Android 系统开发学习杂记

http://blog.csdn.net/shagoo/article/details/6709430

> 开发环境
1、安装 Eclipse 和 android-sdk 并解压安装
2、Eclipse 安装 AVD 插件 https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/ 并配置 SDK Location
3、打开 SDK Manager 安装 android packages 并配置 Virtual device（比如名为：Android_2.2）
4、启动 Virtual device，执行：emulator.exe -avd Android_2.2，或者直接从 Eclipse 启动

> 安装程序
1、安装：adb install xxx.apk
2、重装：adb install -r xxx.apk
3、卸载：adb uninstall com.android.xxx
程序安装位置为：/data/app/，配置文件在/data/data下

> 系统分区
# adb shell
# mount
rootfs / rootfs ro 0 0
tmpfs /dev tmpfs rw,mode=755 0 0
devpts /dev/pts devpts rw,mode=600 0 0
proc /proc proc rw 0 0
sysfs /sys sysfs rw 0 0
none /acct cgroup rw,cpuacct 0 0
tmpfs /mnt/asec tmpfs rw,mode=755,gid=1000 0 0
none /dev/cpuctl cgroup rw,cpu 0 0
/dev/block/mtdblock0 /system yaffs2 ro 0 0
/dev/block/mtdblock1 /data yaffs2 rw,nosuid,nodev 0 0
/dev/block/mtdblock2 /cache yaffs2 rw,nosuid,nodev 0 0
/dev/block/vold/179:0 /mnt/sdcard vfat rw,dirsync,nosuid,nodev,noexec,uid=1000,gid=1015,fmask=0702,dmask=0702,allow_utime=0020,codepage=cp437,iocharset=iso8859-1,shortname=mixed,utf8,errors=remount-ro 0 0
/dev/block/vold/179:0 /mnt/secure/asec vfat rw,dirsync,nosuid,nodev,noexec,uid=1000,gid=1015,fmask=0702,dmask=0702,allow_utime=0020,codepage=cp437,iocharset=iso8859-1,shortname=mixed,utf8,errors=remount-ro 0 0
tmpfs /mnt/sdcard/.android_secure tmpfs ro,size=0k,mode=000 0 0
以上就是 Android 系统的分区结构，可见其挂载方式和 Linux 非常类似，熟悉 Linux 的朋友应该能很容易的看出这些分区的作用大概是什么。其中需要说明一下的可能是 /dev/block/mtdblock* 这几个核心分区（写入 ROM 的），他们都是使用 yaffs2 文件系统（基于 FLASH 存储），其中是 /system 这个分区只有特殊的 ro 只读权限，由此可见 Android 在安全性设计方面所下的一些功夫。另外 /dev/block/vold 据说是设计来替代 udev 的功能，主要用于支持一些热插拔设备。

> 目录概览
# ls -l
dr-x------ root     root              2011-08-18 10:36 config
drwxrwx--- system   cache             2011-06-21 05:32 cache
lrwxrwxrwx root     root              2011-08-18 10:36 sdcard -> /mnt/sdcard
drwxr-xr-x root     root              2011-08-18 10:36 acct
drwxrwxr-x root     system            2011-08-18 10:36 mnt
lrwxrwxrwx root     root              2011-08-18 10:36 d -> /sys/kernel/debug
lrwxrwxrwx root     root              2011-08-18 10:36 etc -> /system/etc
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:06 system
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 00:00 sys
drwxr-x--- root     root              1970-01-01 00:00 sbin
dr-xr-xr-x root     root              1970-01-01 00:00 proc
-rwxr-x--- root     root        12995 1970-01-01 00:00 init.rc
-rwxr-x--- root     root         1677 1970-01-01 00:00 init.goldfish.rc
-rwxr-x--- root     root       107412 1970-01-01 00:00 init
-rw-r--r-- root     root          118 1970-01-01 00:00 default.prop
drwxrwx--x system   system            2011-08-12 06:54 data
drwx------ root     root              2010-01-28 00:59 root
drwxr-xr-x root     root              2011-08-18 10:36 dev
以上是 Android 根目录下文件目录，根据之前的分区结构可以大致看出每个目录的所处位置和大致功能，以下是几个重要目录/文件的说明：
1、mnt                挂载点目录
2、etc                系统主要配置文件
3、system            Android 系统文件
4、sys                Linux 内核文件
5、proc                运行时文件
6、init.rc            启动脚本
7、default.prop        系统属性配置文件
8、data                用户程序目录
9、dev                设备文件

