publicvoidsetInterfaceQuota(Stringiface,longquotaBytes);// 设置接口配额publicvoidremoveInterfaceQuota(Stringiface);// 移除接口配额publicvoidsetGlobalAlert(longalertBytes);// 设置全局警告// —— 网络共享 ——publicvoidtetherInterface(Stringiface);// 添加共享接口publicvoiduntetherInterface(Stringiface);// 移除共享接口publicString[]listTetheredInterfaces();// 列出生效的共享接口publicvoidstartTethering(String[]dhcpRange);// 启动共享publicvoidstopTethering();// 停止共享// —— DNS ——publicvoidsetDnsServersForNetwork(intnetId,String[]servers,Stringdomains);// 设置 DNS}

2.4 NMS 的命令封装模式

每条 NMS 方法都封装成对应的 netd 命令。以setFirewallUidRule为例：

publicclassNetworkManagementServiceextendsINetworkManagementService.Stub{// ...privatefinalNativeDaemonConnectormConnector;// 与 netd 通信的连接器privatefinalObjectmQuotaLock=newObject();// 配额操作锁publicvoidsetFirewallUidRule(intchain,intuid,intrule){enforceSystemUid();// 强制调用者必须是系统 UIDsynchronized(mQuotaLock){setFirewallUidRuleLocked(chain,uid,rule);}}privatevoidsetFirewallUidRuleLocked(intchain,intuid,intrule){if(updateFirewallUidRuleLocked(chain,uid,rule)){mConnector.execute("firewall","set_uid_rule",getFirewallChainName(chain),uid,getFirewallRuleName(chain,rule));}}}

关键设计：enforceSystemUid()强制调用者必须是系统 UID，防止第三方应用直接操作防火墙规则。

关键设计：同步锁mQuotaLock保证防火墙规则与配额操作互斥，setFirewallUidRuleLocked内部通过mConnector.execute("firewall", "set_uid_rule", ...)将命令下发给 netd。

2.5 Observer 机制

NMS 通过 AIDL 定义的INetworkManagementEventObserver接口，让上层服务监听网络事件。Observer 定义在 AIDL 文件中，跨进程通信——netd 通过NativeDaemonConnector回调到 NMS，NMS 再通过 AIDL 回调通知上层服务。

源码路径：frameworks/base/core/java/android/net/INetworkManagementEventObserver.aidl

interfaceINetworkManagementEventObserver{voidinterfaceStatusChanged(Stringiface,booleanup);// 接口状态变化voidinterfaceLinkStateChanged(Stringiface,booleanup);// 链路状态变化voidinterfaceAdded(Stringiface);// 接口新增voidinterfaceRemoved(Stringiface);// 接口移除voidaddressUpdated(Stringiface,inLinkAddressaddress);// 地址更新voidaddressRemoved(Stringiface,inLinkAddressaddress);// 地址移除voidlimitReached(StringlimitName,Stringiface);// 达到带宽限制voidinterfaceClassDataActivityChanged(Stringlabel,booleanactive,longtsNanos);// 数据活动voidinterfaceDnsServerInfo(Stringiface,longlifetime,inString[]servers);// DNS 信息voidrouteUpdated(inRouteInforoute);// 路由更新voidrouteRemoved(inRouteInforoute);// 路由移除}

netd 通过NetlinkManager检测到内核事件后，会向所有已连接的 NMS Observer 发送通知：

内核：接口 wlan0 UP ↓ netd NetlinkManager 收到 RTM_NEWLINK ↓ 通知 NativeDaemonConnector（通过 Socket） ↓ NMS 收到 "600 Iface change" 消息 ↓ NMS 遍历所有 Observer ↓ ConnectivityService 收到 interfaceStatusChanged("wlan0", true)

关键：600 系列响应码是 netd 主动推送的异步事件通知，与 200/400/500 系列的命令响应不同——NMS 通过onEvent()回调处理异步事件。

三、NetworkPolicyManagerService (NPMS)

