第10章 Linux及Android操作系統(tǒng)的編譯

第10章

Linux及Android操作系統(tǒng)的編譯內(nèi)容10.1Android系統(tǒng)架構(gòu)10.2Ubuntu編譯環(huán)境配置10.3快速入門與預編譯二進制文件10.4從源代碼構(gòu)建10.1Android系統(tǒng)架構(gòu)4Android概述Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動設(shè)備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯(lián)盟領(lǐng)導及開發(fā)。Android操作系統(tǒng)最初由AndyRubin開發(fā)，主要支持手機。2005年8月由Google收購注資。2007年11月，Google與84家硬件制造商、軟件開發(fā)商及電信營運商組建開放手機聯(lián)盟共同研發(fā)改良Android系統(tǒng)。隨后Google以Apache開源許可證的授權(quán)方式，發(fā)布了Android的源代碼。第一部Android智能手機發(fā)布于2008年10月。當前版本2013年9月4日凌晨，谷歌對外公布了Android新版本Android4.4KitKat（奇巧巧克力），并且于2013年11月01日正式發(fā)布，新的4.4系統(tǒng)更加整合了自家服務，力求防止安卓系統(tǒng)繼續(xù)碎片化、分散化。Linux3.14內(nèi)核GregKroah-Hartman

2014-02-10宣布LinuxKernel3.14第二個候選版本發(fā)布，該版本帶來了大量更新和修復，用戶現(xiàn)在即可免費下載測試。Linuxkernel3.14-rc2版本包括驅(qū)動（GPU、media、block等）更新，架構(gòu)（x86、arm64、s390）升級，系統(tǒng)文件改進（Btrfs、NFS、OCFS、VFS），以及bug修復等。此外，Linux官方還發(fā)布了Linuxkernels1，現(xiàn)均可下載。Android系統(tǒng)架構(gòu)8Linux內(nèi)核9Binder：問題應用與服務可以運行在不同的進程中，但是相互必須通信且共享數(shù)據(jù)IPC會帶來巨大額外處理開銷和安全10Binder：解決方法驅(qū)動程序加快進程之間的通信通過共享數(shù)據(jù)提高性能對于處理請求，每個進程有單獨的線程池引用計數(shù)和對象引用進程間映射進程間同步調(diào)用IPC進程間通信(Inter-ProcessCommunication)就是指多個進程之間相互通信，交換信息的方法。Linux

IPC基本上都是從Unix平臺上繼承而來的。主要包括最初的Unix

IPC，SystemV

IPC以及基于Socket的IPC。另外，Linux也支持POSIX

IPC。11電源管理：問題移動設(shè)備通過電池提供電力電池的容量十分有限12電源管理：解決方法建立在標準的LinuxPowerManager(PM)之上更激進的能耗管理策略組件通過“喚醒鎖”發(fā)出保持開機的請求支持多種類型的喚醒鎖13本地庫BionicLibc函數(shù)庫(FuntionLibraries)本地服務(NativeServers)硬件抽象庫(HardwareAbstractionLibraries)14BionicLibc什么是BionicLibc定制庫應用，優(yōu)化嵌入式的應用

