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网络检测：Linux下实时获取WiFi与热点状态

news 2025/7/13 7:20:51

一、引言：为什么需要网络状态检测？

1.1 典型应用场景

在物联网和智能设备开发中，网络状态检测是基础而关键的功能。想象以下场景：

  • 智能家居：当家庭WiFi断开时，智能音箱自动开启热点模式，让用户通过手机直连配置
  • 工业设备：生产线设备在检测到网络异常时，自动记录状态并开启维护通道
  • 移动终端：平板电脑在不同网络环境下自动调整同步策略，节省电量

1.2 技术实现目标

实现以下核心功能：

功能描述技术指标
WiFi连接检测判断设备是否连接到无线网络响应时间<1s
WiFi名称获取获取当前连接的无线网络SSID支持特殊字符
热点状态检测判断设备是否处于热点模式准确率100%
热点名称获取获取设备热点的SSID多编码支持

1.3 技术原理概述

Linux系统通过NetworkManager服务管理网络连接，提供了丰富的命令行工具：

  • iwgetid：查询无线接口连接状态
  • nmcli：NetworkManager的命令行接口
  • hostapd：热点管理服务

Qt的QProcess类可以无缝调用这些系统命令，并通过解析输出来获取网络状态信息。

二、核心思路：结合Qt与Linux命令

2.1 技术架构设计

Qt应用层
QProcess封装
Linux系统命令
iwgetid/nmcli
hostapd
输出解析
状态数据
业务逻辑

2.2 关键命令分析

检测WiFi连接状态
# 返回当前连接的SSID（无连接则返回空）
iwgetid -r# 示例输出：
# MyHomeWiFi
检测热点状态
# 查看活动连接中的热点
nmcli connection show --active | grep wifi | grep ap# 查看hostapd进程
pgrep hostapd
获取热点名称
# 通过nmcli获取
nmcli device wifi show | grep SSID# 通过hostapd配置获取
grep ssid= /etc/hostapd/hostapd.conf

2.3 性能考量

  • 命令执行时间：各命令在树莓派4上的平均执行时间
    • iwgetid：50-100ms
    • nmcli：200-300ms
    • pgrep：10-20ms
  • 优化策略：
    • 缓存结果，减少命令调用
    • 异步执行，避免阻塞UI
    • 合理设置检测间隔（建议1-5秒）

三、详细实现：

3.1 核心类实现

NetworkTool.h
#ifndef NETWORKTOOL_H
#define NETWORKTOOL_H#include <QObject>
#include <QProcess>
#include <QTimer>class NetworkTool : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit NetworkTool(QObject *parent = nullptr);// 基础检测功能Q_INVOKABLE bool isWifiConnected();Q_INVOKABLE QString wifiName();Q_INVOKABLE bool isHotspotActive();Q_INVOKABLE QString hotspotName();// 高级功能Q_INVOKABLE void startAutoRefresh(int interval = 3000);Q_INVOKABLE void stopAutoRefresh();signals:void wifiStatusChanged(bool connected, const QString &name);void hotspotStatusChanged(bool active, const QString &name);private slots:void refreshStatus();private:QString executeCommand(const QString &cmd, const QStringList &args = {});QString parseWifiName(const QString &output);QString parseHotspotName(const QString &output);QTimer m_refreshTimer;bool m_lastWifiState = false;QString m_lastWifiName;bool m_lastHotspotState = false;QString m_lastHotspotName;
};#endif // NETWORKTOOL_H
NetworkTool.cpp
#include "NetworkTool.h"
#include <QDebug>
#include <QFile>NetworkTool::NetworkTool(QObject *parent) : QObject(parent)
{m_refreshTimer.setSingleShot(false);connect(&m_refreshTimer, &QTimer::timeout, this, &NetworkTool::refreshStatus);
}bool NetworkTool::isWifiConnected()
{return !wifiName().isEmpty();
}QString NetworkTool::wifiName()
{QString output = executeCommand("iwgetid", {"-r"});return parseWifiName(output);
}bool NetworkTool::isHotspotActive()
{// 方法1：使用nmcli检测QString output = executeCommand("nmcli", {"connection", "show", "--active"});if (output.contains("wifi") && output.contains("ap")) {return true;}// 方法2：检测hostapd进程output = executeCommand("pgrep", {"hostapd"});return !output.isEmpty();
}QString NetworkTool::hotspotName()
{// 尝试通过nmcli获取QString output = executeCommand("nmcli", {"device", "wifi", "show"});QString name = parseHotspotName(output);if (!name.isEmpty()) return name;// 回退到读取hostapd配置QFile config("/etc/hostapd/hostapd.conf");if (config.open(QIODevice::ReadOnly)) {while (!config.atEnd()) {QByteArray line = config.readLine().trimmed();if (line.startsWith("ssid=")) {return QString::fromUtf8(line.mid(5));}}}return "Unknown";
}void NetworkTool::startAutoRefresh(int interval)
{m_refreshTimer.start(interval);
}void NetworkTool::stopAutoRefresh()
{m_refreshTimer.stop();
}void NetworkTool::refreshStatus()
{// 获取当前状态bool wifiConnected = isWifiConnected();QString currentWifiName = wifiName();bool hotspotActive = isHotspotActive();QString currentHotspotName = hotspotName();// 检查状态变化if (wifiConnected != m_lastWifiState || currentWifiName != m_lastWifiName) {m_lastWifiState = wifiConnected;m_lastWifiName = currentWifiName;emit wifiStatusChanged(wifiConnected, currentWifiName);}if (hotspotActive != m_lastHotspotState || currentHotspotName != m_lastHotspotName) {m_lastHotspotState = hotspotActive;m_lastHotspotName = currentHotspotName;emit hotspotStatusChanged(hotspotActive, currentHotspotName);}
}QString NetworkTool::executeCommand(const QString &cmd, const QStringList &args)
{QProcess process;process.start(cmd, args);if (!process.waitForFinished(1000)) {qWarning() << "Command timeout:" << cmd << args;return "";}return QString::fromUtf8(process.readAllStandardOutput()).trimmed();
}QString NetworkTool::parseWifiName(const QString &output)
{// iwgetid -r 直接返回SSID或空return output;
}QString NetworkTool::parseHotspotName(const QString &output)
{// 解析nmcli输出中的SSIDQStringList lines = output.split('\n');for (const QString &line : lines) {if (line.trimmed().startsWith("SSID:")) {return line.mid(5).trimmed();}}return "";
}

