Структура операционной системы андроид. Разделы внутренней памяти ROM Android - проясним наболевшее о разметке системной памяти. Файловая система Android

06.02.2019

По умолчанию Google не оснащает девайсы под управлением Android полноценным файловым менеджером, поскольку это противоречит политике компании. Доступ к различным файлам осуществляется с помощью соответствующих приложений – фото, видео, текстовый редактор и т. д. Но рано или поздно необходимость доступа непосредственно к файлам всё же возникает.

Работа со структурой папок и файлов в Android.

В какой папке находятся контакты и другие данные на Android? Формат файловой системы Android не похож на . Вот как организована внутренняя память здесь:

Память устройства – это память, с которой вы будете работать. Здесь вы сможете использовать и изменять любые файлы. Как проводник Windows или Mac. Здесь хранятся данные некоторых приложений – фотографии, видео, кэш игр или интернет-браузера и т. д.
SD-карта – на многих устройствах Android также есть слоты для SD-карт. Вы можете подключить SD-карту к компьютеру или другому устройству, загрузить на неё файлы и затем вставить в смартфон. Если вы используете устройство на Marshmallow и SD-карту, отформатированную для использования в качестве внутреннего накопителя, она не будет отображаться в файловом менеджере отдельно, а вместо этого станет частью вашего устройства.
Root – в Android есть специальная корневая папка, в которой хранятся данные , конфиденциальная информация и т. д. Большинство файловых менеджеров не могут вносить здесь изменения из соображений безопасности. Если только у вас нет доступа root и файлового менеджера, способного его использовать. Получение root и доступ к системным данным требуют знаний об устройстве системы и назначении её компонентов, поэтому новичкам лучше не рисковать.

Все фотографии с камеры телефона сохраняются в этой папке, как и на других цифровых камерах. Они отображаются в утилитах «Галерея» или «Фото», но физически находятся здесь. Это касается и хранения видеофайлов.
Bluetooth – говорит само за себя;
Download. Здесь располагаются загрузки браузера. Их можно свободно изменять, удалять или перемещать. Скачанные файлы можно экспортировать на любой накопитель.
Movies, Music, Pictures, Ringtones, Video. Это папки, предназначенные для хранения ваших личных медиафайлов. Необходимы для быстрого доступа и синхронизации Android-смартфона с ПК.
папка System хранит все системные настройки и данные всех приложений смартфона.

Вы можете просматривать эти папки из любого файлового менеджера. Один щелчок по файлу отобразит список установленных приложений, которые его поддерживают. Вы можете работать с хранящимися здесь данными напрямую, открывая их как на ПК.

Как управлять файлами и использовать файловую систему на Android

Прозрачность и функциональность файловой системы Android является одним из её преимуществ перед iOS. Она позволяет вам легко работать с файлами, открывая их в любом приложении… если вы знаете, как это сделать и куда устанавливаются новые приложения. Android по умолчанию оснащён портированным файловым менеджером. Некоторые производители предварительно устанавливают собственные, более мощные утилиты. В противном случае для полноценного управления файловой структурой Android понадобится стороннее приложение. Вот что вам нужно знать.

Как получить доступ к встроенному файловому менеджеру Android

В устройствах Android 6.x (Marshmallow) или новее есть встроенный файловый менеджер, он просто скрыт в настройках. Откройте Настройки-Память-Другое, и вы получите полный список всех файлов и папок в памяти смартфона. Приложение также можно вывести отдельным ярлыком на рабочий экран. В версии Nougat Android 7 файловый менеджер является частью приложения «Загрузки», но по сути это одно и то же. Здесь отображаются определённые типы файлов, такие как изображения, видео, музыка и загрузки. Чтобы получить доступ к полной файловой системе телефона, зайдите в Настройки-Память-Другое.

Сторонний менеджер

Но встроенный менеджер довольно слаб по сравнению с некоторыми вариантами, доступными в Google Play. Для более эффективного управления файлами установите один из доступных файловых менеджеров. Solid Explorer – один из самых популярных файловых менеджеров в Play Market. Он имеет мощные встроенные функции, такие как доступ к облачной учётной записи и двух окон в ландшафтном режиме (на любом устройстве!). Хорошо работает поддержка клиентов и часто выходят обновления. Через 2 недели бесплатная пробная версия закончится, и за дальнейшее использование придётся заплатить 2 доллара.

