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本文轉貼自?http://mmdays.com/2008/10/11/android-淺探二：系統(tǒng)架構/， Kevin修改了部分臺灣習慣用法為大陸習慣用法，并針對含混的地方略作了修改。?

?本篇目的在盡量不觸及技術細節(jié)的情況下簡介 Android 架構，并探討其設計的特殊處，以及在版權上的意義。主要資料來源為?Anatomy & Physiology of an Android，有興趣深入研究的讀者可參考。

首先來一張現(xiàn)在大概已經(jīng)很有名的圖片：

由下到上，可以看到紅色的 kernel 層，綠色的系統(tǒng)庫，黃色的虛擬機，以及藍色的 Java 代碼。以下將一一介紹。

Linux kernel

必也正名乎：一般所稱 Linux，其實是統(tǒng)稱，指根基在?Linux kernel?以及其他許多跟 kernel 不見得有關的軟件所組成的操作系統(tǒng)。最早，Linux 一詞其實是專指 kernel，它提供了系統(tǒng)底層與硬體間的基本平臺，讓其他程序可以在上頭執(zhí)行。其最早作者是Linus Torvalds，他用自己的名字，加上採用了與 Unix 系統(tǒng)相容的介面，將自己的作品命名為 Linux。

如前所述，在 Linux kernel 上頭執(zhí)行的程式，跟 kernel 本身不見得有關系。可以是自由軟件，也可以完全不是。把它加上一些自由軟件，例如基本的函式庫、工具、圖形介面，應用程式等等，所組成的一套完整操作系統(tǒng)，才是一般所稱的 Linux。為了避免誤解，而且也為了正確傳達自身的貢獻，自由軟體基金會建議大家稱這樣的一套操作系統(tǒng)為 GNU/Linux。其中的原因是，kernel 提供底層機制，但系統(tǒng)中重要的元件幾乎都是來自于 GNU，也就是自由軟體基金會。

希望大家還沒被這些名詞搞混。要弄清這些不同的原因是，Android 是在 Linux kernel 上頭運作的，但他并不是 GNU/Linux。因為在一般 GNU/Linux 里面會有的東西，Android 很多都沒有。

Linux kernel 的版權是?GNU General Public License version 2 (GPLv2)，這又是什么玩意呢？GPLv2 是所謂的?Copyleft?版權，簡單來說，就是為了確保知識產(chǎn)權能夠繼續(xù)公開流傳，所以任何基于此創(chuàng)作的延伸創(chuàng)作，都自動採用了相同版權。GPL本身還有個特色，就是「共同運作」也算是延伸的一部分，意思是說你的程序沒直接改GPL的代碼，但是鏈接了GPL的庫跟你的程式共同運行，那你的程式也必須採用GPL版權。

舉例來講，假定今天某公司覺得某GPL軟體不錯，拿來改了改，放在自己的產(chǎn)品里頭拿出去賣，那某公司就一定要明確的一起散佈修改后的源代碼。如果沒有，那就是觸犯版權了。有個組織叫?GPL Violations，專門抓這種案例，公司如 D-Link 以及 ASUS 都上過榜。這下問題來了：如果你是硬件廠商，希望你的硬件能在 Linux kernel 下運作，那么就必須要有驅動程序。驅動程序就是按照硬件的規(guī)格寫的程式，用來告訴 kernel 怎么操作這個硬件。如果驅動程序的代碼公開，等于硬體規(guī)格也公開的差不多了。許多廠商不愿意這么做，所以就提供編好的驅動程序，但不提供源碼。版權所有者，也就是 Linus Torvalds 以及其他許許多多的 kernel 作者們，為了支援盡可能多的硬件，對這種行為是採取睜一只眼閉一只眼的態(tài)度，也就是目前這種編譯好的驅動程式，算是處在灰色地帶。

既然 Android 採用了 Linux kernel，當然得照游戲規(guī)矩來。但我們從前文可知，Android 的重點就是商業(yè)應用，他們可不愿意系統(tǒng)里有什么「灰色地帶」，于是採用了一些手法來繞過這問題。他們把驅動程式移到 “userspace”，也就是說，把驅動程式變成在 Linux kernel 之上的用戶空間跑，而不是和Kernel一起跑，這樣就可以避過GPL。然后，在 kernel 這邊開個小門，讓本來不能直接控制到硬體的 “userspace” 用戶空間程序也可以碰得到，這樣只要把「開個小門」的程式碼公佈就行啦。事實上，目前因為 Android 已經(jīng)發(fā)行，所以依法他們已經(jīng)公開了對 kernel 的修改，其源碼在http://git.android.com/。

