Android對Linux內核的改動你知道多少？

咱們知道Android是一個開源系統，可是並不完全，並且Android從多個方面對Linux內核進行了改動與加強，儘管一度和Linux基金會在內核方面鬧得不愉快，可是最終也達成了和解。下面將對此進行詳細介紹和分析。

1 、Goldfish

Android模擬器經過運行一個Goldfish的虛擬CPU.Goldfish來運行arm926t指令集(arm926t屬於armv5構架)，而且仿真了輸入/輸出，好比鍵盤輸入和LCD 輸出。這個模擬器實際上是在qemu之上開發的，輸入/輸出是基於libSDL的。既然Goldfish是被模擬器運行的虛擬CPU，那麼當Android在真實的硬件設備上運行時，咱們就須要去掉它，所以，只有知道Google對Goldfish作了哪些具體改動以後才能正確地去掉。據統計，Android 內核對Goldfish的改動主要涉及44個文件，具體彙總以下。

說明 本書中在被改動的文件前面加了Chg標記，在新增的文件前面加了New標記。

1Chgarch/arm/Makefile添加CONFIG_ARCH_GOLDFISH

2Newarch/arm/configs/goldfish_defconfig默認配置文件

3Newarch/arm/mach-goldfish/Kconfig爲Goldfish CPU添加Kernel配置文件

4Newarch/arm/mach-goldfish/Makefile添加board-goldfish.o

5Newarch/arm/mach-goldfish/Makefile.boot爲Goldfish CPU進行啓動配置

6Newarch/arm/mach-goldfish/audio.c Audio的輸入/輸出

7Newarch/arm/mach-goldfish/board-goldfish.c中斷請求、輸入/輸出等

8Newarch/arm/mach-goldfish/pdev_bus.c設備總線

9Newarch/arm/mach-goldfish/pm.c電源管理

10Newarch/arm/mach-goldfish/switch.cSwitch控制

11Newarch/arm/mach-goldfish/timer.c獲取和設置時間

12Chgarch/arm/mm/Kconfig添加ARCH_GOLDFISH到支持列表

13Chgdrivers/char/Makefile添加goldfish_tty

14Newdrivers/char/goldfish_tty.cTTY驅動

15Chgdrivers/input/keyboard/Kconfig爲Goldfish的鍵盤事件添加配置文件

16Chgdrivers/input/keyboard/Makefile添加goldfish_events事件

17Newdrivers/input/keyboard/goldfish_events.cGoldfish鍵盤驅動

18Chgdrivers/mmc/host/Kconfig添加Kernel配置選項Goldfish MMC卡

19Chgdrivers/mmc/host/Makefile添加Goldfish MMC卡驅動

20Newdrivers/mmc/host/goldfish.c多媒體驅動

21Chgdrivers/mtd/devices/Kconfig爲Goldfish的NAND flash device添加Kernel配置選項

22Chgdrivers/mtd/devices/Makefile添加goldfish_nand

23Newdrivers/mtd/devices/goldfish_nand.cNAND flash驅動

24Newdrivers/mtd/devices/goldfish_nand_reg.hNAND flash驅動

25Chgdrivers/power/Kconfig爲Goldfish的battery(電池)驅動添加kernel配置選項

26Chgdrivers/power/Makefile添加Goldfish電池

27Newdrivers/power/goldfish_battery.c能源和電池狀態驅動

28Chgdrivers/rtc/Kconfig爲Goldfish的rtc(時鐘)驅動添加Kernel配置選項

29Chgdrivers/rtc/Makefile添加rtc-goldfish

30Newdrivers/rtc/rtc-goldfish.c實時時鐘驅動

31Chgdrivers/video/Kconfig添加Goldfish的framebuffer

32Chgdrivers/video/Makefile添加Goldfish的framebuffer

33Newdrivers/video/goldfishfb.cframebuffer驅動

34Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/dma.h

35Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/entry-macro.S

36Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/hardware.h

37Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/io.h

38Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/irqs.h

39Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/memory.h

40Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/system.h

41Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/timer.h

42Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/timex.h

43Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/uncompress.h

44Newinclude/asm-arm/arch-goldfish/vmalloc.h

2 、YAFFS2

不一樣於PC機(文件是存儲在硬盤上的)，手機使用FLASH做爲存儲介質。HTC的G1使用的是NANDFLASH——這種存儲目前已經至關普及了，並且種類也頗多(如SLC、MLC等)，存儲密度也愈來愈高(已經出現幾十GB大小的NANDFLASH)，價格也愈來愈低。