ES File Explorer – один из лучших root-файл менеджеров, доступных в Google Play Store. Одной из основных особенностей утилиты является использование Корзины, где хранятся недавно удалённые данные. Это бесплатное приложение не только содержит все основные функции управления файлами, но также имеет возможность управлять любыми приложениями на рутированном смартфоне. Возможности утилиты:

доступ, сортировка, передача, переименование, копирование и вставка, удаление, резервное копирование или восстановление любых файлов и папок на устройствах Android с root;
сжимайте документы, распаковывайте сжатые данные;
зашифруйте данные паролем;
загрузите мультимедиа в облачные сервисы.

Root Browser File Manager – мощный и эффективный проводник с внушительным функционалом. Особенности:

Измените возможности доступа на смартфоне или других устройствах;
отправляйте файлы по отдельности или партиями;
создавайте папки и изменяйте их на своё усмотрение;
сделайте полную копию, удалите, переименуйте и даже переместите данные на другое устройство;
сохраните файлы в любом месте на устройстве.

File Manager + позволяет управлять файлами и папками на устройстве, NAS и в облачном сервисе. Управляйте файлами как в локальной папке, так и в облачном хранилище. Поддерживает все действия проводника, такие как просмотр, поиск, навигация по структуре папок, копировать/вставить, вырезать/удалить, переименовать, распаковывать и сортировать. Полный контроль над файлами мультимедиа, документами и APK. Доступ к удалённому или совместному хранилищу, например, к NAS и FTP-серверу. Проанализируйте локальное хранилище, чтобы удалить ненужные файлы.

Если вам необходим доступ к записям календаря или заметкам, необходимо отталкиваться от используемого приложения. Все файлы данных утилит находятся в папке /data/. В File Explorer от NextApp есть новые способы передачи файлов между Android и компьютером, встроена поддержка нескольких Windows, что позволяет одновременно просматривать два окна, а также поддержка большинства форматов файлов и документов, в которых хранятся приложения. Доступ к сетевому компьютеру, включая FTP, WebDAV и SMB. Просмотр аудиоконтента, плейлистов, альбомов и исполнителей.

Как добавить свои собственные мелодии и звуки уведомлений

Гибкая операционная система Android позволяет использовать множество настроек, и одним из наиболее популярных методов персонализировать свой смартфон является установка собственных мелодий и звуков уведомлений. Для этого сначала необходимо разобраться с файловой структурой и правильно определить место, где хранятся рингтоны.

Для начала вам нужно скачать мелодию звонка или звук уведомления прямо на ваше устройство Android или перенести её с компьютера на внутреннее хранилище. Android поддерживаются форматы MP3, M4A, WAV и OGG, поэтому практически любой аудиофайл, который вы можете скачать, будет работать.

Шаг 2. Скопируйте звуковые файлы в соответствующую папку

После того, как вы загрузили звуковой файл, вам нужно переместить его в нужную папку. Здесь необходимо использовать сторонний файловый менеджер. Рассмотрим процедуру на примере ES File Explorer. После установки проводника откройте его и перейдите в папку «Download» во внутренней памяти или на SD-карте (в зависимости от настроек девайса). Выделите файл длинным нажатием, затем в меню нажмите Вырезать. Нажмите кнопку «Назад» один раз, чтобы вернуться в предыдущий каталог. Здесь откройте папку Ringtones, затем нажмите «Вставить». Если на вашем устройстве нет папки «Ringtones», просто создайте её.

Шаг 3. Перезагрузите смартфон

После переноса рингтона в нужную папку перезагрузите телефон или планшет, чтобы Android мог увидеть файл. Откройте «Настройки» и перейдите к «Звук и уведомление». Выберите «Рингтон» или «Мелодия уведомления по умолчанию», найдите в списке стандартных сигналов свой и установите его в качестве мелодии звонка. Если вы используете SD-карту, получить доступ к каталогу Android можно также и через cardreader и ПК. При этом могут обнаружиться новые каталоги, которые не отображаются в проводнике Android. Тем более в том случае, если вы используете одну и ту же SD-карту на нескольких устройствах.

