android系统架构与内核初印象

Android,系统架构与内核实现原理初窥,冯亚刚20120702,初识框架,Android系统框架,Applications(应用程序层)ApplicationFramework(应用程序框架层)Libraries、AndroidRuntime(系统运行库层)Linuxkernel(Linux内核层),应用程序层,Application层是Android提供的核心应用层序包。是已经打包好的。应用层序都是有JAVA语言编写，通过调用应用程序框架层(ApplicationFramework)所提供的API来完成。也可以通过jni的方式开发原生的应用程序。（需要C/C+）,应用程序框架层,应用程序框架层为开发人员提供了可以访问核心应用所使用的API框架。也就是说我们开发应用程序时所调用的那些API都是应用程序框架层给提供的。我们不用知道每个API是怎么实现的，知道他是用来做什么的就行。当然，如果你想弄清楚他的实现机制和原理，你可以看这个API的源码。我们看下框架层给我们提供了那些组建给我们调用：ActivityManager:管理应用程序生命周期并提供常用的导航功能。比如：开启应用程序需要的资源和退出应用程序时要释放资源。WindowManager:管理所有开启的窗口程序。ContentProvider:是应用程序可以访问另一个应用程序的数据（如联系人的数据库），也有数据共享的意思。PackageManager:管理所有安装在Android系统中的应用程序。比如：信息查看和卸载应用程序等。还有ViewSystem、NotificationManager、ResourceManager、HardwareServices等等就不全部讲了。,系统运行库层,系统运行库层包括程序库和Android运行库两个部分，下面来分别介绍。,程序库：Android包含一些C/C+库，这些库被Android系统中的不同组件所使用，然后通过应用程序框架层为开发者提供服。下面我们通过一个调用sqlite的例子来看这个流程。,程序库（SQLite）,App(对联系人进行增删改查),调用frameworkContentprovider的API,Framework（ContentProvider）,通过JNI,Application层,ApplicationFramework层,Librarie层,Android运行库层,由框架图可以看到。Android运行库层又分为核心库和Dalvik虚拟机两个部分。,核心库：核心库提供了Java语言核心库的大多数功能，主要通过JNI的方式向应用程序框架层提供调用底层程序库的接口。Dalvik虚拟机：Dalvik虚拟机是为了能够同时高效的运行多个VMs而实现的。（每个安卓应用程序都在它自己单独的进程中运行。都拥有单独的Dalvik虚拟机。这个我们会在以后的Dalvik虚拟机的时候详解）Dalvik虚拟机依赖Linux的一些功能，比如线程机制和底层的内存管理机制。,Linux内核层,Android依赖于Linux2.6版内核提供的核心系统服务。例如安全、内存管理、进程管理、网络栈、驱动模块等。内核作为一个抽象层，存在于软件栈层和硬件层之间。Android对Linux内核进行了增强，主要在以下方面：硬件时钟（Alarm）内存分配与共享（Ashmem）低内存管理（LowMemoryKiller）Kernel调试（KernelDebugger）日志设备（Logger）AndroidIPC机制（Binder）电源管理（PowerManagement）,Android启动流程分析,上面我们讲了安卓的系统架构，下面我们来看下安卓的启动流程。通过启动流程的分析，可以初步的了解安卓系统是怎样从最底层的Linux内核一步一步变成最后的在手机里实现的应用程序的。,Android系统在系统时首先会启动Linux基础系统，然后引导加载LinuxKernel并启动初始化进程（Init）。如图：,LinuxKernel,Init,接着，Init会启动Linux守护进程（daemons）。这个过程主要是启动以下内容：,usbd,usbd,usbd,usbd,Init,在启动Linux守护进程（daemons）的时候同时启动Zygote进程和runtime进程。Zygote进程：初始化一个Dalvik虚拟机实例装载Socket请求所需的类和监听创建虚拟机实例来管理应用程序的进程。Runtime进程：初始化服务管理器注册服务管理器，以它为默认Binder服务的Context管理器,ServiceManager,Zygote,runtime,daemons,Init,Runtime进程初始化后，讲发送一个请求到Zygote。开始启动系统服务，当Zygote收到请求后，讲为系统服务进程建立一个虚拟机实例，并启动系统服务。在系统服务启动后，系统服务将启动原生系统服务（主要包括SurfaceFlinger和AudioFlinger），这些本地系统服务将会注册到服务管理器(ServiceManager)，作为IPC服务的目标。系统服务则会启动Android管理服务，这些都会被注册到服务管理器上。,ServiceManager,Zygote,runtime,daemons,Init,请求,DalvikVM,SystemServer,AudioFlinger,SurfaceFlinger,Windowmanager,Activitymanager,Packagemanager,。,ServiceManager,Zygote,runtime,daemons,请求,DalvikVM,SystemServer,AudioFlinger,Windowmanager,Activitymanager,Packagemanager,。,SurfaceFlinger,Init,DalvikVM,DalvikVM,最后，当系统加载完所有的服务后会处于等待状态，等待程序运行。但是每个应用程序都会启动一个单独的进程。如图，启动了一个Home进程和Contacts进程。安卓的启动流程就讲到这儿，下面我们来看下安卓的内核。,Home,Contacts,Android内核机制,为什么Android使用Linux操作系统做内核？因为这些：1.强大的内存管理和进程管理2.基于权限的安全模式3.支持共享库4.经过认证的驱动模型5.Linux本身就是开源项目,Android是Linux嘛?,当然不是。安卓为采用linux作为内核，但是他并不是Linux。,1.Android没有GNU/Linux上的X窗口系统。安卓并没有使用此窗口系统。2.它没有glibc支持，而是为了效率，GOOGLE自己开发了一套BionicLibc来替代glibc。3.重要的一点，android并没有完全照搬linux内核，在修改了linux的bug之外，还对它进行了修改于增加。比如：基于ARM框架的Gold-Fish平台（虚拟CPU).yaffsFlash文件系统等。4.Android自己专有的驱动程序。（详细讲解）,Android专有驱动,1.AndroidBinder基于OpenBinder框架的驱动，用于android平台进程间通信。2.Android电源管理(PM)一个基于标准Linux电源管理系统的轻量级Android电源管理系统，针对嵌入式设备进行了很多优化。3.低内存管理器（LowMemoryKiller）比Linux标准OOM更加灵活的内存管理机制，他根据需要杀死进程来释放需要的内存。.还有几个就不多讲了,LowMemoryKiller,LowMemoryKiller在用户空间中指定了一组内存临界值，当其中的某个值与进程描述中的oom_adj值在同一范围时，该进程将被kill。通过对此机制的讲解，可以初步了android系统内核的实现机制与原理。从而推断出其他内核驱动的实现机制。,LowMemoryKiller实现原理,用直白的话讲，LowMemoryKiller的实现原理是这样。指定两个值，一个为oom_adj，是进程的标识值，比如“0,8”。一个为内存临界值，比如“1024,4096”。当一个进程的空闲存储空间到达某个临界值的时候，oom_adj的值与此临界值对应的进程将会被kill.oom_adj值越大，越容易优先被kill.占用物理内存越大，越容易被优先kill.,01612,oom_adj,3*5122*10244*102416*1024,空闲空间,LowMemoryKiller具体实现,首先要初始化init在init的方法中注册一个shrink函数（lowmem_shrink）。被注册的shrink函数为驱动的实现核心，当内存空间不足时就会调用此函数，此函