3.2 UI集成示例

Qt Widgets版本
// MainWindow.h
#include <QMainWindow>
#include "NetworkTool.h"namespace Ui { class MainWindow; }class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECT
public:explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr);~MainWindow();private slots:void onWifiStatusChanged(bool connected, const QString &name);void onHotspotStatusChanged(bool active, const QString &name);private:Ui::MainWindow *ui;NetworkTool m_networkTool;
};// MainWindow.cpp
#include "MainWindow.h"
#include "ui_MainWindow.h"MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :QMainWindow(parent),ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);// 连接信号connect(&m_networkTool, &NetworkTool::wifiStatusChanged,this, &MainWindow::onWifiStatusChanged);connect(&m_networkTool, &NetworkTool::hotspotStatusChanged,this, &MainWindow::onHotspotStatusChanged);// 启动自动刷新m_networkTool.startAutoRefresh();// 初始化状态onWifiStatusChanged(m_networkTool.isWifiConnected(), m_networkTool.wifiName());onHotspotStatusChanged(m_networkTool.isHotspotActive(),m_networkTool.hotspotName());
}void MainWindow::onWifiStatusChanged(bool connected, const QString &name)
{ui->wifiStatusLabel->setText(connected ? "已连接" : "未连接");ui->wifiNameLabel->setText(connected ? name : "N/A");ui->wifiIcon->setPixmap(QPixmap(connected ? ":/icons/wifi-on.png" : ":/icons/wifi-off.png"));
}void MainWindow::onHotspotStatusChanged(bool active, const QString &name)
{ui->hotspotStatusLabel->setText(active ? "已开启" : "未开启");ui->hotspotNameLabel->setText(active ? name : "N/A");ui->hotspotIcon->setPixmap(QPixmap(active ? ":/icons/hotspot-on.png": ":/icons/hotspot-off.png"));
}
QML版本
// main.qml
import QtQuick 2.15
import QtQuick.Controls 2.15
import QtQuick.Layouts 1.15ApplicationWindow {id: windowwidth: 400height: 300visible: truetitle: "网络状态监测"NetworkTool {id: networkToolonWifiStatusChanged: {wifiStatusText.text = connected ? "已连接" : "未连接"wifiNameText.text = name || "N/A"}onHotspotStatusChanged: {hotspotStatusText.text = active ? "已开启" : "未开启"hotspotNameText.text = name || "N/A"}Component.onCompleted: startAutoRefresh()}ColumnLayout {anchors.fill: parentanchors.margins: 20spacing: 15GroupBox {title: "WiFi状态"Layout.fillWidth: trueGridLayout {columns: 2width: parent.widthLabel { text: "状态:" }Label { id: wifiStatusText }Label { text: "名称:" }Label { id: wifiNameText }}}GroupBox {title: "热点状态"Layout.fillWidth: trueGridLayout {columns: 2width: parent.widthLabel { text: "状态:" }Label { id: hotspotStatusText }Label { text: "名称:" }Label { id: hotspotNameText }}}Button {text: "手动刷新"Layout.alignment: Qt.AlignHCenteronClicked: networkTool.refreshStatus()}}
}

