Android核心和驅動篇-Android核心介紹

 

已經有一些的文章介紹Android核心了，本系列篇將從Linux核心的角度來分析Android的核心，希望給初學者提夠有用的資訊。本章將簡單的介紹Android核心的全貌，起到一個拋磚引玉的作用。從下一篇開始將詳細介紹每一個Android核心驅動程式及其作用。
　　Android核心是基於Linux 2.6核心的(目前最新開發版本是2.6.31)，它是一個增強核心版本，除了修改部分Bug外，它提供了用於支援Android平台的裝置驅動，其核心驅動主要包括：
　　Android Binder，基於OpenBinder架構的一個驅動，用於提供Android平台的進程間通訊(IPC，inter-process communication)。
　　原始碼位於drivers/staging/android/binder.c
　　Android電源管理(PM)，一個基於標準Linux電源管理系統的輕量級的Android電源管理驅動，針對嵌入式裝置做了很多最佳化。
　　原始碼位於kernel/power/earlysuspend.c
　　kernel/power/consoleearlysuspend.c
　　kernel/power/fbearlysuspend.c
　　kernel/power/wakelock.c
　　kernel/power/userwakelock.c
　　低記憶體管理器(Low Memory Killer)，相對於Linux標準OOM(Out Of Memory)機制更加靈活，它可以根據需要殺死進程來釋放需要的記憶體。
　　原始碼位於drivers/staging/android/lowmemorykiller.c
　　匿名共用記憶體(ashmem)，為進程間提供大塊共用記憶體，同時為核心提供回收和管理這個記憶體的機制。
　　原始碼位於mm/ashmem.c
　　Android PMEM(Physical)，PMEM用於向使用者空間提供連續的實體記憶體地區，DSP和某些裝置只能工作在連續的實體記憶體上。
　　原始碼位於drivers/misc/pmem.c
　　Android Logger，一個輕量級的日誌裝置，用於抓取Android系統的各種日誌。
　　原始碼位於drivers/staging/android/logger.c
　　Android Alarm，提供了一個定時器用於把裝置從睡眠狀態喚醒，同時它也提供了一個即使在裝置睡眠時也會啟動並執行時鐘基準，
　　原始碼位於drivers/rtc/alarm.c
　　USB Gadget驅動，一個基於標準Linux USB gadget驅動架構的裝置驅動，Android的USB驅動是基於gaeget架構的，
　　原始碼位於drivers/usb/gadget/
　　Android Ram Console，為了提供調試功能，Android允許將調試日誌資訊寫入一個被稱為RAM Console的裝置裡，它是一個基於RAM的Buffer。
原始碼位於drivers/staging/android/ram_console.c。
　　Android timed device，提供了對裝置進行定時控制功能，目前支援vibrator和LED裝置。
　　原始碼位於drivers/staging/android/timed_output.c(timed_gpio.c)。
　　Yaffs2檔案系統，Android採用Yaffs2作為MTD nandflash檔案系統，原始碼位於fs/yaffs2/目錄下。Yaffs2是一個快速穩定的應用於NAND和NORFlash的跨平台的嵌入式裝置檔案系統，同其他Flash檔案系統相比，Yaffs2使用更小的記憶體來儲存他的運行狀態，因此它佔用記憶體小;Yaffs2的記憶體回收非常簡單而且快速，因此能達到更好的效能;Yaffs2在大容量的NANDFlash上效能表現尤為明顯，非常適合大容量的Flash儲存。
　　Android核心添加或修改的檔案很多，下面的列表描述了Android Emulator核心的檔案：
　　drivers/misc/kernel_debugger.c
　　drivers/misc/pmem.c
　　drivers/misc/qemutrace/qemu_trace_sysfs.c
　　drivers/misc/qemutrace/qemu_trace.c
　　drivers/misc/qemutrace/qemu_trace.h
　　drivers/misc/uid_stat.c
　　drivers/staging/android/lowmemorykiller.c
　　drivers/staging/android/logger.c
　　drivers/staging/android/timed_output.h
　　drivers/staging/android/ram_console.c
　　drivers/staging/android/timed_gpio.c
　　drivers/staging/android/logger.h