3.1 定位与职责

NPMS 管理系统的网络策略，核心功能包括省电模式、流量周期、应用白名单、Doze 模式。

3.2 策略的数据结构

NetworkPolicy定义了网络策略的核心字段：流量周期、警告阈值、硬限制、是否计费网络等。

源码路径：frameworks/base/core/java/android/net/NetworkPolicy.java

publicclassNetworkPolicyimplementsParcelable,Comparable<NetworkPolicy>{publicstaticfinalintCYCLE_NONE=-1;// 无周期publicstaticfinallongWARNING_DISABLED=-1;publicstaticfinallongLIMIT_DISABLED=-1;publicstaticfinallongSNOOZE_NEVER=-1;publicNetworkTemplatetemplate;// 模板（匹配规则）publicintcycleDay;// 计费周期日publicStringcycleTimezone;// 时区publiclongwarningBytes;// 警告阈值publiclonglimitBytes;// 硬限制publiclonglastWarningSnooze;// 上次警告推迟时间publiclonglastLimitSnooze;// 上次限制推迟时间publicbooleanmetered;// 是否计费网络publicbooleaninferred;// 是否推断出来的策略}

关键设计：template字段的类型是NetworkTemplate而非int，通过NetworkTemplate的matches()方法匹配具体网络，支持通配符匹配（如"所有 WiFi 网络"）。

3.3 省电模式实现

省电模式的核心逻辑是限制后台应用使用移动数据。

源码路径：frameworks/base/services/core/java/com/android/server/net/NetworkPolicyManagerService.java

publicclassNetworkPolicyManagerServiceextendsINetworkPolicyManager.Stub{// ...privatestaticfinalintFIREWALL_CHAIN_POWERSAVE=1;// 省电模式防火墙链privatevoidupdateRulesForGlobalChangeAL(booleanrestrictedNetworksChanged){// restrictedNetworksChanged 为 true 时：// 遍历所有非白名单应用，将其加入 fw_powersave 链// 同步白名单到 NMS，确保白名单应用不受限制}}

省电模式生效流程：

用户开启省电模式 ↓ NPMS.updateRulesForGlobalChangeAL(true) ↓ 遍历所有非白名单应用 ↓ NMS.setFirewallUidRule(CHAIN_POWERSAVE, uid, DENY) ↓ 向 netd 发送： ↓ firewall set_uid_rule powersave <uid> deny ↓ netd FirewallController 执行 iptables 规则： iptables -I fw_powersave -o rmnet_data0 -m owner --uid-owner <uid> -j REJECT ↓ 该 UID 的应用发送移动数据 → 被 iptables REJECT

关键：省电模式只限制移动数据（-o rmnet_data0），WiFi 不受影响，确保用户在 WiFi 环境下仍可正常使用。

白名单有三个来源：系统预置白名单来自SystemConfig（/system/etc/permissions/下的 XML 配置），用户手动添加的白名单持久化在/data/system/deviceidle.xml，临时白名单仅存于内存。NPMS通过DeviceIdleController.getAppIdWhitelist()获取白名单，再调用updateRulesForWhitelistedPowerSaveUL同步到NMS，确保白名单应用不受防火墙规则限制。

3.4 Doze 模式与网络限制

Doze 模式比省电模式更严格——完全禁止后台应用的网络访问（不仅是移动数据），只在设备长时间不使用时激活，定期打开"维护窗口"让应用同步数据。

publicclassNetworkPolicyManagerServiceextendsINetworkPolicyManager.Stub{// ...privatebooleanmDeviceIdleMode;// Doze 模式标志voidupdateRulesForDeviceIdleUL(){// deviceIdle == true 时：// 所有非白名单应用加入 fw_dozable 链，禁止所有网络访问（包括 WiFi）updateRulesForWhitelistedPowerSaveUL(mDeviceIdleMode,FIREWALL_CHAIN_DOZABLE,mUidFirewallDozableRules);}}

