Android 操作系统架构梳理

架构分层

Android 系统架构从下往上依次分为 Linux kernel(Linux 内核)，Hardware abstraction layer（硬件抽象层），Native & Android Runtime 系统Native和Android运行时环境，Java API FrameworkJava框架层，System Application（应用层）、

启动顺序

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按照架构图从下往上,由Boot Loader引导依次启动 Linux kernel -> Hardware Abstraction layer -> Native & android Runtime -> Java API Framework -> System App。即：Boot Loader 引导启动

1.启动Linux内核

启动 Power Manager & 启动Driver (Audio,Binder(IPC),Display,Keypad,bluetooth,WIFI,USB,Camera,SharedMemory)

2.启动Hardware Abstrication Layer (硬件抽象接口层)

3.启动Native & Android Runtime(C++ Framework & Android 运行时环境)

4.启动Java API Framework

5.启动System App

关于Boot Loader

• Boot Rom:当手机处于开机状态时，Boot Rom 引导芯片从固化在Rom中的预设代码开始执行，然后加载引导程序到RAM中
• Boot Loader:是启动Android系统之前的引导程序，主要是检测Ram和初始化硬件参数等功能。

2.1 Linux kernel（Linux内核层）

Android平台的基础是Linux内核，比如ART虚拟机最终调用Linux内核来执行功能。Linux的安全机制为Android提供相应保障，也允许厂商为内核开发硬件驱动。

• （swapper进程）启动kernel的swapper进程(pid=0):该进程又称为idle进程，是初始化kernel从无到有的第一个进程，该进程会初始化进程管理，内存管理，加载Display，Camera driver，Binder driver等相关工作。是唯一一个没有通过fork或者kernel_thread创建的线程。
• init进程（pid=1）:由0进程通过kernel_thread创建。在系统启动完成之后inti进程将转变为守护进程守护和监视其他进程。
• kthreadd进程（pid=2）:是通过0进程的kernel_thread创建，Linux系统的内核进程，会创建内核的工作线程kwordedl,软中断线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程。kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖。

2.2 Hardwear Abstraction Layer 硬件抽象层

硬件抽象层（HAL）提供标准的接口，HAL包含多个模块，每个模块都为特定的硬件组件实现一组接口，比如WIFI、蓝牙模块，当框架API(Java API Framework)请求访问硬件时，Android系将为该硬件加载相应的库模块。

2.3 Android Runtime 和 Native

Native系统库主要包括inti（pid=1）孵化出来的用户空间、守护进程和HAL硬件抽象层以及开机动画 , init 是Linux的用户进程。

• init进程会孵化出 ueventd 、logd、heathd、adbd、installd、lmkd等用户守护进程。
• init进程是还会启动Service Manager
• init进程孵化出Zygote进程，zygote是Android系统的第一个Java进程（虚拟机进程）,Zygote进程是所有Java进程的父进程。Zygote本身是由init进程孵化而来的。

2.4 Framework层

• zygote进程是由init进程加载init.rc文件后fork生成的。Zygote进程主要包括：
  加载Zygotelint类注册Zygote Socke服务端套接字
  加载虚拟机
  提前加载类preloadClasses
  提前加载资源preloadResouces

• System Server，是由zygote进程fork生成.System Server 是zygote生成的第一个进程。System Server 负责启动和管理整个Java Framework,包含ActivityManager，WindowManager，PackageManager，PowerManager等服务。

• Media Server进程是由init进程fork而来，负责启动和管理整个 C++ framework 包含Audio Flinger,Camera Service

2.5 App层

Zygote进程孵化的第一个App进程是Launcher。
所有App进程都是Zygote进程孵化的。

2.6 Syscall&& JNI

• native与kernel层之间有一层Syscall（系统调用层）
• Java层与Native(C、C++)层之间的纽带JNI