# ls -l /system
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:03 usr
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:07 app
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:05 lib
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:07 etc
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:06 framework
-rw-r--r-- root     root         1532 2010-06-30 20:58 build.prop
drwxr-xr-x root     shell             2010-06-30 21:04 xbin
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:00 tts
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:00 media
drwxr-xr-x root     root              2010-06-30 21:00 fonts
drwxr-xr-x root     shell             2010-06-30 21:04 bin
drw-rw-rw- root     root              2011-08-18 10:36 lost+found
以上是 system 目录下面的主要文件目录下面也简单介绍一下：
1、usr            用户文件夹，包含共享、键盘布局、时间区域文件等
2、app            常规下载的应用程序，这些 apk 包都是受保护的哦
3、lib            系统底层库，如平台运行时库等
4、etc            系统的配置文件，比如APN接入点设置等核心配置等
5、framework    Android 系统平台核心 framework 的文件
6、build.prop    Android 系统属性配置文件
7、xbin            常用开发工具，比如 tcpdump/sqlite3 等
8、bin            系统工具，比如 ps/cp/pm 等

# ls -l /data
drwx------ root     root              2011-06-22 02:32 property
drwxrwx--t system   misc              2011-06-21 05:32 misc
drwxrwx--x shell    shell             2011-06-21 05:32 local
drwxrwx--x system   system            2011-06-21 05:32 app-private
drwx------ system   system            2011-06-21 05:33 backup
drwxrwxr-x system   system            2011-08-12 06:54 anr
drwxrwx--x system   system            2011-08-20 06:50 app
drwxrwx--x system   system            2011-08-20 06:50 data
drwxr-x--- root     log               2011-06-21 05:32 dontpanic
drwxrwx--x system   system            2011-08-20 06:50 dalvik-cache
drwxrwxr-x system   system            2011-08-22 06:40 system
drwxrwx--- root     root              2011-06-21 05:32 lost+found
可以看到 /data 目录下结构都和应用有关，这里我们不做细究了，大家知道一下我们平时安装的用户应用/游戏程序都被安装在 /data/app 下就可以了。

# set
ANDROID_ASSETS=/system/app
ANDROID_BOOTLOGO=1
ANDROID_DATA=/data
ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE=9,32768
ANDROID_ROOT=/system
ASEC_MOUNTPOINT=/mnt/asec
BOOTCLASSPATH=/system/framework/core.jar:/system/framework/ext.jar:/system/framework/framework.jar:/system/framework/android.policy.jar:/system/framework/services.jar
EXTERNAL_STORAGE=/mnt/sdcard
IFS='
'
LD_LIBRARY_PATH=/system/lib
OPTIND=1
PATH=/sbin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin
PS1='# '
PS2='> '
PS4='+ '
PWD=/
_=/system/xbin
从系统变量我们也可以看到一些系统使用中的重要目录。

> 进程分析
# ps
USER     PID   PPID  VSIZE  RSS     WCHAN    PC         NAME
root      1     0     312    220   c009b74c 0000ca4c S /init
root      2     0     0      0     c004e72c 00000000 S kthreadd
root      3     2     0      0     c003fdc8 00000000 S ksoftirqd/0
root      4     2     0      0     c004b2c4 00000000 S events/0
... ...
root      27    1     740    196   c0158eb0 afd0d8ac S /system/bin/sh
system    28    1     808    204   c01a94a4 afd0db4c S /system/bin/servicemanager
root      29    1     3736   372   ffffffff afd0e1bc S /system/bin/vold
root      30    1     3716   336   ffffffff afd0e1bc S /system/bin/netd
... ...
system    59    33    183396 25580 ffffffff afd0db4c S system_server
app_0     108   33    134184 14876 ffffffff afd0eb08 S com.android.inputmethod.pinyin
radio     112   33    147300 15804 ffffffff afd0eb08 S com.android.phone
app_25    122   33    149408 19932 ffffffff afd0eb08 S com.android.launcher
system    124   33    136708 13172 ffffffff afd0eb08 S com.android.settings
app_0     148   33    148892 18044 ffffffff afd0eb08 S android.process.acore
... ...
从这里我们可以看出和 Linux 一样所有进程的入口都是 init，接下来的系统进程也和 Linux 类似，再接下来就是一些系统的守护程序（Native Service），最后是系统重要的应用程序。通过这个列表大家也可以看出 Android 启动过程的一些端倪。