YAFFS2是專門用在FLASH上的文件系統，YAFFS2是「Yet Another Flash File System，2nd edition」的縮寫。YAFFS2爲Linux內核提供了一個高效訪問NANDFLASH的接口。可是NANDFLASH的支持並不包含在標準的2.6.25內核中，因此Google在其中添加了對NANDFLASH的支持。據統計，爲了支持YAFFS2，Google一共改動和增長了如下35個文件：

1Chgfs/Kconfig添加YAFFS配置

2Chg fs/Makefile添加YAFFS

如下爲新增的YAFFS2：

1Newfs/yaffs2/Kconfig18Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif2.h

2Newfs/yaffs2/Makefile19Newfs/yaffs2/yaffs_nand.c

3Newfs/yaffs2/devextras.h20Newfs/yaffs2/yaffs_nand.h

4Newfs/yaffs2/moduleconfig.h21Newfs/yaffs2/yaffs_nandemul2k.h

5Newfs/yaffs2/yaffs_checkptrw.c22Newfs/yaffs2/yaffs_packedtags1.c

6Newfs/yaffs2/yaffs_checkprtw.h23Newfs/yaffs2/yaffs_packedtags1.h

7Newfs/yaffs2/yaffs_ecc.c24Newfs/yaffs2/yaffs_packedtags2.c

8Newfs/yaffs2/yaffs_ecc.h25Newfs/yaffs2/yaffs_packedtags2.h

9Newfs/yaffs2/yaffs_fs.c26Newfs/yaffs2/yaffs_qsort.c

10Newfs/yaffs2/yaffs_getblockinfo.h27Newfs/yaffs2/yaffs_qsort.h

11Newfs/yaffs2/yaffs_guts.c28Newfs/yaffs2/yaffs_tagscompat.c

12Newfs/yaffs2/yaffs_guts.h29Newfs/yaffs2/yaffs_tagscompat.h

13Newfs/yaffs2/yaffs_mtdif.c30Newfs/yaffs2/yaffs_tagsvaliditiy.c

14Newfs/yaffs2/yaffs_mtdif.h31Newfs/yaffs2/yaffs_tagsvalidity.h

15Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif1.c32Newfs/yaffs2/yaffsinterface.h

16Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif1.h33Newfs/yaffs2/yportenv.h

17Newfs/yaffs2/yaffs_mtddif2.c

三、 藍牙

在藍牙通訊協議棧裏Google修改了10個文件。這些改動修復了一些與藍牙耳機相關的明顯的Bug，以及一些與藍牙調試和訪問控制相關的函數，具體以下所示。

1Chgdrivers/bluetooth/Kconfig添加HCI UART Debug

2Chgdrivers/bluetooth/hci_II.c若是HCI UART Debug定義在Kernel配置中，則添加BT_DBG()宏

3Chgnet/bluetooth/Kconfig添加配置選項L2CAP, HCI_CORE, HCI_SOCK，以及通用接口和語音

4Chgnet/bluetooth/af_bluetooth.c若是CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK被定義，則添加藍牙功能的安全檢查

5Chgnet/bluetooth/hci_event.c修正藍牙的加密Bug和增長語音的支持

6Chgnet/bluetooth/rfcomm/core.c修正Bug

7Chgnet/bluetooth/rfcomm/sock.c修復Bug

8Chgnet/bluetooth/sco.c禁用SCO連接

9Chginclude/net/bluetooth/hci_core.h禁用LMP_ESCO

10Chginclude/net/bluetooth/rfcomm.h在rfcomm_dlc中添加「out」參數

4 、調度器(Scheduler)

Android內核還修改了與進程調度和時鐘相關的策略。只改動了5個文件，以下：

1Chgkernel/sched.c添加NORMALIZED_SLEEPER

2Chgkernel/sched_fair.c修改內核的調度方式

3Chgkernel/softirq.c修改成CPU調度

4Chgkernel/time/tick-sched.c修改成CPU調度

5Chginclude/linux/tick.h若是CONFIG_NO_HZ被定義，則添加tick_nohz_ update_ stopped_ sched_tick()

