Android对Linux内核做的改动汇总

转自：http://tech.it168.com/a2011/0727/1223/000001223929.shtml ，在原文的基础上纠正了 “32Chg net/ipv4/af_inet.c”这行的错误。原文误写为"af_inet_c "

附注：文中的数字+Chg 表示在原有文件的基础上做了改动。

数字+New 表示添加的新文件

Android对Linux内核的改动你知道多少？

　【IT168技术】我们知道Android是一个开源系统，但是并不彻底，而且Android从多个方面对Linux内核进行了改动与增强，尽管一度和Linux基金会在内核方面闹得不愉快，但是最终也达成了和解。下面将对此进行详细介绍和分析。

　　1 、Goldfish

　　Android模拟器通过运行一个Goldfish的虚拟CPU.Goldfish来运行arm926t指令集(arm926t属于armv5构架)，并且仿真了输入/输出，比如键盘输入和LCD 输出。这个模拟器其实是在qemu之上开发的，输入/输出是基于libSDL的。既然Goldfish是被模拟器运行的虚拟CPU，那么当Android在真实的硬件设备上运行时，我们就需要去掉它，因此，只有知道Google对Goldfish做了哪些具体改动之后才能正确地去掉。据统计，Android 内核对Goldfish的改动主要涉及44个文件，具体汇总如下。

