AirJD 焦点
AirJD

没有录音文件
00:00/00:00
加收藏

Android is NOT just 'Java on Linux' by Tetsuyuki Kobayashi

发布者 javalover
发布于 1434503292544  浏览 3351 关键词 Android, English 
分享到

第1页

Android is NOT just

'Java on Linux'

2011.5.22 2011.10.26 updated

Tetsuyuki Kobayashi





第2页

Let's talk about inside of Android.



http://www.kmckk.co.jp/eng/kzma9/ http://www.kmckk.co.jp/eng/jet_index.html





第3页

Who am I?

 20+ years involved in embedded systems

 10 years in real time OS, such as iTRON  10 years in embedded Java Virtual Machine  Now GCC, Linux, QEMU, Android, …

 Blogs

 http://d.hatena.ne.jp/embedded/ (Personal)  http://blog.kmckk.com/ (Corporate)  http://kobablog.wordpress.com/(English)

 Twitter

 @tetsu_koba





第4页

Android is NOT just 'Java on Linux'



 Android uses Linux kernel. Only kernel.



 User land is totally different from usual Linux system.

 Android applications are written in Java language.



 Class libraries are similar to Java SE but not equal.

 Dalvik VM eats only dex code



 need to translate from Java byte code in advance





第5页

Let's explore inside of Android

 Assuming you know Linux and Java very well :)



第6页

Today's topic

 Android system architecture  Init – runtime – Zygoto  Dalvik VM  Android specific kernel

drivers  How to build Android



第7页

Today's topic

 Android system architecture  Init – runtime – Zygoto  Dalvik VM  Android specific kernel drivers  How to build Android



第8页

System architecture



第9页

Java is the first class citizen in Android

 Dalvik VM is the center of Android runtime.

 Almost all daemon services are written in Java.

 Application life cycle is described by Java API



第10页

Java is the first class citizen in Android

 NDK

 native library called from Java via JNI  This is just a library. Application life

cycle is the same as Java.

 Native activity

 Only C/C++ to make Apps. (just hidden JNI part into system.)

 not short-cut for C/C++



第11页

Typical Directory Tree of Android



/ /(r(orooot)t)



initrd (ro) /s/syysstetemm

/d/daatata /c/caacchhee



ro: mounted as read only rw: mounted as read and write



yaffs2 (ro) yaffs2 (rw)



bin etc lib

usr



yaffs2 (rw)



/m/mnnt/ts/sddccaardrd



removable storage (rw)



cf. Usual Linux system assumes all file system are read/writable.





第12页

Today's topic

 Android system architecture  Init – runtime – Zygoto  Dalvik VM  Android specific kernel

drivers  How to build Android



第13页

Boot sequence

quoted from http://hmtsay.blogspot.com/2010/10/android-startup.html



第14页

init

 located on /init

 need kernel boot parameter to add “init=/init”

 Static linked.  cf. typical linux init is dynamic linked.  Doesn't affect even dynamic link system collapsed.

 http://blog.kmckk.com/archives/3137191.html





第15页

Bionic

 The standard libraries

 libc, libm, pthread, dynamic linker  linker has implicit crash dump function

 http://kobablog.wordpress.com/2011/05/12/debuggerd-of-android/

 Came from *BSD, not glibc  Currently, doesn't support C++ exception

and RTTI.

 latest NDK supports these by static linking.



第16页

Prelinking



 Locate dynamic link libraries ahead of time.



 'apriori' command. Different from 'prelink' command from Red Hat.



 Optimized for small embedded system



 Allocate fixed address to libraries .



 Assume 3GB memory space is large enough to put all libraries together.



 Assume not adding/removing libraries.





第17页

Prelink map



build/core/prelink-linux-arm.map

# 0xC0000000 - 0xFFFFFFFF Kernel # 0xB0100000 - 0xBFFFFFFF Thread 0 Stack # 0xB0000000 - 0xB00FFFFF Linker # 0xA0000000 - 0xBFFFFFFF Prelinked System Libraries # 0x90000000 - 0x9FFFFFFF Prelinked App Libraries # 0x80000000 - 0x8FFFFFFF Non-prelinked Libraries # 0x40000000 - 0x7FFFFFFF mmap'd stuff # 0x10000000 - 0x3FFFFFFF Thread Stacks # 0x00000000 - 0x0FFFFFFF .text / .data / heap



# core system libraries



libdl.so



0xAFF00000 # [<64K]



libc.so



0xAFD00000 # [~2M]



libstdc++.so



0xAFC00000 # [<64K]



libm.so



0xAFB00000 # [~1M]



liblog.so



0xAFA00000 # [<64K]



libcutils.so



0xAF900000 # [~1M]



libthread_db.so



0xAF800000 # [<64K]



libz.so



0xAF700000 # [~1M]



libevent.so



0xAF600000 # [jQuery1102045178183920892634_1434503606279?]



libssl.so



0xAF400000 # [~2M]



libcrypto.so



0xAF000000 # [~4M]



libsysutils.so



0xAEF00000 # [~1M]



...





第18页

Zygote

quoted from http://worms.zoology.wisc.edu/dd2/echino/cleavage/intro.html



第19页

Zygote

fork



Zygote process



Dalvik VM



clcalcsalssaesssesses



dyncalmcalisacssliesnsek s

libraries



Child process



Dalvik VM



clcalcsalssaesssesses



dyncalmcalisacssliesnsek s

libraries



Dalvik VM

Physical memory space



clcalcsalssaesssesses



dyncalmcalisacssliesnsek s

libraries



(Actually these are mapped by pages.)



第20页

Zygote



 Zygote process preloads typical (approx. 1800) classes and dynamic link libraries so that childlen start quickly.



 Copy-on-write



 Only when new process writes page, new page is allocated.



