Android对Linux内核有怎样的改动?

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爱歌姬aa
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我们知道Android是一个开源系统,但是并不彻底,而且Android从多个方面对Linux内核进行了改动与增强,尽管一度和Linux基金会在内核方面闹得不愉快,但是最终也达成了和解。下面将对此进行详细介绍和分析。

  1 、Goldfish

  Android模拟器通过运行一个Goldfish的虚拟CPU.Goldfish来运行arm926t指令集(arm926t属于armv5构架),并且仿真了输入/输出,比如键盘输入和LCD 输出。这个模拟器其实是在qemu之上开发的,输入/输出是基于libSDL的。既然Goldfish是被模拟器运行的虚拟CPU,那么当Android在真实的硬件设备上运行时,我们就需要去掉它,因此,只有知道Google对Goldfish做了哪些具体改动之后才能正确地去掉。据统计,Android 内核对Goldfish的改动主要涉及44个文件,具体汇总如下。

  说明 本书中在被改动的文件前面加了Chg标记,在新增的文件前面加了New标记。

  1Chgarch/arm/Makefile添加CONFIG_ARCH_GOLDFISH

  2Newarch/arm/configs/goldfish_defconfig默认配置文件

  3Newarch/arm/mach-goldfish/Kconfig为Goldfish CPU添加Kernel配置文件

  4Newarch/arm/mach-goldfish/Makefile添加board-goldfish.o

  5Newarch/arm/mach-goldfish/Makefile.boot为Goldfish CPU进行启动配置

  6Newarch/arm/mach-goldfish/audio.c Audio的输入/输出

  7Newarch/arm/mach-goldfish/board-goldfish.c中断请求、输入/输出等

  8Newarch/arm/mach-goldfish/pdev_bus.c设备总线

  9Newarch/arm/mach-goldfish/pm.c电源管理

  10Newarch/arm/mach-goldfish/switch.cSwitch控制

  11Newarch/arm/mach-goldfish/timer.c获取和设置时间

  12Chgarch/arm/mm/Kconfig添加ARCH_GOLDFISH到支持列表

  13Chgdrivers/char/Makefile添加goldfish_tty

  14Newdrivers/char/goldfish_tty.cTTY驱动

  15Chgdrivers/input/keyboard/Kconfig为Goldfish的键盘事件添加配置文件

  16Chgdrivers/input/keyboard/Makefile添加goldfish_events事件

  17Newdrivers/input/keyboard/goldfish_events.cGoldfish键盘驱动

  18Chgdrivers/mmc/host/Kconfig添加Kernel配置选项Goldfish MMC卡

  19Chgdrivers/mmc/host/Makefile添加Goldfish MMC卡驱动

  20Newdrivers/mmc/host/goldfish.c多媒体驱动

  21Chgdrivers/mtd/devices/Kconfig为Goldfish的NAND flash device添加Kernel配置选项

  22Chgdrivers/mtd/devices/Makefile添加goldfish_nand

  23Newdrivers/mtd/devices/goldfish_nand.cNAND flash驱动

  24Newdrivers/mtd/devices/goldfish_nand_reg.hNAND flash驱动

  25Chgdrivers/power/Kconfig为Goldfish的battery(电池)驱动添加kernel配置选项

  26Chgdrivers/power/Makefile添加Goldfish电池

  27Newdrivers/power/goldfish_battery.c能源和电池状态驱动

  28Chgdrivers/rtc/Kconfig为Goldfish的rtc(时钟)驱动添加Kernel配置选项

  29Chgdrivers/rtc/Makefile添加rtc-goldfish

  30Newdrivers/rtc/rtc-goldfish.c实时时钟驱动

  31Chgdrivers/video/Kconfig添加Goldfish的framebuffer

  32Chgdrivers/video/Makefile添加Goldfish的framebuffer

  33Newdrivers/video/goldfishfb.cframebuffer驱动

  34Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/dma.h

  35Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/entry-macro.S

  36Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/hardware.h

  37Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/io.h

  38Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/irqs.h

  39Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/memory.h

  40Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/system.h

  41Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/timer.h

  42Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/timex.h

  43Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/uncompress.h

  44Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/vmalloc.h

  2 、YAFFS2

  不同于PC机(文件是存储在硬盘上的),手机使用FLASH作为存储介质。HTC的G1使用的是NANDFLASH这种存储目前已经相当普及了,而且种类也颇多(如SLC、MLC等),存储密度也越来越高(已经出现几十GB大小的NANDFLASH),价格也越来越低。