　　说明本书中在被改动的文件前面加了Chg标记，在新增的文件前面加了New标记。

　　1Chg arch/arm/Makefile 添加CONFIG_ARCH_GOLDFISH

　　2New arch/arm/configs/goldfish_defconfig默认配置文件

　　3New arch/arm/mach-goldfish/Kconfig 为Goldfish CPU添加Kernel配置文件

　　4New arch/arm/mach-goldfish/Makefile 添加board-goldfish.o

　　5New arch/arm/mach-goldfish/Makefile .boot为Goldfish CPU进行启动配置

　　6New arch/arm/mach-goldfish/audio.c Audio的输入/输出

　　7New arch/arm/mach-goldfish/board-goldfish.c 中断请求、输入/输出等

　　8New arch/arm/mach-goldfish/pdev_bus.c 设备总线

　　9New arch/arm/mach-goldfish/pm.c 电源管理

　　10New arch/arm/mach-goldfish/switch.c Switch控制

　　11New arch/arm/mach-goldfish/timer.c 获取和设置时间

　　12Chg arch/arm/mm/Kconfig 添加ARCH_GOLDFISH到支持列表

　　13Chg drivers/char/Makefile 添加goldfish_tty

　　14New drivers/char/goldfish_tty.c TTY驱动

　　15Chg drivers/input/keyboard/Kconfig 为Goldfish的键盘事件添加配置文件

　　16Chg drivers/input/keyboard/Makefile 添加goldfish_events事件

　　17New drivers/input/keyboard/goldfish_events.c Goldfish键盘驱动

　　18Chg drivers/mmc/host/Kconfig 添加Kernel配置选项Goldfish MMC卡

　　19Chg drivers/mmc/host/Makefile 添加Goldfish MMC卡驱动

　　20New drivers/mmc/host/goldfish.c 多媒体驱动

　　21Chg drivers/mtd/devices/Kconfig 为Goldfish的NAND flash device添加Kernel配置选项

　　22Chg drivers/mtd/devices/Makefile 添加goldfish_nand

　　23New drivers/mtd/devices/goldfish_nand.c NAND flash驱动

　　24New drivers/mtd/devices/goldfish_nand_reg.h NAND flash驱动

　　25Chg drivers/power/Kconfig 为Goldfish的battery(电池)驱动添加kernel配置选项

　　26Chg drivers/power/Makefile 添加Goldfish电池

　　27New drivers/power/goldfish_battery.c 能源和电池状态驱动

　　28Chg drivers/rtc/Kconfig 为Goldfish的rtc(时钟)驱动添加Kernel配置选项

　　29Chg drivers/rtc/Makefile 添加rtc-goldfish

　　30New drivers/rtc/rtc-goldfish.c 实时时钟驱动

　　31Chg drivers/video/Kconfig 添加Goldfish的framebuffer

　　32Chg drivers/video/Makefile 添加Goldfish的framebuffer

　　33New drivers/video/goldfishfb.c framebuffer驱动

　　34New include/asm-arm/arch-goldfish/dma.h

　　35New include/asm-arm/arch-goldfish/entry-macro.S

　　36New include/asm-arm/arch-goldfish/hardware.h

　　37New include/asm-arm/arch-goldfish/io.h

　　38New include/asm-arm/arch-goldfish/irqs.h

　　39New include/asm-arm/arch-goldfish/memory.h

　　40New include/asm-arm/arch-goldfish/system.h

　　41New include/asm-arm/arch-goldfish/timer.h

　　42New include/asm-arm/arch-goldfish/timex.h

　　43New include/asm-arm/arch-goldfish/uncompress.h

　　44New include/asm-arm/arch-goldfish/vmalloc.h

　　2 、YAFFS2

　　不同于PC机(文件是存储在硬盘上的)，手机使用FLASH作为存储介质。HTC的G1使用的是NANDFLASH——这种存储目前已经相当普及了，而且种类也颇多(如SLC、MLC等)，存储密度也越来越高(已经出现几十GB大小的NANDFLASH)，价格也越来越低。

　　YAFFS2是专门用在FLASH上的文件系统，YAFFS2是“Yet Another Flash File System，2nd edition”的缩写。YAFFS2为Linux内核提供了一个高效访问NANDFLASH的接口。但是NANDFLASH的支持并不包含在标准的2.6.25内核中，所以Google在其中添加了对NANDFLASH的支持。据统计，为了支持YAFFS2，Google一共改动和增加了以下35个文件：

　　1Chg fs/Kconfig 添加YAFFS配置

　　2Chg fs/Makefile 添加YAFFS

　　以下为新增的YAFFS2：

　　1New fs/yaffs2/Kconfig 18New fs/yaffs2/yaffs_mtddif2.h

　　2New fs/yaffs2/Makefile 19New fs/yaffs2/yaffs_nand.c

　　3New fs/yaffs2/devextras.h 20New fs/yaffs2/yaffs_nand.h

　　4New fs/yaffs2/moduleconfig.h 21New fs/yaffs2/yaffs_nandemul2k.h

　　5New fs/yaffs2/yaffs_checkptrw.c 22New fs/yaffs2/yaffs_packedtags1.c

　　6New fs/yaffs2/yaffs_checkprtw.h 23New fs/yaffs2/yaffs_packedtags1.h

　　7New fs/yaffs2/yaffs_ecc.c 24New fs/yaffs2/yaffs_packedtags2.c

　　8New fs/yaffs2/yaffs_ecc.h 25New fs/yaffs2/yaffs_packedtags2.h

　　9New fs/yaffs2/yaffs_fs.c 26New fs/yaffs2/yaffs_qsort.c

　　10New fs/yaffs2/yaffs_getblockinfo.h 27New fs/yaffs2/yaffs_qsort.h

　　11New fs/yaffs2/yaffs_guts.c 28New fs/yaffs2/yaffs_tagscompat.c

　　12New fs/yaffs2/yaffs_guts.h 29New fs/yaffs2/yaffs_tagscompat.h

　　13New fs/yaffs2/yaffs_mtdif.c 30New fs/yaffs2/yaffs_tagsvaliditiy.c

　　14New fs/yaffs2/yaffs_mtdif.h 31New fs/yaffs2/yaffs_tagsvalidity.h

　　15New fs/yaffs2/yaffs_mtddif1.c 32New fs/yaffs2/yaffsinterface.h

　　16New fs/yaffs2/yaffs_mtddif1.h 33New fs/yaffs2/yportenv.h

　　17New fs/yaffs2/yaffs_mtddif2.c

　　3、蓝牙

　　在蓝牙通信协议栈里Google修改了10个文件。这些改动修复了一些与蓝牙耳机相关的明显的Bug，以及一些与蓝牙调试和访问控制相关的函数，具体如下所示。

　　1Chg drivers/bluetooth/Kconfig 添加HCI UART Debug

　　2Chg drivers/bluetooth/hci_II.c 如果HCI UART Debug定义在Kernel配置中，则添加BT_DBG()宏

　　3Chg net/bluetooth/Kconfig 添加配置选项L2CAP, HCI_CORE, HCI_SOCK，以及通用接口和语音

　　4Chg net/bluetooth/af_bluetooth.c 如果CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK被定义，则添加蓝牙功能的安全检查

