《Android Studio应用开发实战详解》——第1章,第1.4节Android和Linux的关系
本節書摘來自異步社區《Android Studio應用開發實戰詳解》一書中的第1章,第1.4節Android和Linux的關系,作者 王翠萍,更多章節內容可以訪問云棲社區“異步社區”公眾號查看
1.4 Android和Linux的關系
在了解Linux和Android的關系之前,首先需要明確如下3點。
(1)Android采用Linux作為內核。
(2)Android對Linux內核做了修改,以適應其在移動設備上的應用。
(3)Andorid開始是作為Linux的一個分支,后來由于無法并入Linux的主開發樹,曾經被Linux內核組從開發樹中刪除。2012年5月18日,Linux kernel 3.3發布后來又被加入。
1.4.1 Android繼承于Linux
Android是在Linux的內核基礎之上運行的,提供的核心系統服務包括安全、內存管理、進程管理、網絡組和驅動模型等內容,內核部分還相當于一個介于硬件層和系統中其他軟件組之間的一個抽象層次,但是嚴格來說它不算是Linux操作系統。
因為Android內核是由標準的Linux內核修改而來的,所以繼承了Linux內核的諸多優點,保留了Linux內核的主題架構。同時Android按照移動設備的需求,在文件系統、內存管理、進程間通信機制和電源管理方面進行了修改,添加了相關的驅動程序和必要的新功能。但是和其他精簡的Linux系統相比(例如uClinux),Android基本上保留了Linux的基本架構,因此Android的應用性和擴展性更強。當前Android的版本和Linux內核的版本沒有直接對應關系,也就是說所有版本的Android系統都可以運行在Linux 2.6以上內核中。其實Android不是一個完整的OS(系統),這也是Android一直說自己是平臺的原因。Android中的Linux內核負責系統底層的調度工作,對于一般用戶而言,內核可以近似看成Windows下的“驅動”。
1.4.2 Android和Linux內核的區別
Android系統的系統層面的底層是Linux,中間加上了一個叫作Dalvik的Java虛擬機,表面層上面是Android運行庫。每個Android應用都運行在自己的進程上,享有Dalvik虛擬機為它分配的專有實例。為了支持多個虛擬機在同一個設備上高效運行,Dalvik被改寫過。
Dalvik虛擬機執行的是Dalvik格式的可執行文件(.dex)——該格式經過優化,以降低內存耗用到最低。Java編譯器將Java源文件轉為class文件,class文件又被內置的dx工具轉化為dex格式文件,這種文件在Dalvik虛擬機上注冊并運行。
Android系統的應用軟件都是運行在Dalvik之上的Java軟件,而Dalvik是運行在Linux中的,在一些底層功能——如線程和低內存管理方面,Dalvik虛擬機是依賴Linux內核的。由此可見,可以說Android是運行在Linux之上的操作系統,但是它本身不能算是Linux的某個版本。
Android內核和Linux內核的差別主要體現在11個方面,接下來將一一簡要介紹。
1.Android Binder
Android Binder是基于OpenBinder框架的一個驅動,用于提供Android平臺的進程間通信(Inter-Process Communication,IPC)。原來的Linux系統上層應用的進程間通信主要是D-bus(Desktop bus),采用消息總線的方式來進行IPC。
2.Android電源管理(PM)
Android電源管理是一個基于標準Linux電源管理系統的輕量級的Android電源管理驅動,針對嵌入式設備做了很多優化。利用鎖和定時器來切換系統狀態,控制設備在不同狀態下的功耗,以達到節能的目的。
3.低內存管理器(Low Memory Killer)
Android中的低內存管理器和Linux標準的OOM(Out Of Memory)相比,其機制更加靈活,它可以根據需要殺死進程來釋放需要的內存。Low memory killer的代碼很簡單,關鍵的一個函數是Lowmem_shrinker。作為一個模塊在初始化時調用register_shrinke注冊了個Lowmem_shrinker,它會被虛擬機在內存緊張的情況下調用。Lowmem_shrinker完成具體操作。簡單來說,就是尋找一個最合適的進程殺死,從而釋放它占用的內存。
4.匿名共享內存(Ashmem)
匿名共享內存為進程間提供大塊共享內存,同時為內核提供回收和管理這個內存的機制。如果一個程序嘗試訪問Kernel釋放的一個共享內存塊,它將會收到一個錯誤提示,然后重新分配內存并重載數據。
5.Android PMEM(Physical)
PMEM用于向用戶空間提供連續的物理內存區域,DSP和某些設備只能工作在連續的物理內存上。驅動中提供了mmap、open、release和ioctl等接口。
6.Android Logger
Android Logger是一個輕量級的日志設備,用于抓取Android系統的各種日志,是Linux所沒有的。
7.Android Alarm
Android Alarm提供了一個定時器,用于把設備從睡眠狀態喚醒,同時它也提供了一個即使在設備睡眠時也會運行的時鐘基準。
8.USB Gadget驅動
USB Gadget驅動是一個基于標準Linux USB gadget驅動框架的設備驅動,Android的USB驅動是基于gadget框架的。
9.Android Ram Console
為了提供調試功能,Android允許將調試日志信息寫入一個被稱為RAM Console的設備里,它是一個基于RAM的Buffer。
10.Android timed device
Android timed device提供了對設備進行定時控制的功能,目前僅僅支持vibrator和LED設備。
11.Yaffs2文件系統
在Android系統中,采用Yaffs2作為MTD nand flash文件系統。Yaffs2是一個快速穩定的應用于NAND和NOR Flash的跨平臺的嵌入式設備文件系統,同其他Flash文件系統相比,Yaffs2使用更小的內存來保存它的運行狀態,因此它占用內存小;Yaffs2的垃圾回收非常簡單而且快速,因此能達到更好的性能;Yaffs2在大容量的NAND Flash上性能表現尤為明顯,非常適合大容量的Flash存儲。
總結
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