В какой папке находятся контакты и другие данные

Доступ к этим документам можно получить только и стороннего файлового менеджера. Файл с контактами называется contacts.db или contacts2.db, и располагается по пути:

/data/data/com.android.providers.contacts/databases/

Это файл базы данных, поэтому углубляться в его редактирование не стоит. Чтобы экспортировать контакты в файл и сохранить его на карте памяти или ПК, воспользуйтесь встроенными инструментами. Откройте «Контакты», затем «Меню», выберите «Экспорт» и отметьте нужные контакты, затем выберите «Экспорт на карту памяти» и нажмите ОК. В папке storage/sdcard1 появится документ с расширением.vcf. перенесите его на другое устройство или ПК. Чтобы восстановить контакты, зайдите в меню «Контакты», выберите «Импорт из внутренней памяти». Укажите путь, по которому хранятся контакты на вашем Android и дождитесь окончания копирования.

Текстовые сообщения и MMS также хранятся в паке data:

/data/data/com.android.providers.telephony/ databases/mmssms.db

Для их сохранения или переноса на другой девайс понадобится специальное ПО. Например, SMS Backup & Restore или другое подобное. Такой софт работает по одному принципу – запустите утилиту – Backup SMS – укажите путь для сохранения и дождитесь окончания операции. После этого скопируйте файл на ПК или другое устройство. Восстановить SMS можно с помощью той же утилиты. Выберите Restore SMS, укажите путь где хранятся смс и дождитесь окончания восстановления.

Управление данными и файлами в Android напоминает навигацию по каталогам Windows или Linux. Только здесь необходимо получить специальные разрешения на изменение системных данных – root-права.

В этой серии статей я расскажу о внутреннем устройстве Android - о процессе загрузки, о содержимом файловой системы, о Binder и Android Runtime, о том, из чего состоят, как устанавливаются, запускаются, работают и взаимодействуют между собой приложения, об Android Framework, и о том, как в Android обеспечивается безопасность.

Статьи серии:

Как работает Android, часть 1

Немного фактов

Android - самая популярная операционная система и платформа для приложений, насчитывающая больше двух миллиардов активных пользователей. На ней работают совершенно разные устройства, от «интернета вещей» и умных часов до телевизоров, ноутбуков и автомобилей, но чаще всего Android используют на смартфонах и планшетах.

Android - свободный и открытый проект. Большинство исходного кода (который можно найти на ) распространяется под свободной лицензией Apache 2.0.

Компания Android Inc. была основана в 2003 году и в 2005 году куплена Google. Публичная бета Android вышла в 2007 году, а первая стабильная версия - в 2008, с тех пор мажорные релизы выходят примерно раз в год. Последняя на момент написания стабильная версия Android - 7.1.2 Nougat.

Android is Linux

По поводу такой формулировки было много споров, так что сразу поясню, что именно я имею в виду под этой фразой: Android основан на ядре Linux, но значительно отличается от большинства других Linux-систем.

Среди исходной команды разработчиков Android был Robert Love, один из самых известных разработчиков ядра Linux, да и сейчас компания Google остаётся одним из самых активных контрибьюторов в ядро, поэтому неудивительно, что Android построен на основе Linux.

Как и в других Linux-системах, ядро Linux обеспечивает такие низкоуровневые вещи, как управление памятью, защиту данных, поддержку мультипроцессности и многопоточности. Но - за несколькими исключениями - вы не найдёте в Android других привычных компонентов GNU/Linux-систем: здесь нет ничего от проекта GNU, не используется X.Org, ни даже systemd. Все эти компоненты заменены аналогами, более приспособленными для использования в условиях ограниченной памяти, низкой скорости процессора и минимального потребления энергии - таким образом, Android больше похож на встраиваемую (embedded) Linux-систему, чем на GNU/Linux.

Другая причина того, что в Android не используется софт от GNU - известная политика «no GPL in userspace»:

We are sometimes asked why Apache Software License 2.0 is the preferred license for Android. For userspace (that is, non-kernel) software, we do in fact prefer ASL 2.0 (and similar licenses like BSD, MIT, etc.) over other licenses such as LGPL.
Android is about freedom and choice. The purpose of Android is promote openness in the mobile world, and we don’t believe it’s possible to predict or dictate all the uses to which people will want to put our software. So, while we encourage everyone to make devices that are open and modifiable, we don’t believe it is our place to force them to do so. Using LGPL libraries would often force them to do just that.

