Android 系统内核的深入剖析229

Android 操作系统是基于 Linux 内核的移动操作系统，它是当今最流行的移动操作系统之一。内核是一个操作系统的核心，它负责管理底层硬件资源，例如内存、处理器和存储设备。Android 内核是一个高度修改后的 Linux 内核，针对移动设备的特定需求进行了优化。

以下是对 Android 系统内核一些关键方面的深入剖析：

调度程序

调度程序是内核的一个组件，它负责管理进程和线程在处理器上的执行顺序。Android 内核使用了一个名为 CFS（完全公平调度程序）的调度程序。CFS 是一种基于时间片的调度程序，它为每个进程分配一个时间片，并在其时间片用完后将其抢占。

CFS 还支持优先级，允许应用程序请求更高的优先级。这对于实时应用程序或需要优先访问处理器的应用程序非常有用。此外，CFS 还具有交互式模式，优先考虑对用户交互和动画等交互性操作的响应。

电源管理

电源管理对移动设备来说非常重要，因为电池容量是有限的。Android 内核包含一些机制来优化电源消耗。这些机制包括：* 动态电压和频率缩放 (DVFS)：DVFS 允许内核在不使用设备时降低处理器的电压和频率，从而减少功耗。
* 深度睡眠模式：深度睡眠模式是一种低功耗模式，内核在设备空闲时进入该模式。在此模式下，大多数设备组件都会关闭，直至有应用程序需要它们才会重新启动。
* Doze 模式：Doze 模式是一种更轻量级的低功耗模式，当设备长时间未使用时，内核就会进入该模式。在此模式下，设备会降低网络活动并限制应用程序唤醒。

内存管理

Android 内核使用一种名为低内存杀手 (LMK) 的机制来管理内存。LMK 负责在系统内存不足时终止进程。LMK 使用一种算法来确定要终止的进程，该算法考虑了进程的优先级、当前使用内存量以及对系统的影响。

Android 内核还支持虚拟内存，它允许内核在物理内存不足时将数据存储到磁盘上。虚拟内存通过提供额外的内存空间来帮助防止系统出现内存不足错误。

安全

安全性是 Android 内核的一项重要方面。内核包含一些机制来保护系统免受恶意软件和攻击。这些机制包括：* 内核安全模块 (KSK)：KSK 是一个强制访问控制 (MAC) 模块，它负责限制进程对系统资源的访问。KSK 通过检查每个进程对资源的访问请求并根据预定义的规则授予或拒绝访问来实现此目的。
* 沙箱：沙箱是一种隔离机制，它用于在系统上运行不受信任的代码。Android 内核将应用程序沙箱化，以便它们无法访问系统中的其他部分。
* 安全更新：Google 定期向 Android 内核发布安全更新，以修复安全漏洞并保护系统免受新的威胁。

Android 内核的演进

Android 内核自其首次发布以来已经历了多次演进。这些演进旨在提高性能、安全性、电池寿命和整体用户体验。一些值得注意的演进包括：* Project Treble：Project Treble 是一种模块化架构，它将 Android 内核与设备特定实现分离。此架构使制造商能够更轻松地更新内核，而无需更新整个操作系统。
* 虚拟机 (VM)：Android 10 引入了虚拟机的支持。VM 允许在 Android 设备上运行其他操作系统，例如 Linux。这为开发人员提供了更大的灵活性，让他们可以构建跨平台应用程序和功能。
* 可扩展内核框架 (EXF)：EXF 是一个框架，它允许向内核添加自定义模块。这使制造商和应用程序开发人员可以扩展内核的功能，而无需修改内核本身。

Android 系统内核是一个复杂而强大的软件系统，它负责管理移动设备的底层硬件资源。内核经过针对移动设备的特定需求进行了高度优化，并包含用于提高性能、安全性、电池寿命和整体用户体验的机制。随着 Android 操作系统的不断发展，我们可以预期其内核将继续演进，以跟上新的技术和要求。

2024-10-28

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