　　drivers/staging/android/binder.h
　　drivers/staging/android/binder.c
　　drivers/staging/android/timed_output.c
　　drivers/staging/android/timed_gpio.h
　　drivers/rtc/alarm.c
　　drivers/rtc/rtc-goldfish.c
　　drivers/net/pppolac.c
　　drivers/net/ppp_mppe.c
　　drivers/net/pppopns.c
　　drivers/video/goldfishfb.c
　　drivers/switch/switch_class.c
　　drivers/switch/switch_gpio.c
　　drivers/char/dcc_tty.c
　　drivers/char/goldfish_tty.c
　　drivers/watchdog/i6300esb.c
　　drivers/input/misc/gpio_event.c
　　drivers/input/misc/gpio_input.c
　　drivers/input/misc/gpio_output.c
      　drivers/input/misc/keychord.c
　　drivers/input/misc/gpio_axis.c
　　drivers/input/misc/gpio_matrix.c
　　drivers/input/keyreset.c
　　drivers/input/keyboard/goldfish_events.c
　　drivers/input/touchscreen/synaptics_i2c_rmi.c
　　drivers/usb/gadget/android.c
　　drivers/usb/gadget/f_adb.h
　　drivers/usb/gadget/f_mass_storage.h
　　drivers/usb/gadget/f_adb.c
　　drivers/usb/gadget/f_mass_storage.c
　　drivers/mmc/host/goldfish.c
　　drivers/power/goldfish_battery.c
　　drivers/leds/ledtrig-sleep.c
　　drivers/mtd/devices/goldfish_nand_reg.h
　　drivers/mtd/devices/goldfish_nand.c
　　kernel/power/earlysuspend.c
　　kernel/power/consoleearlysuspend.c
　　kernel/power/fbearlysuspend.c
　　kernel/power/wakelock.c
　　kernel/power/userwakelock.c
　　kernel/cpuset.c
　　kernel/cgroup_debug.c
　　kernel/cgroup.c
　　mm/ashmem.c
　　include/linux/ashmem.h
　　include/linux/switch.h
　　include/linux/keychord.h
　　include/linux/earlysuspend.h
　　include/linux/android_aid.h
　　include/linux/uid_stat.h
　　include/linux/if_pppolac.h
　　include/linux/usb/android.h
　　include/linux/wifi_tiwlan.h
　　include/linux/android_alarm.h
　　include/linux/keyreset.h
　　include/linux/synaptics_i2c_rmi.h
　　include/linux/android_pmem.h
　　include/linux/kernel_debugger.h
　　include/linux/gpio_event.h
　　include/linux/wakelock.h
　　include/linux/if_pppopns.h
　　net/ipv4/sysfs_net_ipv4.c
　　net/ipv4/af_inet.c
　　net/ipv6/af_inet6.c
　　net/bluetooth/af_bluetooth.c
　　security/commoncap.c
　　fs/proc/base.c
　　Android核心配置
　　Android是基於Linux的，對於一個新的裝置，我們首先要編譯一個支援Android的Kernel，那麼如何使你的Kernel
      Android化呢?除了要移植前面提到的驅動之外，就是如何配置你的Kernel來支援Android平台，這可以參考Goldfish的核心設定檔 - arch/arm/configs/goldfish_defconfig。