五、 Android新增的驅動

Android在Linux的基礎上新增了許多特有的驅動，以下所示。

1)IPC Binder 一種IPC(進程間通訊)機制。它的進程可以爲其餘進程提供服務——經過標準的Linux系統調用API。IPC Binder的概念起源於一家名爲Be.Inc的公司，在Google以前就已經被Palm軟件採用了。

2)Low Memory Killer 其實內核裏已經有一個相似的功能，名稱爲oom killer(out of memory killer)。當內存不夠的時候，該策略會試圖結束一個進程。

3)Ashmem 匿名共享內存。該功能使得進程間可以共享大塊的內存。好比說，系統可使用Ashmem保存一些圖標，多個應用程序能夠訪問這個共享內存來獲取這些圖標。Ashmem爲內核提供了一種回收這些使用完的共享內存塊的方法，若是某個進程試圖訪問這些已經被回收的內存塊，它將會獲得錯誤的返回值，以便它從新進行內存塊分配和數據初始化。

4)RAM Console and Log Device 爲了調試方便，Android添加了一個功能，使調試信息能夠輸入到一個內存塊中。此外，Android還添加了一個獨立的日誌模塊，這樣用戶空間的進程就可以讀寫日誌消息，以及調試打印信息等。

5)Android Debug Bridge 嵌入式設備的調試的確比較麻煩，爲了便於調試，Google設計了這個調試工具，能夠簡稱爲ADB，使用USB做爲鏈接方式，ADB能夠看作是鏈接Android設備和PC機的一套協議。

除了這些主要的功能以外，Android還增長了諸如 real-time clock、switch、timed GPIO等功能，全部這些改動和增長包含在如下28個文件之中。

1Chgdrivers/Kconfig進入配置文件

2Chgdrivers/Makefile添加switch，驅動等

3Newdrivers/android/Kconfig添加BINDER_IPC、POWER、POWER_STAT、POWER_ ALARM、LOGGER、RAM_CONSOLE、TIMED_GPIO、PARANOID_NETWORK到配置中

4Newdrivers/android/Makefile添加binder.o、power.o、alarm.o、logger.o、ram_console.o、timed_gpio

5Newdrivers/android/alarm.c系統硬件時鐘和實時時鐘管理

6Newdrivers/android/binder.cIPC機制(Binder)

7Newdrivers/android/logger.cGoogle的日誌API

8Newdrivers/android/ram_console.cRAM控制檯和日誌設備方便調試 [1]

9Newdrivers/android/timed_gpio.cGoogle的GPIO定時驅動

10Newdrivers/switch/Kconfig爲GPIO添加配置選項

11Newdrivers/switch/Makefile引入GPIO驅動

12Newdrivers/switch/switch_class.c

13Newdrivers/switch/switch_gpio.c

14Chgdrivers/usb/gadget/Kconfig添加ADB配置選項

15Chgdrivers/usb/gadget/Makefile編譯ADB所需的配置選項

16Newdrivers/usb/gadget/android_adb.cADB驅動

17Newinclude/linux/android_aid.h添加AIDs、INET、networking

18Newinclude/linux/android_alarm.h時鐘功能設置

19Newinclude/linux/android_timed_gpio.hGPIO結構體

20Newinclude/linux/ashmem.hAndroid共享內存

21Newinclude/linux/binder.hBinder IPC API定義

22Newinclude/linux/logger.hLogger定義

23Newinclude/linux/switch.hGPIO switch接口

24Chgmm/Makefile添加ashmem.o

25Newmm/ashmem.c內存共享實現

26Chgdrivers/misc/Kconfig添加LOW_MEMORY_KILLER配置選項

27Chgdrivers/misc/Makefile添加lowmemorykiller.c

28Newdrivers/misc/lowmemorykiller.c當內存太低時，選擇並結束進程

6 、電源管理

電源管理(Power Management)對於移動設備來講至關重要，也是最爲複雜和開發難度最高的一個功能。Google添加了一個新的電源管理系統，不包含原有的apm和dpm等。這項改動主要涉及如下5個文件：