  YAFFS2是专门用在FLASH上的文件系统,YAFFS2是“Yet Another Flash File System,2nd edition”的缩写。YAFFS2为Linux内核提供了一个高效访问NANDFLASH的接口。但是NANDFLASH的支持并不包含在标准的2.6.25内核中,所以Google在其中添加了对NANDFLASH的支持。据统计,为了支持YAFFS2,Google一共改动和增加了以下35个文件:

  1Chgfs/Kconfig添加YAFFS配置

  2Chg fs/Makefile添加YAFFS

  以下为新增的YAFFS2:

  1Newfs/yaffs2/Kconfig18Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif2.h

  2Newfs/yaffs2/Makefile19Newfs/yaffs2/yaffs_nand.c

  3Newfs/yaffs2/devextras.h20Newfs/yaffs2/yaffs_nand.h

  4Newfs/yaffs2/moduleconfig.h21Newfs/yaffs2/yaffs_nandemul2k.h

  5Newfs/yaffs2/yaffs_checkptrw.c22Newfs/yaffs2/yaffs_packed1.c

  6Newfs/yaffs2/yaffs_checkprtw.h23Newfs/yaffs2/yaffs_packed1.h

  7Newfs/yaffs2/yaffs_ecc.c24Newfs/yaffs2/yaffs_packed2.c

  8Newfs/yaffs2/yaffs_ecc.h25Newfs/yaffs2/yaffs_packed2.h

  9Newfs/yaffs2/yaffs_fs.c26Newfs/yaffs2/yaffs_qsort.c

  10Newfs/yaffs2/yaffs_getblockinfo.h27Newfs/yaffs2/yaffs_qsort.h

  11Newfs/yaffs2/yaffs_guts.c28Newfs/yaffs2/yaffs_compat.c

  12Newfs/yaffs2/yaffs_guts.h29Newfs/yaffs2/yaffs_compat.h

  13Newfs/yaffs2/yaffs_mtdif.c30Newfs/yaffs2/yaffs_validitiy.c

  14Newfs/yaffs2/yaffs_mtdif.h31Newfs/yaffs2/yaffs_validity.h

  15Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif1.c32Newfs/yaffs2/yaffsinterface.h

  16Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif1.h33Newfs/yaffs2/yportenv.h

  17Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif2.c

  3、 蓝牙

  在蓝牙通信协议栈里Google修改了10个文件。这些改动修复了一些与蓝牙耳机相关的明显的Bug,以及一些与蓝牙调试和访问控制相关的函数,具体如下所示。

  1Chgdrivers/bluetooth/Kconfig添加HCI UART Debug

  2Chgdrivers/bluetooth/hci_II.c如果HCI UART Debug定义在Kernel配置中,则添加BT_DBG()宏

  3Chgnet/bluetooth/Kconfig添加配置选项L2CAP, HCI_CORE, HCI_SOCK,以及通用接口和语音

  4Chgnet/bluetooth/af_bluetooth.c如果CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK被定义,则添加蓝牙功能的安全检查

  5Chgnet/bluetooth/hci_event.c修正蓝牙的加密Bug和增加语音的支持

  6Chgnet/bluetooth/rfcomm/core.c修正Bug

  7Chgnet/bluetooth/rfcomm/sock.c修复Bug

  8Chgnet/bluetooth/sco.c禁用SCO链接

  9Chginclude/net/bluetooth/hci_core.h禁用LMP_ESCO

  10Chginclude/net/bluetooth/rfcomm.h在rfcomm_dlc中添加“out”参数

  4 、调度器(Scheduler)

  Android内核还修改了与进程调度和时钟相关的策略。只改动了5个文件,如下:

  1Chgkernel/sched.c添加NORMALIZED_SLEEPER

  2Chgkernel/sched_fair.c修改内核的调度方式

  3Chgkernel/softirq.c修改为CPU调度

  4Chgkernel/time/tick-sched.c修改为CPU调度

  5Chginclude/linux/tick.h如果CONFIG_NO_HZ被定义,则添加tick_nohz_ update_ stopped_ sched_tick()

  5、 Android新增的驱动

  Android在Linux的基础上新增了许多特有的驱动,如下所示。

  1)IPC Binder 一种IPC(进程间通信)机制。它的进程能够为其他进程提供服务通过标准的Linux系统调用API。IPC Binder的概念起源于一家名为Be.Inc的公司,在Google之前就已经被Palm软件采用了。

