寫在前面

最近一兩年預研加開發android雙系統；中途用過不少開源代碼或者研讀過大牛BLOG，現開放雙系統設計原理來回報社區。

備注：我是在android6.0上實現的。

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這個項目的原型來自于，哥倫比亞大學虛擬化研究室的一篇論文(也有一個DEMO)，后來一個以色列公司cellrox在2014年進行了商業化，2015年的時候浙大一個操作系統研究室也出了一個DEMO(名稱叫Condroid)。
哥大論文地址：http://systems.cs.columbia.edu/projects/cells/
浙大項目地址：http://condroid.github.io/
以色列公司官網：http://www.cellrox.com/
浙大的項目本來有源碼的后來取消掉了，剩下文檔了，對android源碼比較熟悉，能復原代碼的。

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Android 6.0 huawei 6p nexus : fastboot img ?https://pan.baidu.com/s/1G1risnbT0Usy_NL6VDbovQ
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原理：
同docker、lxc、cells的原理一樣，利用kernel中的namespace+cgroup來實現android容器的。

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啟動篇：
必須要有一個能啟動init進程的容器生成進程，kernel啟動一個init以后，根據rc文件啟動一個容器生成器進程，我姑且叫celld，該進程的源碼在我的github中有了，非常容易理解。

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文件系統：
容器的文件系統也是在celld中掛載的,容器的根目錄是利用chroot命令實現的，然后在根目錄中進行如下操作：
1、根文件系統的掛載:在主系統的data目錄中mount rootfs文件系統，當做容器系統的根文件系統。
2、system文件系統的掛載:直接將主系統的system目錄mount（bind）成容器系統的system分區。
3、data文件系統的掛載:在主系統中創建一個臨時目錄，然后把這個臨時目錄mount成容器系統的data分區。
4、sdcard 文件系統的掛載:原理同data分區一樣（android6.0以后sdcard 采用的是fuse文件系統，這里需要注意一下是否需要變更）。
5、根文件系統的所有文件需要主動拷貝，system文件系統則不需要。

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init進程：
在celld中主動啟動init進程，當做容器系統的init,在celld源碼中有如下大致步驟：
1、利用clone系統調用啟動容器系統的init進程。
2、clone 系統調用需要一系列namespace 標記來創建屬于容器系統的命名空間。
3、然后需要給這個init進程分配cgroup資源。
4、最后需要調用chroot函數給容器系統分配根目錄，實際上它是主系統中的一個目錄而已。

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binder設備的虛擬化：
這個驅動是android系統的核心，第一步一定要把它實現好，因為所有的android servie都會注冊到binder驅動中，容器系統的android service同樣會注冊到binder驅動中的，那么問題來了，相同的服務名只能注冊一次。
binder驅動是一個字符設備，所以binder驅動虛擬化就是重新構造binder的數據結構，讓容器系統能在binder驅動中有其獨立的數據結構,這個驅動的源碼，在哥大的DEMO中是有的，有興趣的可以參考。
此外binder驅動的虛擬化還要實現一個很重要的功能，就是容器之間能互相訪問對方的android service，這樣后續很多設備的虛擬化就可以在此基礎上實現。

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display虛擬化：
顯示的虛擬化要利用容器系統間能互相訪問service才能實現，主系統運行surfaceflinger，容器系統不運行surfaceflinger，而是通過binder驅動訪問主系統的surfaceflinger,當然surfaceflinger的代碼也得改一改，讓所有容器系統的surface互相不干涉。
這個驅動的虛擬化，在哥大的demo中也有實現，不過哥大的demo是在android4.4的基礎上實現的，當時android源碼中還沒有ion這個驅動，android5.0以后有了ion這個驅動以后，哥大的display虛擬化方式是無效的，
有興趣的可以看一看，它是在kernel中實現的，簡單過程如下：
1、display虛擬化的重點在于，非當前系統也需要實時更新畫面，不能簡單粗暴的進行阻截，只是這個非當前系統的畫面要隱藏起來，不能投射到屏幕中。
2、當非當前系統使用mmap映射顯存時需要映射的是內存，將所有像素數據保存在內存中。
3、當發生系統切換時，就可以將內存中的像素數據復制到顯存當中。

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input虛擬化：
觸摸屏的虛擬化，哥大的demo也有，非常精良可以看看，主要思路就是：阻截非當前系統的event事件上報，同時需要注意系統切換時容易給“消失的系統”造成“留點”問題。

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網絡的虛擬化：
網絡的虛擬化有兩塊，一個是wifi的，另一個則是數據流量的，但是二者實現原理都是一樣的,我自己實現了兩種辦法：
1、容器系統不隔離網絡namespace，所有容器系統和主系統共享七層網絡，但會有很多問題需要解決，同時也不太安全，或者叫不太敢用，如local socket 不能同名、netlink socket ID不能相同...
2、網絡設備運行在主系統中，利用veth網絡設備聯通容器系統和主系統，而在第三層網絡中實現路由轉發，這個是非常靠譜的個人感覺。
3、網絡設備運行在主系統中，利用veth網絡設備聯通容器系統和主系統，而在第二層網絡中實現橋接，這個不適合wlan，因為wifi只有p2p模式和熱點模式，不能進行橋接，數據流量是可以的。

好了，到此一個運行于手機中的容器android基本就能跑起來了，其實只要實現binder的虛擬化和display的虛擬化就能跑起來了，有問題請留言，有問必答！

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此外：我們還嘗試過將kvm-qemu移植進android手機中，手機中跑一個運行android系統的虛擬機，類似vmware這種模式！,在另一篇blog有關于GPU怎么虛擬化的辦法，效果比真機略差15ms！！！

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基于容器原理的android雙系統，實現起來比較簡單，但沒什么鳥用，市場不大，只能當作噱頭

基于kvm原理的android虛擬機，實現難度大，如果能優雅實現，將是移動互聯的vmware
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于容器原理(docker、lxc、cells)的Android 双系统设计概要的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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