Android 系统架构

Android 使用 Linux 内核实现调度、进程隔离、设备驱动、网络和文件系统，但提供自己的原生库、运行时、框架和应用模型。Bionic 是 Android 的 C 库。ART 执行 DEX 字节码，而 Binder 提供主要的跨进程 RPC 机制。

运行时和进程创建 #

构建工具将 Java 或 Kotlin 源代码编译为类文件，然后将其转换为 DEX 代码。APK 或应用包交付拆分会对 DEX、资源、原生库、签名元数据和清单进行打包。ART 会根据设备和配置文件状态，适当地编译或解释 DEX；APK 并不只是一个可执行 JAR。

init 是 Android 的 PID 1 进程。它挂载早期文件系统、应用策略、启动原生服务并启动 Zygote。Zygote 预加载常用的运行时类和资源，然后根据系统请求 fork 应用进程。fork 模型会在任一进程写入页面之前共享这些页面，从而降低应用启动成本。

应用隔离和 Binder #

安装软件包时通常会分配一个独立的 Linux UID。文件所有权和内核凭据隔离应用私有文件，而 SELinux 会对进程、文件、服务和 Binder 调用应用强制访问控制策略。除内核控制之外，框架和服务边界也会检查权限。

在另一个软件包中启动的应用组件会在目标软件包的进程中运行。Binder 会将事务传递到该进程，并携带调用方身份以进行权限检查。Binder 对象引用是具备生命周期和权限语义的能力；导出的组件或服务必须验证所有由调用方控制的参数。

系统分区和更新 #

现代设备会将操作系统映像划分为逻辑分区，这些分区通常为只读：

Mount	Purpose
`/system`	核心框架、运行时和平台应用
`/system_ext`	具有平台特定生命周期的系统扩展
`/product`	产品和 OEM 定制
`/vendor`	硬件供应商库、HAL 和配置
`/odm`	设备特定的供应商覆盖层和配置
`/vendor_dlkm`, `/system_dlkm`	可动态加载的内核模块
`/data`	按设备和用户划分的可写应用数据
`/metadata`	加密和启动服务所需的元数据

动态分区会将逻辑分区置于物理 super 分区中。dm-5 等 Device-mapper 名称表示这些逻辑块设备。报告容量接近满载的只读映像通常是不变的文件系统映像，并不表示用户数据存储空间已耗尽。

Verified Boot 为启动过程和已验证分区建立信任链。A/B 更新会写入非活动槽位，并在验证后选择该槽位；如果新槽位无法启动，则可以回滚。

APEX 和原生接口 #

APEX 软件包交付选定的底层平台模块，包括 ART 和 Conscrypt。Android 会在启动早期验证并将 APEX 映像挂载到 /apex 下；稳定路径会公开活动版本。供应商接口和硬件抽象层按照特定 Android 版本的兼容性规则，将框架版本与供应商实现分离。

可写存储和挂载命名空间 #

/data 是主要的可写分区。基于文件的加密会区分设备加密存储和凭据加密存储：前者在用户解锁前即可使用，后者在用户解锁后可用。每个用户的路径包括 /data/user/0 和 /data/user_de/0。

模拟共享存储通过 /storage/emulated/0 等路径公开，并由 /data/media 下的私有存储提供支持。FUSE 和挂载命名空间为每个应用和用户提供适当的视图，并强制执行分区存储访问规则。/storage/self/primary 会解析为进程的主共享存储视图；代码应使用平台存储 API，而不是硬编码实现路径。

proc、sysfs、binderfs、selinuxfs、cgroupfs 和 tracefs 等伪文件系统公开的是内核接口，而不是持久文件。mount 列表与设备、版本和进程命名空间相关，因此应视为诊断证据，而不是可移植的文件系统契约。