问题

对于安卓是否可以理解为安卓系统其实跑的是Linux?

回答
是的,安卓系统(Android)确实是在Linux内核之上构建的。 从这个角度来说,你可以理解为安卓系统其实是“跑在Linux上的”。但为了更详细地解释,我们需要深入了解安卓系统的分层架构。

为什么说安卓是跑在Linux上的?

最核心、最底层的原因在于:

1. 安卓使用了Linux内核(Linux Kernel): 这是安卓最基础的组成部分,负责管理硬件资源,例如CPU、内存、存储、网络接口、显示器等。所有的硬件驱动程序都直接或间接与Linux内核交互。当你在安卓设备上操作时,比如触摸屏幕、打开应用,这些行为最终都会通过用户空间的应用和系统服务,传递到Linux内核,由内核去调度和管理硬件。

2. Linux内核提供了关键系统服务: Linux内核本身就提供了很多基础的系统服务,例如:
进程管理(Process Management): 负责创建、调度和终止运行在设备上的各种程序。
内存管理(Memory Management): 负责分配和回收内存,确保应用程序能够安全高效地使用内存。
文件系统管理(File System Management): 安卓使用Linux的文件系统,如ext4,来组织和存储数据。
网络协议栈(Network Stack): 处理网络通信的底层逻辑,如TCP/IP。
设备驱动模型(Device Driver Model): 允许不同硬件设备(摄像头、GPS、蓝牙等)与内核进行通信。

安卓系统的分层架构——更详细的解释

理解安卓系统不是仅仅“跑在Linux上”,而是一个复杂的软件堆栈,而Linux内核是其基石,可以从其分层架构来理解:

1. Linux Kernel (Linux内核):
这是最底层,也是安卓的基础。它负责与硬件直接交互,并提供核心的系统功能。
安卓使用的Linux内核是经过修改和定制的,以支持移动设备所需的特定功能和优化,例如更精细的电源管理、对移动硬件的优化支持等。

2. Hardware Abstraction Layer (HAL 硬件抽象层):
位于Linux内核之上,这一层是安卓为了方便开发和提供更好的硬件兼容性而设计的。
HAL定义了一套标准的接口(interface),硬件厂商只需要根据这些接口去实现自己的驱动程序(例如摄像头驱动、音频驱动、蓝牙驱动等),而无需关心安卓应用层是如何与硬件交互的。
这样一来,Google和应用开发者就可以编写通用的安卓应用,而不需要针对每一种具体的硬件设备编写特定的代码。硬件厂商只需要提供符合HAL规范的驱动即可。

3. Android Runtime (ART) / Dalvik (早期版本):
这是安卓应用运行的环境。早期安卓使用Dalvik虚拟机,而现在(从Android 5.0 Lollipop开始)全面转向ART(Android Runtime)。
ART是将应用代码(Java/Kotlin)编译成机器码,并进行优化,以提供更好的性能和更快的启动速度。
虽然应用层主要使用Java/Kotlin编写,但最终这些代码会通过ART/Dalvik与底层的Linux系统进行交互。

4. Native C/C++ Libraries (原生C/C++库):
安卓还包含大量的C/C++库,这些库提供了许多重要的功能,例如:
Surface Manager: 负责屏幕显示的合成和管理。
Media Framework: 处理音频和视频编解码。
SQLite: 用于本地数据库存储。
OpenGL ES: 用于图形渲染。
WebKit: 用于Web内容显示(早期版本,现在由Chromium相关库替代)。
这些库通常用C/C++编写,并且直接运行在Linux内核之上,它们为应用层提供了更底层的性能支持。

5. Java API Framework (Java API框架):
这是开发者最常接触到的层面。它提供了一套丰富的API,让开发者能够方便地访问系统功能,如活动管理(Activity Manager)、窗口管理(Window Manager)、内容提供者(Content Providers)、视图系统(View System)等。
这些API最终会通过一系列的调用链,与下层(原生库、ART/Dalvik、HAL)进行交互,最终触及Linux内核和硬件。

6. Applications (应用程序):
这是用户直接看到的层面,也就是我们安装和使用的各种App。
这些应用主要使用Java或Kotlin语言开发,通过Java API框架来使用系统资源和硬件。

总结:安卓与Linux的关系

安卓是基于Linux的,但不是纯粹的Linux发行版。 你不能像安装Ubuntu那样,直接把安卓安装到普通的x86电脑上(虽然有一些非官方项目尝试过,但这并非安卓设计的初衷)。
Linux内核是安卓的核心和根基,提供了最基础的系统服务和硬件管理。 没有Linux内核,安卓将无法运行。
安卓在此基础上添加了自己的软件栈(HAL、ART、Java API框架等), 这些是安卓特有的,赋予了它在移动设备上的特性和能力,例如触摸屏优化、电源管理、特有的应用生命周期管理等。
可以类比为: Linux就像房子的地基和承重墙,而安卓就像在这地基和墙体上建起的独特建筑风格的房屋,有自己的装修、家具和功能布局。