　　5Chg net/bluetooth/hci_event.c 修正蓝牙的加密Bug和增加语音的支持

　　6Chg net/bluetooth/rfcomm/core.c 修正Bug

　　7Chg net/bluetooth/rfcomm/sock.c 修复Bug

　　8Chg net/bluetooth/sco.c 禁用SCO链接

　　9Chg include/net/bluetooth/hci_core.h 禁用LMP_ESCO

　　10Chg include/net/bluetooth/rfcomm.h 在rfcomm_dlc中添加“out”参数

　　4 、调度器(Scheduler)

　　Android内核还修改了与进程调度和时钟相关的策略。只改动了5个文件，如下：

　　1Chg kernel/sched.c 添加NORMALIZED_SLEEPER

　　2Chg kernel/sched_fair.c 修改内核的调度方式

　　3Chg kernel/softirq.c 修改为CPU调度

　　4Chg kernel/time/tick-sched.c 修改为CPU调度

　　5Chg include/linux/tick.h 如果CONFIG_NO_HZ被定义，则添加tick_nohz_ update_ stopped_ sched_tick()

　　5、 Android新增的驱动

　　Android在Linux的基础上新增了许多特有的驱动，如下所示。

　　1)IPC Binder 一种IPC(进程间通信)机制。它的进程能够为其他进程提供服务——通过标准的Linux系统调用API。IPC Binder的概念起源于一家名为Be.Inc的公司，在Google之前就已经被Palm软件采用了。

　　2)Low Memory Killer 其实内核里已经有一个类似的功能，名称为oom killer(out of memory killer)。当内存不够的时候，该策略会试图结束一个进程。

　　3)Ashmem 匿名共享内存。该功能使得进程间能够共享大块的内存。比如说，系统可以使用Ashmem保存一些图标，多个应用程序可以访问这个共享内存来获取这些图标。Ashmem为内核提供了一种回收这些使用完的共享内存块的方法，如果某个进程试图访问这些已经被回收的内存块，它将会得到错误的返回值，以便它重新进行内存块分配和数据初始化。

　　4)RAM Console and Log Device 为了调试方便，Android添加了一个功能，使调试信息可以输入到一个内存块中。此外，Android还添加了一个独立的日志模块，这样用户空间的进程就能够读写日志消息，以及调试打印信息等。

　　5)Android Debug Bridge 嵌入式设备的调试的确比较麻烦，为了便于调试，Google设计了这个调试工具，可以简称为ADB，使用USB作为连接方式，ADB可以看做是连接Android设备和PC机的一套协议。

　　除了这些主要的功能之外，Android还增加了诸如 real-time clock、switch、timed GPIO等功能，所有这些改动和增加包含在以下28个文件之中。

　　1Chg drivers/Kconfig 进入配置文件

　　2Chg drivers/Makefile 添加switch，驱动等

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

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

　　5New drivers/android/alarm.c 系统硬件时钟和实时时钟管理

　　6New drivers/android/binder.c IPC机制(Binder)

　　7New drivers/android/logger.c Google的日志API

　　8New drivers/android/ram_console.c RAM控制台和日志设备方便调试 [1]

　　9New drivers/android/timed_gpio.c Google的GPIO定时驱动

　　10New drivers/switch/Kconfig 为GPIO添加配置选项

　　11New drivers/switch/Makefile 引入GPIO驱动

　　12New drivers/switch/switch_class.c

　　13New drivers/switch/switch_gpio.c

　　14Chg drivers/usb/gadget/Kconfig 添加ADB配置选项

　　15Chg drivers/usb/gadget/Makefile 编译ADB所需的配置选项

　　16New drivers/usb/gadget/android_adb.c ADB驱动

　　17New include/linux/android_aid.h 添加AIDs、INET、networking

　　18New include/linux/android_alarm.h 时钟功能设置

　　19New include/linux/android_timed_gpio.h GPIO结构体

　　20New include/linux/ashmem.h Android共享内存

　　21New include/linux/binder.h Binder IPC API定义

　　22New include/linux/logger.h Logger定义

　　23New include/linux/switch.h GPIO switch接口

　　24Chg mm/Makefile 添加ashmem.o

　　25New mm/ashmem.c 内存共享实现

　　26Chg drivers/misc/Kconfig 添加LOW_MEMORY_KILLER配置选项

　　27Chg drivers/misc/Makefile 添加lowmemorykiller.c

　　28New drivers/misc/lowmemorykiller.c 当内存过低时，选择并结束进程

　　6 、电源管理

　　电源管理(Power Management)对于移动设备来说相当重要，也是最为复杂和开发难度最高的一个功能。Google添加了一个新的电源管理系统，不包含原有的apm和dpm等。这项改动主要涉及以下5个文件：