走筆至此，可以看出 Google 的原則之一 “Do no evil” 是很有意思的。他們自己的確承諾，而且也愿意公開 Android 的源碼，但是他們給了其他人 “Do evil” 的選擇，也就是，在這個小門的基礎上，開發(fā)非開放源碼的userspace系統(tǒng)，這樣還算不算是 Do no evil 呢？當作哲學問題吧。

關于 Android 對 kernel 的修改，Google 的簡報還提供了兩個重點：

Binder (IPC)：提供有效率的進程間通信手段(Inter-Process Communication)。Android 系統(tǒng)中有很多服務，而上層的應用程式經(jīng)常要取用這些服務，一般的 Linux 系統(tǒng)已經(jīng)提供了不少 IPC 的方式，不過 Android 還是搞了套自己的。雖說文件中解釋原因為「一般 IPC 會造成額外資源花費，以及安全問題」，但其實這些都是可以基于原有架構在 kernel 外頭解決的，為何要改在 kernel 里頭，筆者對此存疑，也只能等找時間去研究源代碼才知了。

Power Management：與桌上型電腦或筆記型電腦不同，手持裝置的電源一向相當有限，必須無所不用其極的去想辦法省電，但又不損及順暢的使用經(jīng)驗。Android 在此採取了頗為積極的作法：「沒有人說要用，就關掉」。例如某程式在放 MP3 音樂，于是此程式會需要 CPU 的計算能力，那就得開口要。如果與此同時沒其他程式在執(zhí)行，那么 LCD 顯示器就可能被關掉，藉以省電。另一特別處，是在于 Linux kernel 一般考慮的都是在電腦上的作法，所以多半只有進入暫停、休眠等等的選擇，而不會如此細緻的去控制到各個小裝置的電源供應。

系統(tǒng)庫

這里說的系統(tǒng)庫是指 “native libraries”，是跑在系統(tǒng)里頭的函式庫，採用的語言不是 Java，提供一些基礎建設。里頭有幾個值得一提的元件：

Bionic：這是 Android 版的 libc。libc 是 GNU/Linux 以及其他類似 Unix 系統(tǒng)上最基礎的函式庫，一般最常用的是 glibc，就是 GNU 做的 libc。不然在比較小型的裝置上也可以用 uclibc。不論是 glibc or uclibc，版權都是LGPL?(GPL 的略為弱化版)。看到這大概可以猜到了吧，又是 Copyleft 問題。官方的說法是，除了版權問題以外，還考慮必須輕量以及快速，所以才做了自己的 libc。不過輕量、快速，本來就是小型裝置用的 uclibc 一開始的目標，因此，最主要的恐怕還是版權問題。 當然, 不用glibc或uclibc并不表示Bionic不開源，相反，Google給出了一個更慷慨的選擇，BSD license,這意味著你可以將Bionic用于商用并且不回饋修改。

Webkit：鼎鼎大名的 Apple Safari 瀏覽器背后的引擎就是 Webkit，Android 也包含進去了。離線使用的 html 配上 html 5 的一些新發(fā)展，產(chǎn)生了各種有趣的可能，這部分值得另文介紹，這里就不再贅述。

Surface Flinger：提供把各種”surface”組合在一起的能力。在這里 surface 解釋為程式想要顯示在螢幕的東西，可能同一螢幕上有來自不同程式的內(nèi)容，而這些內(nèi)容有可能是 2D 顯示或是 3D 顯示等等之類。Surface flinger 就是把這些東西結合起來，一起送到螢幕上。目前程式碼還沒公布，不過 2D 跟 3D 的混合顯示一直都是問題，根本原因是我們通常告訴 3D 顯示卡的東西都是一些「我要在哪里哪里畫上什么形狀，貼上某某材質(zhì)然后旋轉多少度」之類的事情，也就是說，我們并不知道最后顯示出來會長什么樣子，那是顯示卡上頭的 GPU 去算出來的。一般這些東西是顯示在一個有裝飾的視窗里頭，這裝飾通常是 2D 效果。接下來假定我們想要旋轉這整個視窗，而且里頭的東西還要繼續(xù)動，那等于要隨時把握 3D 視窗里的東西長什么樣子，然后把它跟 2D 的視窗框框結合，然后再開始轉動。目前在一般 GNU/Linux 上這件事情還沒有處理的非常好，Android 怎么做，值得在程式碼公布之后注意。

硬體抽象層 (Hardware Abstraction Libraries)：這就是前文所述的 userspace 驅動程式，如果想要將 Android 在某硬體平臺上執(zhí)行，基本上完成這些驅動程式就行了。其內(nèi)定義了 Android 對各硬體裝置例如顯示晶片、聲音、數(shù)位相機、GPS、GSM 等等的需求。這樣，用戶就不需要寫linux設備驅動程序，而是只需要在Andriod基礎上寫用戶控件的驅動就可以了。

轉載于:https://www.cnblogs.com/luoyanli/p/3167197.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Android与Linux以及GNU的关系的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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