关键：Doze 模式下fw_dozable链同时作用于 INPUT 和 OUTPUT，但 ICMPv6 邻居发现协议（RS/RA/NS/NA）会被放行，避免 IPv6 连接完全中断。

3.5 流量周期与警告

warningBytes和limitBytes分离——警告只是通知，不阻断网络；硬限制会直接禁用移动数据。NPMS通过NetworkPolicy的warningBytes和limitBytes字段驱动通知逻辑：

用户设置流量上限为 1GB ↓ NPMS 创建/更新 NetworkPolicy (limitBytes = 1GB) ↓ 每次 NSS 更新流量数据后通知 NPMS ↓ NPMS 调用 NSS.getNetworkStats(mobileTemplate) ↓ 获取移动数据总流量 ↓ 比较 total vs warning / limit ├── total < warning (900MB) → 正常 ├── total >= warning → 发送警告通知 └── total >= limit (1GB) → 禁用移动数据

四、NetworkStatsService (NSS)

4.1 定位与职责

NSS 负责统计系统的网络流量，是 NPMS 的"眼睛"——NPMS 需要流量数据来判断是否达到警告或限制阈值。

4.2 数据源

NSS 从内核xt_qtaguid模块收集流量数据。xt_qtaguid在内核中为每个 Socket 创建唯一的 tag，所有数据包在协议栈中自动统计。

来源1：xt_qtaguid（内核统计）

内核 xt_qtaguid 模块 → /proc/net/xt_qtaguid/stats ↓ NetworkStatsFactory 定期读取 ↓ 解析为 NetworkStats 对象

每条统计记录由NetworkStats.Entry承载：

源码路径：frameworks/base/core/java/android/net/NetworkStats.java

publicclassNetworkStatsimplementsParcelable{publicstaticclassEntry{publicStringiface;// 接口名（wlan0 / rmnet_data0）publicintuid;// 应用 UIDpublicintset;// DEFAULT / FOREGROUND / BACKGROUNDpublicinttag;// 流量标记（0x0 或应用的标记）publicintroaming;// 是否漫游publiclongrxBytes;// 接收字节数publiclongrxPackets;// 接收数据包数publiclongtxBytes;// 发送字节数publiclongtxPackets;// 发送数据包数publiclongoperations;// 操作计数}}

关键设计：set字段区分前台（FOREGROUND）和后台（BACKGROUND）流量，让 NPMS 可以分别控制前后台的数据使用策略。

关键设计：tag字段支持应用通过TrafficStats.setThreadStatsTag()自定义标记，实现 Socket 级别的精细化流量追踪。

来源2：当应用调用TrafficStats.setThreadStatsTag()时，NSS 也会记录这些标记统计。

4.3 统计周期与持久化

NSS 按多个周期统计流量，三种 bucket 粒度不同——设备级只关心接口总量，UID 级按应用区分，UID+Tag 级最细粒度。

源码路径：frameworks/base/services/core/java/com/android/server/net/NetworkStatsService.java

publicclassNetworkStatsServiceextendsINetworkStatsService.Stub{// ...// 统计周期配置（从 Settings.Global 读取）// NETSTATS_DEV_BUCKET_DURATION — 设备级，默认 1 小时// NETSTATS_UID_BUCKET_DURATION — UID 级，默认 2 小时// NETSTATS_UID_TAG_BUCKET_DURATION — UID+Tag 级，默认 2 小时// 持久化目录privatestaticfinalStringPREFIX_XT="xt";// 与 "/data/system/netstats/" 组合// 实际持久化文件：// /data/system/netstats/netstats.bin — 设备级// /data/system/netstats/netstats_xt.bin — 按 UID+Tag// /data/system/netstats/netstats_uid.bin — 按 UID}