四、注意事项：避坑指南

4.1 权限问题解决

常见权限错误：

  • nmcli报错：“权限不足”
  • iwgetid无法获取信息

解决方案：

  1. Polkit规则配置（推荐）：

    sudo nano /etc/polkit-1/rules.d/10-network-info.rules

    添加内容：

    polkit.addRule(function(action, subject) {if (action.id.indexOf("org.freedesktop.NetworkManager.") == 0 &&subject.isInGroup("users")) {return polkit.Result.YES;}
});

  2. 用户组配置：

    sudo usermod -aG netdev,network $USER

  3. sudo免密码（开发测试用）：

    echo "$USER ALL=(ALL) NOPASSWD: /usr/bin/nmcli, /usr/bin/iwgetid" | sudo tee /etc/sudoers.d/network

4.2 系统兼容性处理

不同发行版适配：

发行版检测命令配置文件路径
Ubuntu/Debiannmcli/iwgetid/etc/NetworkManager/
CentOS/RHELnmcli/iw/etc/sysconfig/network-scripts/
Arch Linuxiw/wpa_cli/etc/netctl/

兼容性代码改进：

QString NetworkTool::wifiName()
{// 尝试iwgetidQString output = executeCommand("iwgetid", {"-r"});if (!output.isEmpty()) return output;// 回退到iw命令output = executeCommand("iw", {"dev", "wlan0", "link"});QRegularExpression regex("SSID: (.+)");QRegularExpressionMatch match = regex.match(output);if (match.hasMatch()) {return match.captured(1);}return "";
}

4.3 性能优化进阶

优化策略：

  1. 命令执行优化：

    // 异步执行命令
void NetworkTool::executeCommandAsync(const QString &cmd,const QStringList &args,std::function<void(QString)> callback)
{QProcess *process = new QProcess(this);connect(process, QOverload<int, QProcess::ExitStatus>::of(&QProcess::finished),[=](int exitCode, QProcess::ExitStatus exitStatus){if (exitStatus == QProcess::NormalExit) {callback(QString::fromUtf8(process->readAllStandardOutput()));}process->deleteLater();});process->start(cmd, args);
}

  2. 智能刷新机制：

    void NetworkTool::refreshStatus()
{// 仅当界面可见时刷新if (!m_windowVisible) return;// 根据网络状态动态调整间隔if (m_lastWifiState) {m_refreshTimer.setInterval(5000); // 连接状态稳定时降低频率} else {m_refreshTimer.setInterval(1000); // 未连接时提高检测频率}// ...原有刷新逻辑...
}

  3. 结果缓存：

    struct NetworkCache {bool wifiConnected;QString wifiName;bool hotspotActive;QString hotspotName;QDateTime lastUpdated;
};NetworkCache m_cache;void NetworkTool::refreshCache()
{if (m_cache.lastUpdated.secsTo(QDateTime::currentDateTime()) < 2) {return; // 2秒内不重复更新}// ...更新缓存...
}

五、扩展

  1. 智能网络切换：

    void autoSwitchNetwork()
{if (!m_networkTool.isWifiConnected() && !m_networkTool.isHotspotActive()) {// WiFi断开且热点未开启时，自动开启热点QProcess::startDetached("nmcli", {"device", "wifi", "hotspot", "ssid", "RescueHotspot","password", "12345678"});}
}

  2. 网络质量监测：

    int getWifiSignalStrength()
{QString output = executeCommand("iwconfig", {"wlan0"});QRegularExpression regex("Signal level=(-?\\d+) dBm");QRegularExpressionMatch match = regex.match(output);if (match.hasMatch()) {return match.captured(1).toInt();}return 0;
}

  3. 历史状态记录：

    void logNetworkStatus()
{QFile logFile("network_status.log");if (logFile.open(QIODevice::Append)) {QString log = QString("%1|%2|%3|%4\n").arg(QDateTime::currentDateTime().toString()).arg(m_lastWifiState).arg(m_lastWifiName).arg(m_lastHotspotState);logFile.write(log.toUtf8());}
}

学习资源：

（1）管理教程
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