15BioniclibcBSD協(xié)議，使得GPL不出現(xiàn)在用戶空間體積小，代碼路徑短，會在每個進程中加載自定義的pthread實現(xiàn)，十分快速而簡潔16Bioniclibc不支持某些POSIX特征與標準的GNUglibc庫不兼容所有的本地程序必須依照bionic庫進行編譯POSIX表示可移植操作系統(tǒng)接口（PortableOperatingSystemInterface，縮寫為POSIX17FunctionlibcWebkitMediaFrameworkSQLite嵌入式數(shù)據(jù)庫18WebKit建立在開源的WebKit之上網(wǎng)頁渲染以桌面視圖模式完整顯示完全的支持CSS,Javascipt,DOM,AJAX支持單欄和自適應視圖渲染W(wǎng)ebKit是一個開源的瀏覽器引擎，與之相對應的引擎有Gecko（MozillaFirefox等使用）和Trident（也稱MSHTML，IE使用）。同時WebKit也是蘋果MacOSX系統(tǒng)引擎框架版本的名稱，主要用于Safari，Dashboard，Mail和其他一些MacOSX程序。WebKit前身是KDE小組的KHTML，WebKit所包含的WebCore排版引擎和JSCore引擎來自于KDE的KHTML和KJS，當年蘋果比較了Gecko和KHTML后，仍然選擇了后者，就因為它擁有清晰的源碼結(jié)構(gòu)、極快的渲染速度。Apple將KHTML發(fā)揚光大，推出了裝備KHTML改進型WebKit引擎的瀏覽器Safari。19MediaFrameWork建立在PacketVideoOpenCORE平臺之上支持標準的視頻，音頻格式支持硬件/軟件解碼插件20SQLite輕量級事務數(shù)據(jù)存儲多數(shù)平臺數(shù)據(jù)存儲的后端SQLite，是一款輕型的數(shù)據(jù)庫，是遵守ACID的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它的設(shè)計目標是嵌入式的，而且目前已經(jīng)在很多嵌入式產(chǎn)品中使用了它，它占用資源非常的低，在嵌入式設(shè)備中，可能只需要幾百K的內(nèi)存就夠了。21本地服務器表面拋射器 SurfaceFlinger音頻拋射器 AudioFlinger

SurfaceFlinger服務負責繪制Android應用程序的UI。22SurfaceFlinger提供全系統(tǒng)的表面“設(shè)計器”，將所有表面渲染動作處理后傳遞到幀緩沖可以結(jié)合二維和三維的表面，或者多個應用的表面23AudioFlinger控制所有的視頻設(shè)備處理多視頻流進行PCM視頻輸出路徑控制視頻到不同的輸出24HardwareAbstractionLibrariesC/C++庫文件層定義Android的驅(qū)動接口將Android邏輯平臺從硬件接口中分開硬件抽象層25AndroidRuntimeDalvik虛擬機核心庫26Dalvik虛擬機完全為Android定制的虛擬機，基于QEMU提供應用程序可移植性和運行環(huán)境的一致性運行優(yōu)化的dex格式文件和Dalvik字節(jié)碼Java.class/.jar在創(chuàng)建的時候就被轉(zhuǎn)換成為了.dex為嵌入式環(huán)境設(shè)計支持每設(shè)備多個虛擬機進程高度CPU優(yōu)化的字節(jié)碼解釋器高效內(nèi)存使用Dalvik特點

每一個Android應用程序都在它自己的進程中運行，都擁有一個獨立的Dalvik虛擬機實例。Dalvik被設(shè)計成一個設(shè)備可以同時高效地運行多個虛擬系統(tǒng)。

Dalvik虛擬機執(zhí)行(.dex)的Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。

同時虛擬機是基于寄存器的，所有的類都經(jīng)由JAVA編譯器編譯，然后通過SDK中的“dx”工具轉(zhuǎn)化成.dex格式由虛擬機執(zhí)行。DalvikVM中間代碼Dalvik虛擬機有許多地方是參考Java虛擬機的設(shè)計，Dalvik虛擬機所執(zhí)行的中間代碼并非是Java虛擬機所執(zhí)行的JavaBytecode，同時也不直接執(zhí)行Java類(JavaClassFile)，而是依靠轉(zhuǎn)換工具將Javabytecode轉(zhuǎn)為DalvikVM執(zhí)行時特有的dex(DalvikExecutable)格式，成為.dex。DalvikVM與JavaVM區(qū)別DalvikVM與JavaVM最大的不同在于JavaVM是Stack-based，而DalvikVM是(register-based)。以技術(shù)層面來看Register-basedVM的特性有個很大的好處，那就是對于目前主流的硬件架構(gòu)，很容易與現(xiàn)有系統(tǒng)整合且達到最優(yōu)化，而所需要的資源也相對較少。甚至在硬件實現(xiàn)VM上會比較容易實現(xiàn)。最重要的是Dalvik并不是由J2ME實現(xiàn)，而不存在J2ME授權(quán)相關(guān)的問題。通常來說，Java比較慢不單單只是因為VirtualMachine的關(guān)系，Java的程序編譯成Bytecode也是關(guān)鍵因素之一，因為JavaVM采用了Stack-based的方式來產(chǎn)生指令，所以所有的變量都需要push,pop操作，所以就會多出不少指令，而DalvikVM則采用Register-based方式，變量都存儲在寄存器中，相比較而言，DalvikVM的指令就會少一點，速度也就會更加快一點。31核心庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

