Android 系统级深度解析35

Android 内核架构

Android 内核基于 Linux 内核，负责管理硬件设备、内存管理和进程调度。为了满足嵌入式设备的特殊需求，Android 内核进行了大量裁剪和优化。它包含了 Linux 核心功能，例如进程管理、内存管理、文件系统管理和网络协议支持，同时还集成了 Android 特有的功能，例如 Binder IPC 机制和虚拟机支持。

Linux 内核中的 Android 增强功能

为了满足 Android 系统的独特需求，Linux 内核中添加了以下增强功能：

低内存杀手 (Low Memory Killer，LMK)：管理内存不足的情况，通过终止不必要的进程来释放内存。
挂起/恢复 (Suspend/Resume)：优化设备功耗，通过挂起和恢复系统状态来节省电池寿命。
块 I/O 调度程序：优化文件系统 I/O 操作，以提高性能和降低延迟。
Binder IPC 机制：一种高性能进程间通信 (IPC) 机制，允许不同进程安全高效地交换数据。

虚拟机 (VM) 管理

Android 使用基于 KVM 的虚拟机来运行用户控件进程 (u-process)。虚拟机提供了一个隔离的环境，可以安全地运行应用程序，同时防止恶意软件或错误应用程序破坏系统。

内存管理

Android 使用一系列技术来优化内存管理，包括：

虚拟内存：允许进程使用比物理内存更多的内存，通过将不频繁使用的内存页面交换到硬盘上。
内存回收：自动回收不再使用的内存，以提高可用内存量。
低内存模式：在内存不足的情况下触发，终止不必要的进程并限制内存使用。

文件系统

Android 使用 ext4 文件系统，它针对嵌入式设备进行了优化，提供快速的文件访问和可靠的数据存储。它还支持加密文件系统，以保护敏感用户数据。

网络管理

Android 提供全面的网络管理功能，包括：

Wi-Fi 和蜂窝网络支持：允许设备连接到无线和蜂窝网络。
网络栈：处理网络流量，包括 IP 路由、地址解析和协议处理。
网络连接管理器：管理网络连接的建立、维护和终止。

电源管理

Android 具有完善的电源管理机制，包括：

电源模式：定义设备的功耗设置，例如休眠、待机和活动。
电源管理服务：控制设备的电源状态，以优化电池寿命。
内核电源管理：管理硬件设备的功耗，通过调节时钟频率和电压。

安全机制

Android 具有多层安全机制，包括：

沙盒：隔离应用程序，防止恶意软件或错误应用程序访问敏感系统资源。
权限模型：控制应用程序对硬件和系统功能的访问，仅授予必要的权限。
安全元素 (SE)：用于存储敏感数据的安全硬件模块，例如加密密钥和生物识别信息。

性能优化

Android 针对嵌入式设备的性能进行了优化，包括：

JIT 编译：实时编译应用程序代码，以提高性能和降低延迟。
垃圾回收：自动回收不再使用的对象，优化内存使用。
优化调度程序：优化进程和线程调度，以减少延迟和提高响应能力。

故障处理

Android 具有健壮的故障处理机制，包括：

异常处理：捕获并处理系统异常，防止系统崩溃。
诊断报告：生成系统状态的转储，帮助分析和解决问题。
恢复模式：允许用户在系统无法启动时重新安装操作系统或进行故障排除。

2024-10-10

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