Android 6.0 Marshmallow 文件系统详解：架构、改进与安全增强72

Android 6.0 Marshmallow 对其底层文件系统进行了多项改进，提升了性能、安全性以及用户体验。理解Android 6.0的文件系统架构和变化对于开发者和系统管理员至关重要。本文将深入探讨Android 6.0的文件系统，涵盖其核心组件、关键改进以及带来的安全增强。

Android 6.0 仍然主要基于Linux内核，但其文件系统结构相比之前的版本有了显著的演变。 它继续使用分层的文件系统结构，包含多个挂载点，分别管理不同的文件类型和功能。核心组件包括：
根文件系统 (rootfs): 包含系统核心文件，如二进制文件、库文件、启动脚本等。通常是一个ext4文件系统，提供主要的系统功能。
数据分区 (data partition): 存储用户数据，包括应用程序数据、设置、媒体文件等。这也是Android系统中容量最大的分区之一，通常也是ext4文件系统。
系统分区 (system partition): 存储Android系统框架、应用程序和库文件。与根文件系统类似，通常也是ext4文件系统，但与根文件系统分离，以提高系统的稳定性和安全性。
缓存分区 (cache partition): 用于存储临时文件，例如应用程序缓存和系统缓存。在系统重启时会被清除，通常也是ext4文件系统。
恢复分区 (recovery partition): 存储恢复映像，用于系统恢复操作。
Android Runtime (ART): Android 6.0 使用ART作为默认运行时环境，它在安装应用程序时会进行预编译，提高应用程序的运行效率。ART相关的文件存储在系统分区和数据分区。

Android 6.0 在文件系统方面的主要改进体现在以下几个方面：
F2FS 文件系统的引入： 虽然不是默认文件系统，但Android 6.0 开始支持F2FS (Flash-Friendly File System)。F2FS 是为闪存设备设计的，它相比 ext4 具有更好的性能和寿命。它在写入效率和垃圾回收方面表现出色，减少了闪存的磨损，延长了设备的使用寿命。尤其在使用eMMC或UFS存储的设备上，F2FS 的优势更为明显。
对 ext4 文件系统的优化： 即使F2FS 引入，ext4 依然是Android 6.0 的主要文件系统。Android 6.0 对 ext4 进行了持续优化，提升了其性能和可靠性。这包括对 I/O 操作的改进，以及对元数据管理的优化，从而提高了文件系统的整体效率。
改进的权限模型： Android 6.0 引入了运行时权限模型，加强了应用程序对用户数据的访问控制。应用程序需要在运行时动态请求用户授权才能访问特定的文件和目录。这增强了系统的安全性，防止恶意应用程序未经授权访问敏感数据。
加密改进： Android 6.0 增强了文件系统加密的功能，提供了更强的安全性。全盘加密 (Full Disk Encryption, FDE) 能够保护用户数据，防止未经授权的访问。此外，Android 6.0 还对加密算法和密钥管理进行了改进，提高了加密的强度和安全性。
对 Adoptable Storage 的支持： Android 6.0 引入了可采用存储 (Adoptable Storage) 功能，允许用户将外部存储卡格式化为内部存储的一部分。这简化了存储管理，并使应用程序可以更方便地访问存储卡上的数据，但同时需要妥善处理数据安全和迁移问题。

Android 6.0 的文件系统改进也带来了一些挑战：比如，Adoptable Storage 的实现需要仔细考虑数据迁移和安全问题；F2FS 的引入需要对现有应用进行适配，保证兼容性；更严格的权限模型可能会对部分应用的正常运行造成影响。

针对安全增强，Android 6.0 在文件系统层面做了以下工作：
SELinux (Security-Enhanced Linux) 的加强： SELinux 是 Android 系统中的一个重要的安全模块，它通过强制访问控制 (MAC) 来限制进程对系统资源的访问。Android 6.0 对 SELinux 进行了改进，进一步加强了系统的安全性，防止恶意应用程序对系统进行破坏。
更严格的权限控制： 除了运行时权限，Android 6.0 还对文件系统权限进行了更严格的控制。例如，对敏感目录的访问权限被进一步限制，以防止恶意应用程序未经授权访问这些目录。
改进的沙箱机制： Android 系统采用沙箱机制来隔离不同的应用程序，防止应用程序之间相互影响。Android 6.0 对沙箱机制进行了优化，提高了其安全性，进一步加强了应用程序之间的隔离。

总结而言，Android 6.0 Marshmallow 的文件系统设计体现了对性能、安全性以及用户体验的全面提升。 通过引入F2FS、优化ext4、加强权限模型、增强加密以及改进SELinux，Android 6.0 提供了一个更安全、高效且用户友好的文件系统环境。 然而，这些改进也带来了一些挑战，需要开发者和系统维护人员关注兼容性和安全问题的处理。

2025-03-09

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