数据持久化流程：

NSS 定期从内核读取流量数据 ↓ 与已有数据合并（accumulate） ↓ 写入 /data/system/netstats/netstats*.bin ↓ NPMS 读取该文件判断是否达到限制

关键：持久化使用二进制格式，重启后可以恢复统计数据，避免因重启丢失流量记录。

4.4 NetworkTemplate 匹配机制

NSS 通过NetworkTemplate来匹配特定网络的流量。

源码路径：frameworks/base/core/java/android/net/NetworkTemplate.java

publicclassNetworkTemplate{// 匹配所有 WiFi 网络publicstaticNetworkTemplatebuildTemplateWifiWildcard();// 匹配所有移动数据网络（按 IMSI）publicstaticNetworkTemplatebuildTemplateMobileAll(StringsubscriberId);// 匹配所有移动数据网络（通配符，不区分运营商）publicstaticNetworkTemplatebuildTemplateMobileWildcard();// 匹配以太网publicstaticNetworkTemplatebuildTemplateEthernet();}

这样 NPMS 可以查询特定网络的流量，getNetworkStats()返回的是累计值，NPMS 需要自行计算周期内的增量。

// 查询移动数据本月流量NetworkTemplatemobileTemplate=NetworkTemplate.buildTemplateMobileAll(subscriberId);NetworkStatsstats=mNetworkStatsService.getNetworkStats(mobileTemplate);longtotalBytes=stats.getTotalBytes();

4.5 与 NPMS 的协作

用户设置流量上限为 1GB ↓ NPMS 创建 NetworkPolicy (limitBytes = 1GB) ↓ 每次 NSS 更新流量数据后通知 NPMS ↓ NPMS 调用 NSS.getNetworkStats(mobileTemplate) ↓ 获取移动数据总流量 ↓ 比较 total vs limit ├── total < warning (900MB) → 正常 ├── total >= warning → 发送警告通知 └── total >= limit (1GB) → 禁用移动数据

关键：NSS 和 NPMS 通过INetworkStatsService/INetworkPolicyManager的 AIDL 接口通信，两者相互独立，通过ConnectivityService协调。

五、三大服务协作全景 — 省电+流量限制 完整链路

用一个完整的"省电 + 流量限制"场景串联三大服务：

用户开启省电模式 + 设置了 1GB 流量上限 ↓ ┌──────────────────────────────────────────┐ │ NPMS：策略管理层 │ │ ├── 监听省电模式开关 │ │ ├── 加载 NetworkPolicy (1GB 上限) │ │ └── 决定限制哪些应用的网络 │ └──────────┬──────────┬─────────────────────┘ │ │ ┌──────▼──────┐ │ │ NSS │ │ │ 提供流量 │ │ │ 统计数据 │←──┘ └─────────────┘ │ NPMS 调用 NMS │ ┌──────────▼─────────────────────────────────┐ │ NMS：命令执行层 │ │ ├── setFirewallUidRule(powersave, uid, deny) │ │ └── setInterfaceQuota(rmnet0, 1GB) │ └──────────┬─────────────────────────────────┘ │ NativeDaemonConnector ▼ ┌──────────────────────────────────────────┐ │ netd Controller 层 │ │ FirewallController → iptables 规则 │ │ BandwidthController → xt_qtaguid 配额 │ └──────────┬─────────────────────────────────┘ │ ▼ ┌──────────────────────────────────────────┐ │ 内核层 │ │ netfilter/iptables 拦截包 │ │ xt_qtaguid 统计流量 │ └──────────────────────────────────────────┘

关键：NPMS 是决策层（“限制谁”），NSS 是感知层（“用了多少”），NMS 是执行层（“怎么限制”），三者通过ConnectivityService协调完成完整的网络策略闭环。

六、关键源码文件索引

七、小结

三大服务各有侧重，协同工作：

下一篇将进入网络代理层，逐一拆解 WiFi、移动数据、以太网三种网络的完整建立流程。