 All pages not be written are shared among all zygote children.



 Exec system call is not used in zygote.



 Exec wipes the page mapping table of the process.



 It means exec discards zygote cache.





第21页

UID, GID of Applications



 UID(user id) and GID(group id) is used for managing multi-user in usual Linux

system.



 Android use this mechanism to isolate applications.



 Each application has unique UID.



 Can not read/write other application's files.



 Zygote is running as UID=0 (root). After



forking child process, its UID is changed



by setuid system call.





第22页

Today's topic

 Android system architecture  Init – runtime – Zygoto  Dalvik VM  Android specific kernel

drivers  How to build Android



第23页

Dalvik VM



 executes dex code, which is translated from Java byte code

 16bit, register based

 cf. Java bytecode is 8bit, stack based

 has JIT from Android 2.2 (Froyo)

 http://blog.kmckk.com/archives/2691473.html

 has concurrent GC from Android 2.3 (Gingerbread)

 http://source.android.com/tech/dalvik/





第24页

Java class libraries



 Different from Java ME, which is used in traditional Japanese phone.



 Similar to Java SE. But not equal.



 Different window/graphics. No AWT, No Swing.



 No RMI.



 Take care to use user defined class loader



 dynamic generated classes doesn't work



because Dalvik VM doesn't eat Java class



files but Dex files.





第25页

Caveats of NDK programming



 Dynamic libraries built by NDK are linked with application process.



 forked from Zygote but UID != 0 (root).



 consider about permissions.



 Don't use fork & exec system calls.



 Back ground process should be made as android .app.Service.



 Don't use GCC's TLS extension (__thread).



 Simple Android dynamic linker does not support it.



 java.lang.ThreadLocal is available in Java.





第26页

3 commands to invoke Dalvik VM



 /system/bin/app_process

 This is the 'Zygote' process.

 /system/bin/dalvikvm

 Similar to usual 'java' command.  Try 'dalvikvm -h' to show command line help.

 /system/bin/dvz

 Send request to Zygote process.

 See my blog (Sorry in Japanese)

 http://blog.kmckk.com/archives/3551546.html





第27页

Today's topic

 Android system architecture  Init – runtime – Zygoto  Dalvik VM  Android specific kernel

drivers  How to build Android



第28页

Linux kernel



 Many common Linux device drivers are available.

 Android specific kernel drivers

 binder  ashmem  wake lock  logger …

 http://elinux.org/Android_Kernel_Features

 These source code is not yet merged to kernel main line repository.





第29页

Binder



 /dev/binder

 Base of Inter Process Method Invocation

 Not for general purpose. Tuned for specific transaction.

 Multi-thread aware

 Have internal data per thread  (CF. Socket have internal data per fd.)

 Doesn't use ”write” and ”read” system calls. Write and read at once by ”ioctl”.

 http://blog.kmckk.com/archives/3676340.html





第30页

Ashmem

 Android / Anonymous SHared MEMory subsystem

 $(TOP)/system/core/cutils/ashmem.h

 int ashmem_create_region(const char *name, size_t size) → returns fd

 int ashmem_set_prot_region(int fd, int prot)  int ashmem_pin_region(int fd, size_t offset, size_t len)  int ashmem_unpin_region(int fd, size_t offset, size_t len)

 Kernel reclaims not ‘pin’ ed memory

 Similar to weak reference of Java. Useful to implement cache.

 android.os.MemoryFile from Java program



第31页

Wake lock

 Lock to prevent entering sleep mode.  My memos

 http://blog.kmckk.com/archives/3298375.html  http://blog.kmckk.com/archives/3304836.html

 eLinux wiki

 http://elinux.org/Android_Power_Management



第32页

Alarm

 kernel implementation to support Android's AlarmManager.

 Wake up even when it was in sleep mode.



第33页

Low memory killer

 At the shortage of memory, the kernel select a process seems low priority and kill it. (!!)

 It's OK. because specification in the Android application life cycle, application should be preserve its own status.

 http://blog.kmckk.com/archives/2795577.html



第34页

Logger

 Android has unique system-wide log system

 http://blog.kmckk.com/archives/2936958.html  http://elinux.org/Android_Logging_System



第35页

Overview of Android Logging System



JJaavvaapproroggraramm



Target

System.out /System.err



NNaatitviveepproroggraramm



aannddroroidid.u.utitl.ilL.Loogg cocAmonAm.dan.rndaodrniodrdoiPdriodrPiin.driintn.SitntetStrreetnrraaenmlaa.oml.sos



stdout /stderr

User

Kernel



libliblologg



lologgccaat t



stdout aaddbbdd



/dev/log/main /dev/log/radio

/dev/log/event /dev/log/system



main 64KB



radio



event



lologgggeer r



64KB



system



256KB



64KB



/dev/log/main /dev/log/radio /dev/log/event

/dev/log/system



Host DDMS

aaddbbsseervrveer r adb logcat



第36页

Today's topic

 Android system architecture  Init – runtime – Zygoto  Dalvik VM  Android specific kernel

drivers  How to build Android



第37页

How to build Android

 All source code is available for download

 except Google specific services (Google map, Android market, … )

 Easy to download source and build them  See AOSP web site

 http://source.android.com/

 Or, my blog

 http://blog.kmckk.com/archives/3722957.html



第38页

Conclusion

 Android system architecture is totally different from normal Linux systems.

 Android uses Linux kernel only, further more, adding android specific kernel drivers.

 Designed for Java applications.  Tuned for small system.



第39页

Q&A

Thank you for listening! Any comments to blogs are welcome.



支持文件格式:*.ppt, *.pptx, *.pdf
上传最后阶段需要进行在线转换,可能需要1~2分钟,请耐心等待。