Android层次化安全架构及核心组件概览
Android作为一个移动设备的平台,其软件层次结构包括了一个操作系统(OS),中间件(MiddleWare)和应用程序(Application)。根据Android的软件框图,其软件层次结构自下而上分为以下几个层次:
- 操作系统层(OS)
- 各种库(Libraries)和Android 运行环境(RunTime)
- 应用程序框架(ApplicationFramework)
- 应用程序(Application)以下分别介绍Android各个层次的软件的重点及其相关技术:(1)操作系统层(OS)Android使用Linux 2.6作为操作系统,Linux 2.6是一种标准的技术,Linux也是一个开放的操作系统。Android对操作系统的使用包括核心和驱动程序两部分,Android的Linux核心为标准的Linux 2.6内核,Android更多的是需要一些与移动设备相关的驱动程序。主要的驱动如下所示:
- 显示驱动(DisplayDriver):常用基于Linux的帧缓冲(Frame Buffer)驱动
- Flash内存驱动(FlashMemory Driver)
- 照相机驱动(CameraDriver):常用基于Linux的v4l(Video for)驱动。
- 音频驱动(AudioDriver):常用基于ALSA(Advanced Linux Sound Architecture,高级Linux声音体系)驱动
- WiFi驱动(CameraDriver):基于IEEE 802.11标准的驱动程序
- 键盘驱动(KeyBoardDriver)
- 蓝牙驱动(BluetoothDriver)
- BinderIPC驱动:Andoid一个特殊的驱动程序,具有单独的设备节点,提供进程间通讯的功能。
- PowerManagement(能源管理)( 2)各种库(Libraries)和Android 运行环境(RunTime)本层次对应一般嵌入式系统,相当于中间件层次。Android的本层次分成两个部分一个是各种库,另一个是Android 运行环境。本层的内容大多是使用C++实现的。 在其中,各种库包括:
- C库:C语言的标准库,这也是系统中一个最为底层的库,C库是通过Linux的系统调用来实现。
- 多媒体框架(MediaFrameword):这部分内容是Android多媒体的核心部分,基于PacketVideo(即PV)的OpenCORE,从功能上本库一共分为两大部分,一个部分是音频、视频的回放(PlayBack),另一部分是则是音视频的纪录(Recorder)。
- SGL:2D图像引擎。
- SSL:即SecureSocket Layer位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间,为数据通讯提供安全支持。
- OpenGL ES 1.0 :本部分提供了对3D的支持。
- 界面管理工具(Surface Management):本部分提供了对管理显示子系统等功能。
- SQLite:一个通用的嵌入式数据库
- WebKit:网络浏览器的核心
- FreeType:位图和矢量字体的功能。Android 的各种库一般是以系统中间件的形式提供的,它们均有的一个显著特点就是与移动设备的平台的应用密切相关。 Android 运行环境主要指的虚拟机技术——Dalvik。Dalvik虚拟机和一般Java虚拟机(Java VM)不同,它执行的不是Java标准的字节码(bytecode )而是Dalvik可执行格式(.dex)中执行文件。在执行的过程中,每一个应用程序即一个进程(Linux的一个Process)。 二者最大的区别在于Java VM是以基于栈的虚拟机(Stack-based),而Dalvik是基于寄存器的虚拟机(Register-based)。显然,后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化,这更适合移动设备的特点。(3)应用程序框架(ApplicationFramework)Android的应用程序框架为应用程序层的开发者提供APIs,它实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是以JAVA构建的,因此本层次提供的首先包含了UI程序中所需要的各种控件:例如: Views (视图组件)包括 lists(列表), grids(栅格), textboxes(文本框), buttons(按钮)等,甚至一个嵌入式的Web浏览器。一个Android的应用程序可以利用应用程序框架中的以下几个部分: Activity(活动)、Broadcast IntentReceiver (广播意图接收者)、Service (服务)、Content Provider (内容提供者)。(4)应用程序(Application)Android的应用程序主要是用户界面(UserInterface),通常以JAVA程序编写,其中还可以包含各种资源文件(放置在res目录中)。JAVA程序及相关资源经过编译后,将生成一个APK包。Android本身提供了主屏幕(Home),联系人(Contact),电话(Phone),浏览器(Browsers)等众多的核心应用。同时应用程序的开发者还可以使用应用程序框架层的API实现自己的程序。
图2 Android各组件关系图
摘自 卓越始于足下博客
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