> 内核对比
Android 内核和标准的 Linux 内核一样，主要实现内存管理、进程调度、进程间通信等功能。就最新的 Android 内核代码版本 cupcake（其中Linux内核版本为2.6.27）的内核源码树的根目录结构看，Android 内核源码与标准 Linux 内核并无不同，但是经过与标准 Linux 内核源代码进行详细对比，可以发现，Android内核与标准Linux内核在文件系统、进程间通信机制、内存管理等方面存在不同。
1、文件系统：
不同于桌面系统与服务器，移动设备大多采用的不是硬盘而是采用 Flash 作为存储介质。因此，Android 内核中增加了标准 Linux 专用于 Flash 的文件系统 YAFFS2。对 NAND/Flash 芯片有着良好的支持。YAFFS2 是日志结构的文件系统，提供了损耗平衡和掉电保护，可以有效地避免意外断电对文件系统一致性和完整性的影响。YAFFS2按层次结构设计，分为文件管理接口、内部实现层和NAND，简化了其本身与系统的接 EI 设计，能更方便地集成到系统当中。经过测试证明，YAFFS2 性能比支持 NOR 型闪存的 JFFS2 文件系统更加优秀。
2、进程间通信机制：
Android 增加了一种进程间的通信机制 IPC Binder。Binder 通过守护进程 Service Manager 管理系统中的服务，负责进程问的数据交换。各进程通过 Binder 访问同一块共享内存，以达到数据通信的机制。从应用层的角度看，进程通过访问数据守护进程获取用于数据交换的程序框架接口，调用并通过接口共享数据，而其他进程要访问数据，也只需与程序框架接口进行交互，方便了程序员开发需要交互数据的应用程序。
3、内存管理：
在内存管理模块，Android 内核采用了一种不同于标准 Linux 内核的低内存管理策略。在标准Linux内核当中，使用一种叫做 OOM(Out of Memory) 的低内存管理策略；当内存不足时，系统检查所有的进程，并对进程进行限制评分，获得最高分的进程将被关闭（内核进程除外），而 Android 系统采用的则是一种叫作 LMK(Low Memory Killer) 的机制，这种机制将进程按照重要性进行分级、分组，内存不足时，将处于最低级别组的进程关闭。例如，在移动设备当中，UI界面处于最高级别，所以该进程永远不会被中止。这样，在终端用户看来，系统是稳定运行的。同时，Android 新增加了一种内存共享的处理方式 Ashmem(Anonymous Shared Memory 匿名共享内存)。通过Ashmem，进程间可以匿名自由共享具名的内存块，这种共享方式在标准 Linux 当中也是不被支持的。
4、电源管理：
由于 Android 主要用于移动设备，电源管理就显得尤为重要。因此，在Android内核当中增加了一种新的电源管理策略。目前，Android 采用的是一种较为简单的电源管理策略，通过开关屏幕、开关屏幕背光、开关键盘背光、开关按钮背光和调整屏幕亮度来实现电源管理，并没有实现休眠和待机功能。目前有三种途径判断调整电源管理策略：RPC调用、电池状态改变和电源设置。它通过广播 Intent 或直接调用 API 的方式来与其他模块进行联系，电源管理策略同时还有自动关机机制，当电力低于最低可接受程度时，系统将自动关机。另外，Android 的电源管理模块还会根据用户行为，自动调整屏幕亮度。
5、驱动及其他：
相对于标准内核，Android 内核还添加了字符输出设备、图像显示设备、键盘输入设备、RTC 设备、USBDevice 设备等相关设备驱动，增加了日志(Logger)系统，使应用程序可以访问日志消息，使开发人员获得更大的自由。