因此,说“安卓系统其实跑的是Linux”是正确的,但为了更全面地理解,要认识到安卓是一个建立在Linux之上的、拥有自己独特架构和功能的完整操作系统。

网友意见

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一句话结论:这个理解并不太准确,正确的理解是完整的安卓操作系统由安卓userland和Linux内核两部分组成


类似Unix(Unix-Like)的操作系统都可以分为两部分:内核和userland。

  • 内核(以及内核模块)以内核模式,在内存的内核空间(kernel space)运行,直接访问内存的物理地址
  • userland(不知道中文应该如何翻译合适)是以用户模式,在内存的用户空间(user space)运行,通过访问虚拟内存地址并由内核/硬件转换成内存物理地址的方式间接访问内存的一系列程序和库。


以Linux为例,常见的划分如下[1]:

       +--------+---------+------------------------------------------------------------------+ |        |User Apps|                bash,FireFox,LibreOffice,ffmpeg...                | |        +---------+-----------------+----------------+--------------------+----------+ |  User  |Low-level|    Daemons      |Windowing System|     Graphics       |Other Libs| |  Mode  |Sys Comps|systemd,logind...| X11,Wayland... |Mesa,AMD Catalyst...|Qt,GTK... | |        +---------+-----------------+----------------+--------------------+----------+ |        |  C Lib  |   glibc(POSIX compatible)/uClibc(Embedded)/bionic(Android)...    | +--------+---------+------------------------------------------------------------------+ |        |         |                    system call Interface                         | |        |         +------------------+------+--------------+-------------+-----------+ | Kernel | Linux   |Process scheduling| IPC  |Mem Manegement|Virtual Files|Networking | |  Mode  | Kernel  |       Subsys     |Subsys|    Subsys    |    Subsys   |  Subsys   | |        |         +------------------+------+--------------+-------------+-----------+ |        |         |  Other components:LVM, DM, Linux Network Scheduler, Netfilter... | |        |         |  Linux Security Modules: SELinux, TOMOYO, AppArmor, Smack...     | +--------+---------+------------------------------------------------------------------+ |                 Hardware (CPU, main memory, block devices, NIC...)                  | +-------------------------------------------------------------------------------------+     

题外话:这也是现在流行的容器(例如Docker)得以实现的基础,通过在内核提供的多种隔离机制,让不同的应用运行在自己独有的userland底层之上。


严格来说,Linux仅仅指内核,并不是一个完整的操作系统。我们常说的Linux都是一个名叫GNU(GNU is Not Unix!)的userland+Linux内核组成的操作系统,完整的写法应该是GNU/Linux。GNU本身是一个旨在用一系列开源软件替代商业Unix并实现类似功能的计划(GNU Project),由这一系列开源软件中的部分集合所组成的操作系统都叫GNU[2]。


事实上GNU有它自己的内核,叫GNU Hurd[3]。只是这个内核从1990年发布初始版本,至今将近30年了尚未成熟,还是处于Beta状态,而且2016年之后就没再更新了。因此,大部分的GNU操作系统,都用Linux或者FreeBSD/OpenBSD等内核替代GNU Hurd,并选择不同的GNU软件集合组成不同发行版,其中采用Linux内核的,就是我们今天常说的Linux操作系统,按照GNU的建议,完整的名称应该叫GNU/Linux(不过这种命名方式在Linux社区受到抵制,但Linux的创始者Linus Torvalds并不反对[4])。而采用FreeBSD内核的发行版,建议称之为GNU/kFreeBSD。例如大家非常熟悉的Debian发行版,完全遵从GNU的建议,有基于Linux内核的Debian GNU/Linux,也有基于FreeBSD内核的Debian GNU/kFreeBSD[5]。


而Android是谷歌开发的另外一个版本的userland,并且使用了Linux内核,所以如果遵从GNU的命名方式,完整写法是Android/Linux。所以很自然的,每个Android/Linux都有其对应的Linux内核版本。


[1]:参考自User space - Wikipedia

[2]:GNU - Wikipedia

[3]:GNU Hurd

[4]:en.wikipedia.org/wiki/G

[5]:Debian GNU/kFreeBSD

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