Android 系统底层内核剖析75

Android 操作系统底层内核是整个 Android 系统的基础，它管理着硬件资源、提供系统服务和执行进程。深入了解 Android 内核对于理解 Android 操作系统的整体运作至关重要。

内核架构

Android 内核基于 Linux 内核，并进行了大量定制以适应移动设备的需求。内核采用模块化设计，由以下主要组件组成：* 进程调度程序：管理进程执行，分配 CPU 时间片。
* 内存管理：控制物理内存和虚拟内存，确保应用程序安全高效地使用内存。
* 设备驱动程序：与硬件设备交互，提供访问和控制。
* 文件系统：管理存储设备，提供对文件和目录的访问。
* 网络协议栈：处理网络通信，管理 IP 地址和路由。
* 安全模块：实施安全措施，保护系统免受未经授权的访问和恶意软件。

进程管理

Android 内核使用进程隔离来防止应用程序相互干扰。每个应用程序都运行在自己的进程中，拥有独立的内存空间和资源。内核通过以下方式管理进程：* 进程创建：创建新的进程，为其分配内存和资源。
* 进程调度：分配 CPU 时间片给进程，确保资源公平分配。
* 进程终止：当进程完成或出现错误时，终止进程并释放其资源。
* 进程间通信：提供机制，允许进程安全地交换数据和信号。

内存管理

Android 内核使用虚拟内存系统来管理内存。虚拟内存将物理内存与虚拟地址空间相结合，允许应用程序使用比实际可用内存更多的内存。内核通过以下方式管理内存：* 内存分配：为进程分配虚拟内存，并映射到物理内存。
* 内存释放：当进程终止或释放内存时，释放虚拟内存并取消映射。
* 内存分页：将物理内存划分为小块（称为页面），允许按需分配和管理。
* 交换：当物理内存不足时，将页面移出物理内存到交换分区，为活动进程腾出空间。

设备驱动程序

Android 内核包含大量的设备驱动程序，用于与硬件设备（如摄像头、扬声器和传感器）进行交互。这些驱动程序提供以下功能：* 设备初始化：当设备插入或打开电源时，初始化设备。
* 数据传输：向设备发送或从设备接收数据。
* 设备控制：配置或控制设备的设置和行为。
* 电源管理：优化设备的功耗，延长电池寿命。

文件系统

Android 内核支持多种文件系统，包括 ext4、f2fs 和 FAT。文件系统提供以下功能：* 文件存储：在存储设备上创建、读取、写入和管理文件。
* 目录结构：组织文件和目录，提供层次化文件系统。
* 文件权限：控制对文件的访问和修改权限。
* 文件系统缓存：提高文件访问速度，通过缓存最近访问的文件。

安全模块

Android 内核包含多个安全模块，以保护系统免受未经授权的访问和恶意软件。这些模块包括：* SELinux：强制访问控制机制，限制进程和应用程序对资源的访问。
* DM-Verity：验证引导镜像和系统分区，确保系统完整性。
* Secure Boot：验证引导加载程序和内核代码，防止未签名或未经授权的代码加载。
* Keymaster：管理和保护密码学密钥，确保数据的安全存储和传输。

2024-12-14

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