Само ядро Linux в Android тоже немного модифицировано: было добавлено несколько небольших компонентов, в том числе ashmem (anonymous shared memory), Binder driver (часть большого и важного фреймворка Binder, о котором я расскажу ниже), wakelocks (управление спящим режимом) и low memory killer. Исходно они представляли собой патчи к ядру, но их код был довольно быстро добавлен назад в upstream-ядро. Тем не менее, вы не найдёте их в «обычном линуксе»: большинство других дистрибутивов отключают эти компоненты при сборке.

В качестве libc (стандартной библиотеки языка C) в Android используется не GNU C library (glibc), а собственная минималистичная реализация под названием , оптимизированная для встраиваемых (embedded) систем - она значительно быстрее, меньше и менее требовательна к памяти, чем glibc, которая обросла множеством слоёв совместимости.

В Android есть оболочка командной строки (shell) и множество стандартных для Unix-подобных систем команд/программ. Во встраиваемых системах для этого обычно используется пакет Busybox , реализующий функциональность многих команд в одном исполняемом файле; в Android используется его аналог под названием Toybox . Как и в «обычных» дистрибутивах Linux (и в отличие от встраиваемых систем), основным способом взаимодействия с системой является графический интерфейс, а не командная строка. Тем не менее, «добраться» до командной строки очень просто - достаточно запустить приложение-эмулятор терминала. По умолчанию он обычно не установлен, но его легко, например, скачать из Play Store (Terminal Emulator for Android , Material Terminal , Termux). Во многих «продвинутых» дистрибутивах Android - таких, как LineageOS (бывший CyanogenMod) - эмулятор терминала предустановлен.

Второй вариант - подключиться к Android-устройству с компьютера через Android Debug Bridge (adb). Это очень похоже на подключение через SSH:

user@desktop-linux$ adb shell android$ uname Linux

Из других знакомых компонентов в Android используются библиотека FreeType (для отображения текста), графические API OpenGL ES , EGL и Vulkan , а также легковесная СУБД SQLite .

Кроме того, раньше для реализации WebView использовался браузерный движок WebKit , но начиная с версии 7.0 вместо этого используется установленное приложение Chrome (или другое; список приложений, которым разрешено выступать в качестве WebView provider, конфигурируется на этапе компиляции системы). Внутри себя Chrome тоже использует основанный на WebKit движок Blink , но в отличие от системной библиотеки, Chrome обновляется через Play Store - таким образом, все приложения, использующие WebView, автоматически получают последние улучшения и исправления уязвимостей.

It’s all about apps

Как легко заметить, использование Android принципиально отличается от использования «обычного Linux» - вам не нужно открывать и закрывать приложения, вы просто переключаетесь между ними, как будто все приложения запущены всегда. Действительно, одна из уникальных особенностей Android - в том, что приложения не контролируют напрямую процесс, в котором они запущены. Давайте поговорим об этом подробнее.

Основная единица в Unix-подобных системах - процесс. И низкоуровневые системные сервисы, и отдельные команды в shell’е, и графические приложения - это процессы. В большинстве случаев процесс представляет собой чёрный ящик для остальной системы - другие компоненты системы не знают и не заботятся о его состоянии. Процесс начинает выполняться с вызова функции main() (на самом деле _start), и дальше реализует какую-то свою логику, взаимодействуя с остальной системой через системные вызовы и простейшее межпроцессное общение (IPC).

Поскольку Android тоже Unix-подобен, всё это верно и для него, но в то время как низкоуровневые части - на уровне Unix - оперируют понятием процесса, на более высоком уровне - уровне Android Framework - основной единицей является приложение . Приложение - не чёрный ящик: оно состоит из отдельных компонентов, хорошо известных остальной системе.

У приложений Android нет функции main() , нет одной точки входа. Вообще, Android максимально абстрагирует понятие приложение запущено как от пользователя, так и от разработчика. Конечно, процесс приложения нужно запускать и останавливать, но Android делает это автоматически (подробнее я расскажу об этом в следующих статьях). Разработчику предлагается реализовать несколько отдельных компонентов, каждый из которых обладает своим собственным жизненным циклом.

In Android, however, we explicitly decided we were not going to have a main() function, because we needed to give the platform more control over how an app runs. In particular, we wanted to build a system where the user never needed to think about starting and stopping apps, but rather the system took care of this for them… so the system had to have some more information about what is going on inside of each app, and be able to launch apps in various well-defined ways whenever it is needed even if it currently isn’t running.