　　1New include/linux/android_power.h 定义电源管理API

　　2New drivers/android/power.c 电源管理API实现

　　3Chg drivers/input/evdev.c 修改Android电源处理方式

　　4Chg fs/inotify_user.c 修改Android电源处理方式

　　5Chg kernel/power/process.c 修改Android电源处理方式

　　7、杂项

　　除了上述改动之外，还有一些小改动，如新增的额外调试功能、键盘背光控制、TCP 网络管理等，共涉及36个文件，如下所示。

　　1New Documentation/vm/pagemap.txt

　　2Chg arch/arm/Kconfig 添加HAVE_LATENCYTOP_SUPPORT和ARCH_GOLDFISH

　　3Chg arch/arm/kernel/process.c 添加dump_task_regs方法

　　4Chg arch/arm/kernel/signal.c 解决系统无法重新启动的问题

　　5Chg arch/arm/kernel/stacktrace.c 改进调试栈跟踪

　　6Chg arch/arm/mm/abort-ev6.S

　　7Chg drivers/char/Kconfig 添加Memory device driver和Goldfish TTY driver

　　8Chg drivers/char/mem.c 使编译结果输出到/dev/kmem and /dev/mem

　　9Chg drivers/leds/Kconfig 当CPU运行时打开LEDS，但是屏幕是关闭的

　　10Chg drivers/leds/Makefile 添加编译ledtrig-sleep.o

　　11New drivers/leds/ledtrig-sleep.c 睡眠(当关闭屏幕后CPU仍然运行)

　　12Chg drivers/rtc/class.c 修正实时时钟误差的Bug

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

　　14Chg fs/fat/inode.c

　　15Chg fs/proc/base.c 当内存不足时调整/proc文件

　　16Chg fs/proc/proc_misc.c 修正kpagecount_read和kpageflags_read返回的一些错误

　　17Chg fs/proc/task_mmu.c 简化add_to_pagemap中的错误检查

　　18Chg include/asm-arm/elf.h 添加ELF_CORE_COPY_TASK_REGS()宏调用dump_task_ regs(...)

　　19Chg include/linux/mm.h 添加shmem_set_file(...)函数原型

　　20Chg include/linux/msdos_fs.h 添加VFAT_IOCTL_GET_VOLUME_ID宏

　　21Chg kernel/hrtimer.c 修复run_hrtimer_pending错误

　　22Chg init/Kconfig 添加PANIC_TIMEOUT默认为0

　　23Chg kernel/panic.c 设置默认的panic_timeout：从kernel配置到PANIC_TIMEOUT

　　24Chg kernel/power/console.c 修复虚拟控制台的错误信息

　　25Chg kernel/printk.c 修复printk错误

　　26Chg mm/filemap.c 修正filemap_fault

　　27Chg mm/shmmem.c 重构shmem_zero_setup

　　28Chg mm/tiny-shmem.c 重构shmem_zero_setup

　　29Chg include/linux/sockios.h 添加SIOCKILLADDR控制

　　30Chg include/net/tcp.h 添加tcp_v4_nuke_addr函数

　　31Chg net/ipv4/Makefile 如果设置CONFIG_SYSFS，编译sysfs_net_ipv4

　　32Chg net/ipv4/af_inet.c 如果定义CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK，则添加安全检查

　　33Chg net/ipv4/devinet.c 添加SIOCKILLADDR

　　34Chg net/ipv4/sysfs_net_ipv4.c 控制TCP窗口长度

　　35Chg net/ipv4/tcp_ipv4.c 添加tcp_v4_nuke_addr函数

　　36Chg net/ipv6/af_inet6.c 如果定义CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK，则添加安全检查

　　上面这些看似简单，但是非常重要，当大家进行系统级应用开发和程序移植时都需要研究这些文件。对于每个文件的具体改动方式和实现，我们需要进一步查看Android的内核源代码，这是后面将要详细讲解的内容。

　　为了调试方便，Android 添加了一个功能，使得调试信息可以输入到一个内存块中。此外， Android 添加了一个独立的日志模块，这样用户空间的进程能够读写日志消息，调试打印信息等。

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