1Newinclude/linux/android_power.h定義電源管理API

2Newdrivers/android/power.c電源管理API實現

3Chgdrivers/input/evdev.c修改Android電源處理方式

4Chgfs/inotify_user.c修改Android電源處理方式

5Chgkernel/power/process.c修改Android電源處理方式

七、 雜項

除了上述改動以外，還有一些小改動，如新增的額外調試功能、鍵盤背光控制、TCP 網絡管理等，共涉及36個文件，以下所示。

1NewDocumentation/vm/pagemap.txt

2Chgarch/arm/Kconfig添加HAVE_LATENCYTOP_SUPPORT和ARCH_GOLDFISH

3Chgarch/arm/kernel/process.c添加dump_task_regs方法

4Chgarch/arm/kernel/signal.c解決系統沒法從新啓動的問題

5Chgarch/arm/kernel/stacktrace.c改進調試棧跟蹤

6Chgarch/arm/mm/abort-ev6.S

7Chgdrivers/char/Kconfig添加Memory device driver和Goldfish TTY driver

8Chgdrivers/char/mem.c使編譯結果輸出到/dev/kmem and /dev/mem

9Chgdrivers/leds/Kconfig當CPU運行時打開LEDS，可是屏幕是關閉的

10Chgdrivers/leds/Makefile添加編譯ledtrig-sleep.o

11Newdrivers/leds/ledtrig-sleep.c睡眠(當關閉屏幕後CPU仍然運行)

12Chgdrivers/rtc/class.c修正實時時鐘偏差的Bug

13Chgfs/fat/dir.c添加VFAT_IOCTL_GET_VOLUME_ID到fat_dir_ioctl()

14Chg fs/fat/inode.c

15Chgfs/proc/base.c當內存不足時調整/proc文件

16Chgfs/proc/proc_misc.c修正kpagecount_read和kpageflags_read返回的一些錯誤

17Chgfs/proc/task_mmu.c簡化add_to_pagemap中的錯誤檢查

18Chginclude/asm-arm/elf.h添加ELF_CORE_COPY_TASK_REGS()宏調用dump_task_ regs(...)

19Chginclude/linux/mm.h添加shmem_set_file(...)函數原型

20Chginclude/linux/msdos_fs.h添加VFAT_IOCTL_GET_VOLUME_ID宏

21Chgkernel/hrtimer.c修復run_hrtimer_pending錯誤

22Chginit/Kconfig添加PANIC_TIMEOUT默認爲0

23Chgkernel/panic.c設置默認的panic_timeout：從kernel配置到PANIC_TIMEOUT

24Chgkernel/power/console.c修復虛擬控制檯的錯誤信息

25Chgkernel/printk.c修復printk錯誤

26Chgmm/filemap.c修正filemap_fault

27Chgmm/shmmem.c重構shmem_zero_setup

28Chgmm/tiny-shmem.c重構shmem_zero_setup

29Chginclude/linux/sockios.h添加SIOCKILLADDR控制

30Chginclude/net/tcp.h添加tcp_v4_nuke_addr函數

31Chgnet/ipv4/Makefile若是設置CONFIG_SYSFS，編譯sysfs_net_ipv4

32Chgnet/ipv4/af_inet_c若是定義CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK，則添加安全檢查

33Chgnet/ipv4/devinet.c添加SIOCKILLADDR

34Chgnet/ipv4/sysfs_net_ipv4.c控制TCP窗口長度

35Chgnet/ipv4/tcp_ipv4.c添加tcp_v4_nuke_addr函數

36Chgnet/ipv6/af_inet6.c若是定義CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK，則添加安全檢查

上面這些看似簡單，可是很是重要，當你們進行系統級應用開發和程序移植時都須要研究這些文件。對於每一個文件的具體改動方式和實現，咱們須要進一步查看Android的內核源代碼，這是後面將要詳細講解的內容。

爲了調試方便，Android 添加了一個功能，使得調試信息能夠輸入到一個內存塊中。此外， Android 添加了一個獨立的日誌模塊，這樣用戶空間的進程可以讀寫日誌消息，調試打印信息等。