System Configuration

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0x00 前言

这篇文章是自己在学习 CFHipsterRef Chapter 11 System Configuration 时做的笔记。

0x01 Sysem Configuration

系统配置（Sysem Configuration）包含用于确定硬件配置和网络状态的 C API。

大多数开发者对框架的曝光是通过 Apple 的示例代码，简称 “Reachability”。旨在演示使用系统配置调用来确定互联网连接，如今却成为成千上万的应用程序的一部分。因此，表明 Reachability 是其自身成功的一个受害者。而不是记录系统配置 API，它无意地使它们废弃。

不幸的后果是，大多数开发者对 reachability 是什么，以及如果使用它一知半解。因此，很多那些在其源码中有 Reachability.m 的应用程序可能实际上比根本没有做任何事情的用户体验更糟。

0x02 Reachability

“我连接到互联网了吗？” 是一个难以回答的问题。

从用户的角度来看，应该很容易，对吧？只需要在 Safari 中输入 apple.com，看看是否有东西加载出来。

0x0201 Determining Network Reachability Synchronously

与任何网络一样，建立 reachability 不应同步进行。然而，为了建立到更复杂的同步使用，看起来像是这样：

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@import SystemConfiguration;

SCNetworkReachabilityRef networkReachability = SCNetworkReachabilityCreateWithName(kCFAllocatorDefault, [@"www.apple.com" UTF8String]);
SCNetworkReachabilityFlags flags = SCNetworkReachabilityGetFlags(networkReachability, &flags);

// Use flags to determine reachability

CFRelease(networkReachability);

SCNetworkReachability 是负责确定网络可达性（Reachability）的数据类型。它可以通过传递主机名（host name）（如上面示例）或一个 sockaddr 地址来创建：

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BOOL ignoreAdHocWiFi = NO;

struct sockaddr_in ipAddress;
bzero(&ipAddress, sizeof(ipAddress));
ipAddress.sin_len = sizeof(ipAddress);
ipAddress.sin_family = AF_INET;
ipAddress.addr.s_addr = htonl(ignoreAdHocWiFi ? INADDR_ANY : IN_LINKLOCALNETNUM);

SCNetworkReachabilityRef networkReachability =
    SCNetworkReachabilityCreateWithAddress(kCFAllocatorDefault,
    (struct sockaddr *)ipAddress);

SCNetworkReachabilityFlags 是一个同步调用，用于确定可用网络接口的可达性。因为有很多不同的因素影响可达性，所以这个函数返回值不是一个简单的 YES / NO，而是一个特征位掩码（bitmask of characteristics）：

Reachability Flag Values
Reachable 使用当前的网络配置可以访问指定的节点名称或者地址。
Transient Connection 可以通过一个瞬态连接（如 PPP）访问指定的节点名称或地址。
Connection Required 使用当前的网络配置可以访问指定的节点名称或者地址，但必须先建立连接。
Connection On Traffic 使用当前的网络配置可以访问指定的节点名称或者地址，但必须先建立连接。任何针对指定名称或地址的传输都将启动连接。
Connection On Demand 使用当前的网络配置可以访问指定的节点名称或者地址，但必须先建立连接。
Intervention Required 使用当前的网络配置可以访问指定的节点名称或者地址，但必须先建立连接。另外，将需要某种形式的用户干预来建立此连接，例如提供密码，认证 token 等。
Is Local Address 指定的节点名称或地址是与当前系统上的网络接口相关联的。
Is Direct 网络传输到指定的节点名称或地址将不会通过网关（gateway），而是直接路由（routed）到系统的一个接口上。

尽管网络接口的复杂性非常是有趣的，但它们只是对 app 开发者的学术练习（academic exercise），就像它们的用户，真的喜欢 YES 或 NO 答案。

下面是如何归纳一个复杂的真理：

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BOOL isReachable = ((flags & kSCNetworkReachabilityFlagsReachable) != 0);

BOOL needsConnection = ((flags & kSCNetworkReachabilityFlagsConnectionRequired) != 0);

BOOL canConnectionAutomatically =
    (((flags & kSCNetworkReachabilityFlagsConnectionOnDemand) != 0) ||
    ((flags & kSCNetworkReachabilityFlagsConnectionOnTraffic) != 0));

BOOL canConnectWithoutUserInteraction =
    (canConnectionAutomatically && (flags & kSCNetworkReachabilityFlagsInterventionRequired) == 0);

BOOL isNetworkReachable = (isReachable && (!needsConnection || canConnectWithoutUserInteraction));

再进一步，reachability flags 也可以用于确定正在使用哪个网络接口：

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if (isNetworkReachable == NO) {
    // Not Reachable
}

#if TARGET_OS_IPHONE
else if ((flags & kSCNetworkReachabilityFlagsIsWWAN) != 0) {
    // Reachable via WWAN
}
#endif
else {
    // Reachable via WiFi
}

在主线程上调用 SCNetworkReachabilityFlags 发起一个 30 秒超时的 DNS 查找。这样不好，不要阻塞，同步调用 SCNetworkReachabilityFlags。

0x0202 Determining Network Reachability Asynchronously

幸运的是，System Configuration 框架提供了一组用于异步监控 reachability 变化的 API。

首先，定义一个静态回调函数，该函数需要网络 reachability reference，flags 以及要传递的任何附加 context。

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static void ReachabilityCallback(SCNetworkReachabilityRef target,
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                                 void *context) {
    // ...
}