　　一般來說，我們會基於一個平台標準核心配置選項來配置Android核心，你可以根據具體的硬體平台來選擇Android核心的配置選項，可以參考下面的Android核心配置列表：
　　一般需要支援的核心選項
　　ANDROID_PARANOID_NETWORK
　　ASHMEM
　　CONFIG_FB_MODE_HELPERS
　　CONFIG_FONT_8x16
　　CONFIG_FONT_8x8
　　CONFIG_YAFFS_SHORT_NAMES_IN_RAM
　　DAB
　　EARLYSUSPEND
　　FB
　　FB_CFB_COPYAREA
　　FB_CFB_FILLRECT
　　FB_CFB_IMAGEBLIT
　　FB_DEFERRED_IO
　　FB_TILEBLITTING
　　HIGH_RES_TIMERS
　　INOTIFY
　　INOTIFY_USER
　　INPUT_EVDEV
　　INPUT_GPIO
　　INPUT_MISC
　　LEDS_CLASS
　　LEDS_GPIO
　　LOCK_KERNEL
　　LkOGGER
　　LOW_MEMORY_KILLER
　　MISC_DEVICES
　　NEW_LEDS
　　NO_HZ
　　POWER_SUPPLY
　　PREEMPT
　　RAMFS
　　RTC_CLASS
　　RTC_LIB
　　SWITCH
　　SWITCH_GPIO
　　TMPFS
　　UID_STAT
　　UID16
　　USB_FUNCTION
　　USB_FUNCTION_ADB
　　USER_WAKELOCK
　　VIDEO_OUTPUT_CONTROL
　　WAKELOCK
　　YAFFS_AUTO_YAFFS2
　　YAFFS_FS
　　YAFFS_YAFFS1
　　YAFFS_YAFFS2
　　但是Android推薦不要支援下面兩個功能：
　　CONFIG_YAFFS_DISABLE_LAZY_LOAD
　　DNOTIFY
　　配置好後，就可以用Toolchain來編譯核心了。編譯核心比較簡單，以Emulator的kernel為例：
　　- git clone git://android.kernel.org/kernel/common.git kernel-emulator
　　- cd kernel-emulator
　　- export ARCH=arm
　　- export CROSS_COMPILE=arm-eabi-
　　- export PATH=PATH
　　- make goldfish_defconfig
　　- make已經有一些的文章介紹Android核心了，本系列篇將從Linux核心的角度來分析Android的核心，希望給初學者提夠有用的資訊。本章將簡單的介紹Android核心的全貌，起到一個拋磚引玉的作用。從下一篇開始將詳細介紹每一個Android核心驅動程式及其作用。
　　Android核心是基於Linux 2.6核心的(目前最新開發版本是2.6.31)，它是一個增強核心版本，除了修改部分Bug外，它提供了用於支援Android平台的裝置驅動，其核心驅動主要包括：
　　Android Binder，基於OpenBinder架構的一個驅動，用於提供Android平台的進程間通訊(IPC，inter-process communication)。
　　原始碼位於drivers/staging/android/binder.c
　　Android電源管理(PM)，一個基於標準Linux電源管理系統的輕量級的Android電源管理驅動，針對嵌入式裝置做了很多最佳化。
　　原始碼位於kernel/power/earlysuspend.c
　　kernel/power/consoleearlysuspend.c
　　kernel/power/fbearlysuspend.c
　　kernel/power/wakelock.c
　　kernel/power/userwakelock.c
　　低記憶體管理器(Low Memory Killer)，相對於Linux標準OOM(Out Of Memory)機制更加靈活，它可以根據需要殺死進程來釋放需要的記憶體。
　　原始碼位於drivers/staging/android/lowmemorykiller.c
　　匿名共用記憶體(ashmem)，為進程間提供大塊共用記憶體，同時為核心提供回收和管理這個記憶體的機制。
　　原始碼位於mm/ashmem.c
　　Android PMEM(Physical)，PMEM用於向使用者空間提供連續的實體記憶體地區，DSP和某些裝置只能工作在連續的實體記憶體上。
　　原始碼位於drivers/misc/pmem.c
　　Android Logger，一個輕量級的日誌裝置，用於抓取Android系統的各種日誌。
　　原始碼位於drivers/staging/android/logger.c
　　Android Alarm，提供了一個定時器用於把裝置從睡眠狀態喚醒，同時它也提供了一個即使在裝置睡眠時也會啟動並執行時鐘基準，
　　原始碼位於drivers/rtc/alarm.c