實用類

文件訪問……針對Java語言的APIs提供了一個強大，然而簡單的開發(fā)平臺應用程序框架活動管理器包管理器窗口管理器資源管理器內(nèi)容提供器視圖系統(tǒng)通知管理器電話管理器各種服務AJAX網(wǎng)頁應用程序<canvas>使JavaScript可直接繪圖DOM可以創(chuàng)建UI特效Android目前不支持HTML5，但有GearsGoogleReaderGmail10.2Ubuntu編譯環(huán)境配置Ubuntu編譯環(huán)境配置可以參考/wiki/Host_PC_Setup網(wǎng)頁上的步驟，詳細介紹了如何開始在Ubuntu中使用OMAP平臺上的預構(gòu)資源構(gòu)建二進制文件。

本章主要介紹OMAP4460開發(fā)板Linux及Android操作系統(tǒng)的編譯方法。OMAP4460開發(fā)板代碼資源地址：/win32-image-writer。10.2.1主機環(huán)境

Ubuntu是OMAP平臺推薦的Linux發(fā)行版本，OMAP平臺下的Ubuntu資源下載地址是：/community/Installation。

注：建立一個版本的Android，約需要10GB的硬盤空間。1.工具和套件下面是一個用于構(gòu)建、測試和調(diào)試OMAP開發(fā)平臺所需的軟件包。這些軟件包可以下載到主機的分發(fā)包管理系統(tǒng)，或通過“apt-get”命令安裝。工具和套件之中包括如下內(nèi)容：Git版本控制系統(tǒng)；GCC編譯器/GNUMake；util-linux；minicom。E2fsprogs；6.ARM交叉編譯器CodeSourcery的ARM編譯器版本2009Q3-67可以用于建立OMAP平臺上不同的發(fā)生版本。更多信息可以訪問CodeSourcery網(wǎng)站：。

當前代碼的編譯，可能會導致Sourcery產(chǎn)生一個內(nèi)部錯誤。如果出現(xiàn)這樣的情況，可以下載較新的CodeSourcery版本：2010Q1-202。

先前的交叉編譯器編譯版本可以下載2009Q3-67。也可能需要不同的CodeSourcery版本，具體情況根據(jù)構(gòu)建的要求進行選擇。例如選擇IA32GNU/LinuxTAR（2c2b324f0a84916afd9920029286eb10），2008年第三季度-72。另一個更早的交叉編譯器編譯版本可以下載，選擇IA32GNU/LinuxTAR（75465352c9ee21c06c8e0c4709969d42）。10.2.2初步設(shè)置1.工具鏈2.Lucid工作站3.SD卡的容量4.引導程序OMAP4使用u-boot+x-loader的啟動平臺。10.3快速入門與預編譯二進制文件快速入門與預編譯二進制文件的方法，可參考如下網(wǎng)頁上面的相關(guān)介紹：/wiki/Android_Panda_Pre_Built

從Linaro的官方網(wǎng)站可以獲得PandaBoard的預構(gòu)建二進制文件，可以得到Android的二進制文件。

下面是獲得二進制文件和保存到SD卡上的典型步驟。想要得到Linaro的安裝版本，有兩種方法：使用預構(gòu)建的image；使用Linaro的image工具創(chuàng)建自己的image。10.4從源代碼構(gòu)建從源代碼構(gòu)建Android的方法可以參考如下網(wǎng)頁：/wiki/Android_Panda_Build_Source10.4.1編譯平臺設(shè)置1.工具和依賴包

先決條件是封裝用于構(gòu)建Android的文件系統(tǒng)（注意：這里參考Ubuntu10.0464位），Ubuntu的64位CreamSandwich版本。如果是在防火墻后面，必須按前面的說