一旦声明了回调函数，它就可以被设置到 SCNetworkReachabilityRef 上，然后在 runloop 上调度：

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SCNetworkReachabilityContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL};

SCNetworkReachabilitySetCallback(networkReachability, ReachabilityCallback, &context);

SCNetworkReachabilityScheduleWithRunLoop(reachability, CFRunLoopGetMain(), kCFRunLoopCommonModes);

现在，每当设置的网络 reachability 发生变化，ReachabilityCallback 函数就会被调用。然后，可以通过发布到 NSNotificationQueue，或通过调用一个 block 传递到 SCNetworkReachabilityContext 参数中，将此信息传达给应用程序。

0x03 Network Configuration Settings

原谅有人认为 System Configuration 是一个 one-trick pony。几乎每个对该框架的提及都是在引用网络 reachability，也就是它本身是一个以该死的 Reachability 例子为主导的话题。

更模糊的功能与查询系统的动态存储有关：SCDynamicStore。这些 API 仅在 OS X 上可用。

0x0301 Query

SCDynamicStoreRef 为当前系统配置提供了一个键-值接口，该接口由 configd 守护程序（daemon）管理。

可用使用 SCDynamicStoreCopyKeyList 获取可用的 key 列表：

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SCDynamicStoreContext context = { 0, NULL, NULL, NULL, NULL };
SCDynamicStoreRef store = SCDynamicStoreCreate(NULL, NULL, nil, &context);
NSArray *keys = (__bridge_transfer NSArray *)SCDynamicStoreCopyKeyList(store, CFSTR(".+"));
  • Setup:/ Network/Service/…IPv4,
  • Setup:/ Network/Service/…IPv6,
  • … 100+ Items …
  • State:/Network/Interface/p2p0/Link,
  • State:/Network/Interface/lo0/IPv6,
  • State:/IOKit/LowBatteryWarning,
  • State:/Network/MulticastDNS,
  • State:/Network/Global/Proxies,
  • State:/Network/Interface/bridge0/Link

注：完整的 key 列表可以查看 Apple 的 System Configuration Programming Guide。

有了 key 的列表，SCDynamicStore 的目的变得更清晰。IP 地址和网络接口更改时应用程序能够收到通知，甚至当设备电池过低时也能收到通知。

这里与用于监控网络可达性的语义相同。

例如，可以使用 State:/Network/Interface key 找到可用网络接口的列表：

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SCDynamicStoreContext context = { 0, NULL, NULL, NULL, NULL };
SCDynamicStoreRef store = SCDynamicStoreCreate(NULL, NULL, nil, &context);
CFPropertyListRef propertyList = SCDynamicStoreCopyValue(store, CFSTR("State:/Network/Interface"));
NSArray *interfaces = (__bridge NSArray *)CFDictionaryGetValue(propertyList, CFSTR("Interfaces"));
  • lo0
  • gif0
  • stf0
  • en0
  • en1
  • en2
  • bridge0
  • p2p0
  • utun0

0x0302 Monitoring

动态存储的真正用处是能够监控更改，以便应用程序可以立即响应如 AirPort 被开启或本地 IP 地址发生变化等事情。

在某种程度上，这只是一个监控网络可达性的更广泛的规划（formulation）。创建一个动态存储，监听一个特定的网络服务实体 key，并且设置一个回调函数指针：

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static void Callback(SCDynamicStoreRef store, CFArrayRef changedKeys, void *info) {
    if (info) {
        ((void (^)())info)(changedKeys);
    }
}

id callback = ^(NSArray *changedKeys) {
    // ...
}

SCDynamicStoreContext context = {0, (__bridge void *)callback, NULL, NULL, NULL};

SCDynamicStoreRef store = SCDnamicSoreCreate(NULL, CFSTR("IPv4AddressMonitor"), Callback, &context);

NSString *ipv4 =
    (NSString *)SCDynamicStoreKeyCreateNetworkServiceEntity(NULL,
                                                            kSCDynamicStoreDomainState,
                                                            kSCCompAnyRegex,
                                                            kSCEntNetIPv4);

SCDynamicStoreSetNotificationKeys(store, NULL, @[ipv4]);
SCDynamicStoreSetDispatchQueue(store, dispatch_get_main_queue());

语言是我们特有的意识的本质。这就是我们如何思考。这就是为什么我们完全可以思考。

我们依据名词来理解世界，用动词浏览它。形容词将将离散观察结果集中到感觉和判断中。我们通过前辈们的书面记录作为一个社会进步。最后，这将会是我们自己的文字，比我们更久。

我们能够交流完全是一个奇迹。这些想法可以心灵（mind）转移到另一个心灵，是超越信仰的 —— 但是很好理解，它几乎没有记录第二个想法。通过沟通，我们创造彼此之间的理解。我们唤起同情，并扩大我们的道德考虑边界给别人。我们的世界变得更大。

然而，当语言的距离太难以克服，沟通失败时，它变得难以同情。一种别样的感觉。无论是个人的还是国际的，沟通失败仍然是冲突的主要原因。

作为一项消除语言和文化距离的技术，有一个强有力的案例表明，Unicode 是为我们的物种创造的最重要的技术之一。