　　USB Gadget驅動，一個基於標準Linux USB gadget驅動架構的裝置驅動，Android的USB驅動是基於gaeget架構的，
　　原始碼位於drivers/usb/gadget/
　　Android Ram Console，為了提供調試功能，Android允許將調試日誌資訊寫入一個被稱為RAM Console的裝置裡，它是一個基於RAM的Buffer。
原始碼位於drivers/staging/android/ram_console.c。
　　Android timed device，提供了對裝置進行定時控制功能，目前支援vibrator和LED裝置。
　　原始碼位於drivers/staging/android/timed_output.c(timed_gpio.c)。
　　Yaffs2檔案系統，Android採用Yaffs2作為MTD nandflash檔案系統，原始碼位於fs/yaffs2/目錄下。Yaffs2是一個快速穩定的應用於NAND和NORFlash的跨平台的嵌入式裝置檔案系統，同其他Flash檔案系統相比，Yaffs2使用更小的記憶體來儲存他的運行狀態，因此它佔用記憶體小;Yaffs2的記憶體回收非常簡單而且快速，因此能達到更好的效能;Yaffs2在大容量的NANDFlash上效能表現尤為明顯，非常適合大容量的Flash儲存。
　　Android核心添加或修改的檔案很多，下面的列表描述了Android Emulator核心的檔案：
　　drivers/misc/kernel_debugger.c
　　drivers/misc/pmem.c
　　drivers/misc/qemutrace/qemu_trace_sysfs.c
　　drivers/misc/qemutrace/qemu_trace.c
　　drivers/misc/qemutrace/qemu_trace.h
　　drivers/misc/uid_stat.c
　　drivers/staging/android/lowmemorykiller.c
　　drivers/staging/android/logger.c
　　drivers/staging/android/timed_output.h
　　drivers/staging/android/ram_console.c
　　drivers/staging/android/timed_gpio.c
　　drivers/staging/android/logger.h
　　drivers/staging/android/binder.h
　　drivers/staging/android/binder.c
　　drivers/staging/android/timed_output.c
　　drivers/staging/android/timed_gpio.h
　　drivers/rtc/alarm.c
　　drivers/rtc/rtc-goldfish.c
　　drivers/net/pppolac.c
　　drivers/net/ppp_mppe.c
　　drivers/net/pppopns.c
　　drivers/video/goldfishfb.c
　　drivers/switch/switch_class.c
　　drivers/switch/switch_gpio.c
　　drivers/char/dcc_tty.c
　　drivers/char/goldfish_tty.c
　　drivers/watchdog/i6300esb.c
　　drivers/input/misc/gpio_event.c
　　drivers/input/misc/gpio_input.c
　　drivers/input/misc/gpio_output.c
      　drivers/input/misc/keychord.c
　　drivers/input/misc/gpio_axis.c
　　drivers/input/misc/gpio_matrix.c
　　drivers/input/keyreset.c
　　drivers/input/keyboard/goldfish_events.c
　　drivers/input/touchscreen/synaptics_i2c_rmi.c
　　drivers/usb/gadget/android.c
　　drivers/usb/gadget/f_adb.h
　　drivers/usb/gadget/f_mass_storage.h
　　drivers/usb/gadget/f_adb.c
　　drivers/usb/gadget/f_mass_storage.c
　　drivers/mmc/host/goldfish.c
　　drivers/power/goldfish_battery.c
　　drivers/leds/ledtrig-sleep.c
　　drivers/mtd/devices/goldfish_nand_reg.h
　　drivers/mtd/devices/goldfish_nand.c