  2)Low Memory Killer 其实内核里已经有一个类似的功能,名称为oom killer(out of memory killer)。当内存不够的时候,该策略会试图结束一个进程。

  3)Ashmem 匿名共享内存。该功能使得进程间能够共享大块的内存。比如说,系统可以使用Ashmem保存一些图标,多个应用程序可以访问这个共享内存来获取这些图标。Ashmem为内核提供了一种回收这些使用完的共享内存块的方法,如果某个进程试图访问这些已经被回收的内存块,它将会得到错误的返回值,以便它重新进行内存块分配和数据初始化。

  4)RAM Console and Log Device 为了调试方便,Android添加了一个功能,使调试信息可以输入到一个内存块中。此外,Android还添加了一个独立的日志模块,这样用户空间的进程就能够读写日志消息,以及调试打印信息等。

  5)Android Debug Bridge 嵌入式设备的调试的确比较麻烦,为了便于调试,Google设计了这个调试工具,可以简称为ADB,使用USB作为连接方式,ADB可以看做是连接Android设备和PC机的一套协议。

  除了这些主要的功能之外,Android还增加了诸如 real-time clock、switch、timed GPIO等功能,所有这些改动和增加包含在以下28个文件之中。

  1Chgdrivers/Kconfig进入配置文件

  2Chgdrivers/Makefile添加switch,驱动等

  3Newdrivers/android/Kconfig添加BINDER_IPC、POWER、POWER_STAT、POWER_ ALARM、LOGGER、RAM_CONSOLE、TIMED_GPIO、PARANOID_NETWORK到配置中

  4Newdrivers/android/Makefile添加binder.o、power.o、alarm.o、logger.o、ram_console.o、timed_gpio

  5Newdrivers/android/alarm.c系统硬件时钟和实时时钟管理

  6Newdrivers/android/binder.cIPC机制(Binder)

  7Newdrivers/android/logger.cGoogle的日志API

  8Newdrivers/android/ram_console.cRAM控制台和日志设备方便调试 [1]

  9Newdrivers/android/timed_gpio.cGoogle的GPIO定时驱动

  10Newdrivers/switch/Kconfig为GPIO添加配置选项

  11Newdrivers/switch/Makefile引入GPIO驱动

  12Newdrivers/switch/switch_class.c

  13Newdrivers/switch/switch_gpio.c

  14Chgdrivers/usb/gadget/Kconfig添加ADB配置选项

  15Chgdrivers/usb/gadget/Makefile编译ADB所需的配置选项

  16Newdrivers/usb/gadget/android_adb.cADB驱动

  17Newinclude/linux/android_aid.h添加AIDs、INET、networking

  18Newinclude/linux/android_alarm.h时钟功能设置

  19Newinclude/linux/android_timed_gpio.hGPIO结构体

  20Newinclude/linux/ashmem.hAndroid共享内存

  21Newinclude/linux/binder.hBinder IPC API定义

  22Newinclude/linux/logger.hLogger定义

  23Newinclude/linux/switch.hGPIO switch接口

  24Chgmm/Makefile添加ashmem.o

  25Newmm/ashmem.c内存共享实现

  26Chgdrivers/misc/Kconfig添加LOW_MEMORY_KILLER配置选项

  27Chgdrivers/misc/Makefile添加lowmemorykiller.c

  28Newdrivers/misc/lowmemorykiller.c当内存过低时,选择并结束进程

  6 、电源管理

  电源管理(Power Management)对于移动设备来说相当重要,也是最为复杂和开发难度最高的一个功能。Google添加了一个新的电源管理系统,不包含原有的apm和dpm等。这项改动主要涉及以下5个文件:

  1Newinclude/linux/android_power.h定义电源管理API

  2Newdrivers/android/power.c电源管理API实现

  3Chgdrivers/input/evdev.c修改Android电源处理方式

  4Chgfs/inotify_user.c修改Android电源处理方式

  5Chgkernel/power/process.c修改Android电源处理方式

  7、 杂项
除了上述改动之外,还有一些小改动,如新增的额外调试功能、键盘背光控制、TCP 网络管理等,共涉及36个文件,详见参考资料。

为了调试方便,Android 添加了一个功能,使得调试信息可以输入到一个内存块中。此外, Android 添加了一个独立的日志模块,这样用户空间的进程能够读写日志消息,调试打印信息等。

参考资料: http://hb.qq.com/a/20110728/000034.htm

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