Для реализации такой системы нужно, чтобы приложения имели возможность общатся друг с другом и с системными сервисами - другими словами, нужен очень продвинутый и быстрый механизм IPC.

Этот механизм - Binder.

Binder

Binder - это платформа для быстрого, удобного и объектно-ориентированного межпроцессного взаимодействия.

Разработка Binder началась в Be Inc. (для BeOS), затем он был портирован на Linux и открыт. Основной разработчик Binder, Dianne Hackborn, была и остаётся одним из основных разработчиков Android. За время разработки Android Binder был полностью переписан.

Binder работает не поверх System V IPC (которое даже не поддерживается в bionic), а использует свой небольшой модуль ядра, взаимодействие с которым из userspace происходит через системные вызовы (в основном ioctl) на «виртуальном устройстве» /dev/binder . Со стороны userspace низкоуровневая работа с Binder, в том числе взаимодействие с /dev/binder и marshalling/unmarshalling данных, реализована в библиотеке .

Низкоуровневые части Binder оперируют в терминах объектов, которые могут пересылаться между процессами. При этом используется подсчёт ссылок (reference-counting) для автоматического освобождения неиспользуемых общих ресурсов и уведомление о завершении удалённого процесса (link-to-death) для освобождения ресурсов внутри процесса.

Высокоуровневые части Binder работают в терминах интерфейсов, сервисов и прокси-объектов. Описание интерфейса, предоставляемого программой другим программам, записывается на специальном языке AIDL (Android Interface Definition Language), внешне очень похожем на объявление интерфейсов в Java. По этому описанию автоматически генерируется настоящий Java-интерфейс, который потом может использоваться и клиентами, и самим сервисом. Кроме того, по.aidl -файлу автоматически генерируются два специальных класса: Proxy (для использования со стороны клиента) и Stub (со стороны сервиса), реализующие этот интерфейс.

Для Java-кода в процессе-клиенте прокси-объект выглядит как обычный Java-объект, который реализует наш интерфейс, и этот код может просто вызывать его методы. При этом сгенерированная реализация прокси-объекта автоматически сериализует переданные аргументы, общается с процессом-сервисом через libbinder, десериализует переданный назад результат вызова и возвращает его из Java-метода.

В этой статье я попробую рассмотреть безопасность чуть-чуть повыше ядра, а именно: как работает безопасность в Native user space. Мы коснемся темы процесса загрузки операционной системы и рассмотрим структуру файловой системы Android. Как я уже говорил, я не очень силен в Linux, поэтому если заметите неточности, то исправляйте - меня научите и статью улучшите. Так как эта тема довольно обширная, я решил разбить её на две части. В первой части мы рассмотрим процесс загрузки операционной системы и особенности файловой системы. Всем кому интересно, добро пожаловать!

Список статей

Здесь собраны ссылки на мои статьи из этой темы:

Основы безопасности операционной системы Android. Уровень ядра
Основы безопасности операционной системы Android. Native user space, ч.1
Основы безопасности операционной системы Android. Native user space, ч.2
Основы безопасности операционной системы Android. Безопасность на уровне Application Framework. Binder IPC

Что подразумевается под Native user space

Под Native user space подразумеваются все компоненты пространства пользователя, которые выполняются вне Dalvik Virtual Machine, и которые не являются частью Linux kernel.

Файловая система Android

Для начала давайте рассмотрим структуру файловой системы Android. Хотя Android и базируется на Linux kernel, привычную нашему глазу структуру файловой системы мы здесь не увидим. Давайте запустим эмулятор и посмотрим, что у нас есть. Для этого выполним комманду:

Adb shell ls -al
В моем терминале для эмулятора на Android 4.2 я вижу следующий результат:

Drwxr-xr-x root root 2013-04-10 08:13 acct drwxrwx--- system cache 2013-04-10 08:13 cache dr-x------ root root 2013-04-10 08:13 config lrwxrwxrwx root root 2013-04-10 08:13 d -> /sys/kernel/debug drwxrwx--x system system 2013-04-10 08:14 data -rw-r--r-- root root 116 1970-01-01 00:00 default.prop drwxr-xr-x root root 2013-04-10 08:13 dev lrwxrwxrwx root root 2013-04-10 08:13 etc -> /system/etc -rwxr-x--- root root 244536 1970-01-01 00:00 init -rwxr-x--- root root 2487 1970-01-01 00:00 init.goldfish.rc -rwxr-x--- root root 18247 1970-01-01 00:00 init.rc -rwxr-x--- root root 1795 1970-01-01 00:00 init.trace.rc -rwxr-x--- root root 3915 1970-01-01 00:00 init.usb.rc drwxrwxr-x root system 2013-04-10 08:13 mnt dr-xr-xr-x root root 2013-04-10 08:13 proc drwx------ root root 2012-11-15 05:31 root drwxr-x--- root root 1970-01-01 00:00 sbin lrwxrwxrwx root root 2013-04-10 08:13 sdcard -> /mnt/sdcard d---r-x--- root sdcard_r 2013-04-10 08:13 storage drwxr-xr-x root root 2013-04-10 08:13 sys drwxr-xr-x root root 2012-12-31 03:20 system -rw-r--r-- root root 272 1970-01-01 00:00 ueventd.goldfish.rc -rw-r--r-- root root 4024 1970-01-01 00:00 ueventd.rc lrwxrwxrwx root root 2013-04-10 08:13 vendor -> /system/vendor
Я отмечу здесь только главные директории и те, которые нам пригодятся в будущем. В Интернете можно найти описание и предназаначение других директорий. Можно заметить, что некоторые директории такие же, как и в Linux, например, /dev , /proc , /sys , /mnt , /etc И их предназначение в основном такое же, как и в Linux. Кстати, отметьте, что мы не видим /bin и /lib директорий. Где они скрылись, я расскажу чуть позже.

C другой стороны можно заметить директории, которых в Linux вообще нет. Среди них нас интересуют /data , /system , /cache , /init , /init.rc Давайте рассмотрим их назначение поподробнее.
/system Это главная директория, где хранятся неизменяемые компоненты Android системы. Если проводить аналогию, то эта папка похожа на папку C:\windows\ , доступную только для чтения. Т.е. изменять данные в этой директории мы не можем. Как раз здесь можно найти директории /bin и /lib , где хранятся различные исполняемые файлы и shared libraries. Кроме того, здесь же лежат системные приложения, которые встроены в операционку и которые, по умолчанию, нельзя удалить. Содержимое этой директории формируется во время компиляции операционной системы.
/data Т.к. /system у нас доступна только для чтения, то должна быть директория где хранятся изменяемые данные. /data как раз ею и является. Например, в эту директорию в /data/app сохраняются apk файлы устанавливаемых приложений, а в /data/data хранятся их данные (эту директорию мы подробно рассматривали в прошлой статье).
/cache Это просто временное хранилище. Также в эту директорию сохраняются, а потом из неё запускаются системные обновления.

Чтобы понять, что такое /init файл и для чего нужны непонятные файлы с расширением *.rc, рассмотрим процесс загрузки системы.

Процесс загрузки Android

Давайте рассмотрим несколько шагов процесса загрузки операционной системы Android. Эта картинка взята из книги «Embedded Android», там же можно найти и более детальное описание. Хотя в целом я и понимаю процесс, но для меня это больше магия:)

CPU. Когда вы нажимаете на кнопку включения, на процессор вашего устройства начинает подаваться напряжение. Так как до этого момента процессор был выключен, и так как он не способен сохранять свое состояние без подачи напряжения, то сразу после старта он находится в некотором неинициализированном состоянии. В данном случае процессор считывает из своего специального регистра некоторый жестко зашитый адрес и начинает выполнять инструкции начиная с него. Чаще всего, этот адрес указывает на чип, в который зашит bootloader (загрузчик).
Bootloader. Bootloader инициализирует RAM и загружает в неё Linux kernel. Кроме того Bootloader создает RAMdisk.
Linux kernel. Ядро инициализирует различные подсистемы, встроенные драйвера и монтирует root filesystem (корневую файловую систему). После этого ядро может запускать первую программу.
На этом магия заканчивается и дальше всё становится более-менее понятно.

