Android內核和驅動程序

轉：http://gmIEr.com/books/understanding-android-system/chapter2-kernel

這一章我們來介紹Android系統的核心部分-Android內核。我們說android系統是基於Linux系統的，最根本的原因就在於android采用了Linux內核。

2.1 android內核特性

Android內核是基於Linux 2.6內核的（目前最新開發版本是2.6.31），它是一個增強內核版本，除了修改部分Bug外，它提供了用於支持android平台的設備驅動，主要包括：

android Binder

基於OpenBinder框架的一個驅動，用於提供android平台的進程間通訊（IPC，inter-process communication）。

源代碼位於  drivers/staging/android/binder.c

android電源管理（PM）

一個基於標准Linux電源管理系統的輕量級的android電源管理驅動，針對嵌入式設備做了很多優化。

源代碼位於

kernel/power/earlysuspend.c
kernel/power/consoleearlysuspend.c
kernel/power/fbearlysuspend.c
kernel/power/wakelock.c
kernel/power/userwakelock.c

低內存管理器（Low Memory Killer）

相對於Linux標准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內存。

源代碼位於  drivers/staging/android/lowmemorykiller.c

匿名共享內存（ashmem）

為進程間提供大塊共享內存，同時為內核提供回收和管理這個內存的機制。

源代碼位於  mm/ashmem.c

android PMEM（Physical）

PMEM用於向用戶空間提供連續的物理內存區域，DSP和某些設備只能工作在連續的物理內存上，

源代碼位於  drivers/misc/pmem.c

android Logger

一個輕量級的日志設備，用於抓取android系統的各種日志

源代碼位於drivers/staging/android/logger.c

android Alarm

提供了一個定時器用於把設備從睡眠狀態喚醒，同時它也提供了一個即使在設備睡眠時也會運行的時鐘基准，

源代碼位於  drivers/rtc/alarm.c

USB Gadget驅動

一個基於標准Linux USB gadget驅動框架的設備驅動，android的USB驅動是基於gaeget框架的，

源代碼位於drivers/usb/gadget/

android Switchandroid Ram Console

為了提供調試功能，android允許將調試日志信息寫入一個被稱為RAM Console的設備裡，它是一個基於RAM的Buffer。

源代碼位於  drivers/staging/android/ram_console.c。

android timed device

提供了對設備進行定時控制功能，目前支持vibrator和LED設備。

源代碼位於drivers/staging/android/timed_output.c(timed_gpio.c)。

Yaffs2文件系統

android采用Yaffs2作為MTD nand Flash文件系統

源代碼位於fs/yaffs2/目錄下。

Yaffs2是一個快速穩定的應用於NAND和NOR Flash的跨平台的嵌入式設備文件系統，同其他Flash文件系統相比，Yaffs2使用更小的內存來保存他的運行狀態，因此它占用內存小；Yaffs2的垃圾回收非常簡單而且快速，因此能達到更好的性能；Yaffs2在大容量的NAND Flash上性能表現尤為明顯，非常適合大容量的Flash存儲。

下面的列表是android平台內核源文件：

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

2.2 android 內核配置

Android是基於Linux的，對於一個新的設備，我們首先要編譯一個支持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來支持android平台，這可以參考Goldfish的內核配置文件- arch/arm/configs/goldfish_defconfig。

一般來說，我們會基於一個平台標准內核配置選項來配置Android內核，你可以根據具體的硬件平台來選擇Android內核的配置選項，可以參考下面的android內核配置列表：

表2-1：android內核配置選項（Required Enabled）

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

表2-2：android內核配置選項（Required Disabled）

CONFIG_YAFFS_DISABLE_LAZY_LOAD
DNOTIFY

表2-3：android內核配置選項（Recommended Enabled）

android_PMEM
android_RAM_CONSOLE
android_RAM_CONSOLE_ERROR_CORRECTION
SCHEDSTATS
DEBUG_PREEMPT
DEBUG_MUTEXES
DEBUG_SPINLOCK_SLEEP
DEBUG_INFO
FRAME_POINTER
CPU_FREQ
CPU_FREQ_TABLE
CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_ONDEMAND
CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND
CRC_CCITT
EMBEDDED
INPUT_TOUCHSCREEN
I2C
I2C_BOARDINFO
LOG_BUF_SHIFT=17
SERIAL_CORE
SERIAL_CORE_CONSOLE

配置好後，就可以用Toolchain來編譯內核了。編譯內核比較簡單，以Emulator的kernel為例：

- git clone git://android.kernel.org/kernel/common.git kernel-emulator
- cd kernel-emulator
- git checkout original/android-goldfish-2.6.29 -b android-goldfish-2.6.29
- export ARCH=arm
- export CROSS_COMPILE=arm-eabi-
- export PATH=<CROSS_COMPIL_TOOLCHAIN_PATH_DIR>:$PATH
- make goldfish_defconfig
- make

編譯完成後就得到了android Emulator （Goldfish）的內核 arch/arm/boot/zImage