今天，簡單講講android的內核態的知識。

一。內核態(Kernel Mode)與用戶態(User Mode)?

內核態: CPU可以訪問內存所有數據, 包括外圍設備, 例如硬盤, 網卡. CPU也可以將自己從一個程序切換到另一個程序

用戶態: 只能受限的訪問內存, 且不允許訪問外圍設備. 占用CPU的能力被剝奪, CPU資源可以被其他程序獲取

為什么要有用戶態和內核態

由于需要限制不同的程序之間的訪問能力, 防止他們獲取別的程序的內存數據, 或者獲取外圍設備的數據, 并發送到網絡, CPU劃分出兩個權限等級 -- 用戶態 和 內核態

用戶態與內核態的切換

所有用戶程序都是運行在用戶態的, 但是有時候程序確實需要做一些內核態的事情, 例如從硬盤讀取數據, 或者從鍵盤獲取輸入等. 而唯一可以做這些事情的就是操作系統, 所以此時程序就需要先操作系統請求以程序的名義來執行這些操作.

這時需要一個這樣的機制: 用戶態程序切換到內核態, 但是不能控制在內核態中執行的指令

這種機制叫系統調用, 在CPU中的實現稱之為陷阱指令(Trap Instruction)

他們的工作流程如下:

用戶態程序將一些數據值放在寄存器中, 或者使用參數創建一個堆棧(stack frame), 以此表明需要操作系統提供的服務.

用戶態程序執行陷阱指令

CPU切換到內核態, 并跳到位于內存指定位置的指令, 這些指令是操作系統的一部分, 他們具有內存保護, 不可被用戶態程序訪問

這些指令稱之為陷阱(trap)或者系統調用處理器(system call handler). 他們會讀取程序放入內存的數據參數, 并執行程序請求的服務

系統調用完成后, 操作系統會重置CPU為用戶態并返回系統調用的結果

二.Android系統和linux內核的關系詳解

雖然Android基于Linux內核，但是它與Linux之間還是有很大的差別，比如Android在Linux內核的基礎上添加了 自己所特有的驅動程序。下面我們就來分析一下它們之間究竟有什么關系? 一、Android為什么會選擇Linux 成熟的操作系統有很多，但是Android為什么選擇采用Linux內核呢?這就與Linux的一些特性有關了，這也是很多 教材反復講到的linux的重要特點。比如： 1、強大的內存管理和進程管理方案 2、基于權限的安全模式 3、支持共享庫 4、經過認證的驅動模型 5、Linux本身就是開源項目 更多關于上述特性的信息可以參考Linux 2.6版內核的官方文檔，這便于我們在后面的學習中更好地理解Android 所特有的功能特性。接下來分析Android與Linux的關系。其實實際上選擇linux內核的手機系統很多，記得前幾年 就見過三星的一款linux內核的手機，并且那款手機保持了linux系統的大部分特征，所以用起來感覺就像一個小巧 的linux系統。 二、Android對Linux的改動 原文作者說是“Android不是Linux”，關于這個觀點，要看讀者自己怎么看了，如果說Linux是說的內核，那 Android自然不是Linux。如果Linux是指Linux發行版，那Android當然是Linux，否則ubuntu，Fedora等都不是 linux了。 Android對linux系統的改動主要有以下幾個方面： 1.它沒有glibc支持 由于Android最初用于一些便攜的移動設備上，所以，可能出于效率等方面的考慮，Android并沒有采用glibc作為 C庫，而是Google自己開發了一套Bionic Libc來代替glibc。 2.它并不包括一整套標準的Linux使用程序 Android并沒有完全照搬Liunx系統的內核，除了修正部分Liunx的Bug之外，還增加了不少內容，比如：它基于ARM 構架增加的Gold-Fish平臺，以及yaffs2 FLASH文件系統（如果學習了嵌入式的話就會知道yaffs2 FLASH文件系 統已經在基于linux的很多嵌入式設備上采用了，技術已經非常成熟）等。 3.它沒有本地基于X服務的窗口系統 什么是本地窗口系統呢?本地窗口系統是指GNU/Linux上的X窗口系統，或者Mac OX X的Quartz等。不同的操作系統 的窗口系統可能不一樣，Android并沒有使用(也不需要使用)Linux的X窗口系統（對原作者的這個觀點不是很贊 同，原文章這一點放在第一條，并說“這是Android不是Linux的一個基本原因”，這個不敢茍同，由于作者 沒有 指明android用的什么顯示系統，我也不好說）。 4.Android專有的驅動程序 除了上面這些不同點之外，Android還對Linux設備驅動進行了增強，主要如下所示。 1)Android Binder 基于OpenBinder框架的一個驅動，用于提供 Android平臺的進程間通信(InterProcess Communication，IPC)功能。源代碼位于drivers/staging/android/binder.c。 2)Android電源管理(PM) 一個基于標準Linux電源管理系統的輕量級Android電源管理驅動，針對嵌入式設備做 了很多優化。源代碼位于： kernel/power/earlysuspend.c kernel/power/consoleearlysuspend.c kernel/power/fbearlysuspend.c kernel/power/wakelock.c kernel/power/userwakelock.c 3)低內存管理器(Low Memory Killer) 比Linux的標準的OOM(Out Of Memory)機制更加靈活，它可以根據需要 殺死進程以釋放需要的內存。源代碼位于 drivers/staging/ android/lowmemorykiller.c。 4)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。源代碼位于 mm/ashmem.c。 5)Android PMEM(Physical) PMEM用于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。源代碼位于drivers/misc/pmem.c。 6)Android Logger 一個輕量級的日志設備，用于抓取Android系統的各種日志。源代碼位于 drivers/staging/android/logger.c。 7)Android Alarm 提供了一個定時器，用于把設備從睡眠狀態喚醒，同時它還提供了一個即使在設備睡眠時也會 運行的時鐘基準。源代碼位于drivers/rtc/alarm.c。 8)USB Gadget驅動 一個基于標準 Linux USB gadget驅動框架的設備驅動，Android的USB驅動是基于gaeget框 架的。源代碼位于drivers/usb/gadget/。 9)Android 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 里，它是一個基于RAM的Buffer。源代碼位于drivers/staging/android / ram_console.c。 10)Android timed device 提供了對設備進行定時控制的功能，目前支持vibrator和LED設備。源代碼位于 drivers/staging/android /timed_output.c(timed_gpio.c)。 11)Yaffs2 文件系統 Android采用Yaffs2作為MTD nand flash文件系統，源代碼位于fs/yaffs2/目錄下。 Yaffs2是一個快速穩定的應用于NAND和NOR Flash的跨平臺的嵌入式設備文件系統，同其他Flash文件系統相比， Yaffs2能使用更小的內存來保存其運行狀態，因此它占用內存小。Yaffs2的垃圾回收非常簡單而且快速，因此能表 現出更好的性能。Yaffs2在大容量的NAND Flash上的性能表現尤為突出，非常適合大容量的Flash存儲。 上面這些要點足以說明Android不是Linux。學習應用Android一般圍繞Android的這些特有的部分展開，建議大家先復習一下Linux內核的基本知識。在具體學習之前，先來總體瀏覽一下 Android對Linux內核進行了哪些改動，在移植時就需要對這些改動加以調整

android 內核態就講完了。

就這么簡單。



總結

以上是生活随笔為你收集整理的android 内核态的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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