　　kernel/power/earlysuspend.c
　　kernel/power/consoleearlysuspend.c
　　kernel/power/fbearlysuspend.c
　　kernel/power/wakelock.c
　　kernel/power/userwakelock.c
　　kernel/cpuset.c
　　kernel/cgroup_debug.c
　　kernel/cgroup.c
　　mm/ashmem.c
　　include/linux/ashmem.h
　　include/linux/switch.h
　　include/linux/keychord.h
　　include/linux/earlysuspend.h
　　include/linux/android_aid.h
　　include/linux/uid_stat.h
　　include/linux/if_pppolac.h
　　include/linux/usb/android.h
　　include/linux/wifi_tiwlan.h
　　include/linux/android_alarm.h
　　include/linux/keyreset.h
　　include/linux/synaptics_i2c_rmi.h
　　include/linux/android_pmem.h
　　include/linux/kernel_debugger.h
　　include/linux/gpio_event.h
　　include/linux/wakelock.h
　　include/linux/if_pppopns.h
　　net/ipv4/sysfs_net_ipv4.c
　　net/ipv4/af_inet.c
　　net/ipv6/af_inet6.c
　　net/bluetooth/af_bluetooth.c
　　security/commoncap.c
　　fs/proc/base.c
　　Android核心配置
　　Android是基於Linux的，對於一個新的裝置，我們首先要編譯一個支援Android的Kernel，那麼如何使你的Kernel
      Android化呢?除了要移植前面提到的驅動之外，就是如何配置你的Kernel來支援Android平台，這可以參考Goldfish的核心設定檔 - arch/arm/configs/goldfish_defconfig。

　　一般來說，我們會基於一個平台標準核心配置選項來配置Android核心，你可以根據具體的硬體平台來選擇Android核心的配置選項，可以參考下面的Android核心配置列表：
　　一般需要支援的核心選項
　　ANDROID_PARANOID_NETWORK
　　ASHMEM
　　CONFIG_FB_MODE_HELPERS
　　CONFIG_FONT_8x16
　　CONFIG_FONT_8x8
　　CONFIG_YAFFS_SHORT_NAMES_IN_RAM
　　DAB
　　EARLYSUSPEND
　　FB
　　FB_CFB_COPYAREA
　　FB_CFB_FILLRECT
　　FB_CFB_IMAGEBLIT
　　FB_DEFERRED_IO
　　FB_TILEBLITTING
　　HIGH_RES_TIMERS
　　INOTIFY
　　INOTIFY_USER
　　INPUT_EVDEV
　　INPUT_GPIO
　　INPUT_MISC
　　LEDS_CLASS
　　LEDS_GPIO
　　LOCK_KERNEL
　　LkOGGER
　　LOW_MEMORY_KILLER
　　MISC_DEVICES
　　NEW_LEDS
　　NO_HZ
　　POWER_SUPPLY
　　PREEMPT
　　RAMFS
　　RTC_CLASS
　　RTC_LIB
　　SWITCH
　　SWITCH_GPIO
　　TMPFS
　　UID_STAT
　　UID16
　　USB_FUNCTION
　　USB_FUNCTION_ADB
　　USER_WAKELOCK
　　VIDEO_OUTPUT_CONTROL
　　WAKELOCK
　　YAFFS_AUTO_YAFFS2
　　YAFFS_FS
　　YAFFS_YAFFS1
　　YAFFS_YAFFS2
　　但是Android推薦不要支援下面兩個功能：
　　CONFIG_YAFFS_DISABLE_LAZY_LOAD
　　DNOTIFY
　　配置好後，就可以用Toolchain來編譯核心了。編譯核心比較簡單，以Emulator的kernel為例：
　　- git clone git://android.kernel.org/kernel/common.git kernel-emulator
　　- cd kernel-emulator
　　- export ARCH=arm
　　- export CROSS_COMPILE=arm-eabi-
　　- export PATH=PATH
　　- make goldfish_defconfig
　　- make