Init

Первой программой в случае Android является init . Исполняемый файл находится в корневой директории (/init ). Именно эту программу стартует ядро после своей загрузки. Её исходники находятся в папке Давайте в них слегка покопаемся. Нас интересует :

Int main(int argc, char **argv) { ... /* clear the umask */ umask(0); /* Get the basic filesystem setup we need put * together in the initramdisk on / and then we will * let the rc file figure out the rest. */ mkdir("/dev", 0755); mkdir("/proc", 0755); mkdir("/sys", 0755); mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755"); mkdir("/dev/pts", 0755); mkdir("/dev/socket", 0755); mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL); mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL); mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL); ... init_parse_config_file("/init.rc"); ... }
Вначале мы создаем и монтируем некоторые необходимые для работы директории, а потом парсим файл /init.rc и выполняем то, что распарсили. Формат /init.rc файла очень хорошо описан в , там же можно найти и пример. Если кратко, то этот файл представляет собой набор actions (секций - именнованная последовательность комманд). Каждая последовательность команд срабатывает по определенному trigger (триггеру). Например, следующая последовательно - это action, в которой trigger - это fs, а последовательность команд - это набор mount команд:

Исходный файл /init.rc находится в Давайте рассмотрим некоторые основные его части, хотя я вам очень советую просмотреть его полность. После этого многие вещи вам должны стать понятны. Итак, начинается наш файл следующими строками:

Import /init.usb.rc import /init.${ro.hardware}.rc import /init.trace.rc
Они означают, что кроме init.rc файла нужно также импортировать настройки из файлов init.usb.rc , init.trace.rc и из файла с непонятным именем init.${ro.hardware}.rc Впрочем, ${ro.hardware} - это просто переменная, значение которая определяет тип железа. В случае эмулятора, её значение, например, - goldfish . Далее определяются переменные окружения:

On init ... # setup the global environment export PATH /sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin export LD_LIBRARY_PATH /vendor/lib:/system/lib export ANDROID_BOOTLOGO 1 export ANDROID_ROOT /system export ANDROID_ASSETS /system/app export ANDROID_DATA /data export ANDROID_STORAGE /storage export ASEC_MOUNTPOINT /mnt/asec export LOOP_MOUNTPOINT /mnt/obb export BOOTCLASSPATH /system/framework/core.jar:/system/framework/okhttp.jar:/system/framework/core-junit.jar:/system/framework/bouncycastle.jar:/system/framework/ext.jar:/system/framework/framework.jar:/system/framework/telephony-common.jar:/system/framework/mms-common.jar:/system/framework/android.policy.jar:/system/framework/services.jar:/system/framework/apache-xml.jar ...
После этого происходит инициализация переменных, необходимых для работы устройства. Если вас заинтересует эта тема, то вы легко найдете информацию о той или иной комманде. Давайте подробно рассмотрим следующий блок (который я уже приводил в этой статье):

On fs # mount mtd partitions # Mount /system rw first to give the filesystem a chance to save a checkpoint mount yaffs2 mtd@system /system mount yaffs2 mtd@system /system ro remount mount yaffs2 mtd@userdata /data nosuid nodev mount yaffs2 mtd@cache /cache nosuid nodev
MTD - Memory Technology Devices. Если в общих чертах, то MTD - это специальный чип с энергонезависимой (т.е. данные на этом чипе сохраняются после перезагрузки или выключения) flash-памятью (типа NOR или NAND), на который сохраняются образы дисков. В этой статье более подробно рассказывается об этом типе устройств, а также об ограничениях. Специально для этих разновидностей flash-памяти были разработаны специальные файловые системы, например, YAFFS. Одно из самых важных ограничений этих типов памяти заключается в том, что для того чтобы записать данные в сектор, куда уже записаны какие-то данные, вам надо полностью сначала стереть весь сектор. Поэтому производители стали переходить на новый тип блочной flash-памяти (eMMC), на которые можно поставить обычную ext4 файловую систему и избавиться от указанного ограничения. Т.к. я показываю пример init.rc файла для эмулятора, где вся работа эмулируется, то в нем по умолчанию используется файловая система YAFFS2 (думаю, что это пережитки прошлого, т.к. YAFFS2 использовалась для всех устройств до Android 2.2). В реальном устройстве (это как раз один из примеров, когда необходимо использовать init.rc файл для определенного железа) эти комманды будут перезаписаны. Например, в случае устройства herring (Google Nexus S), в файле эта секция выглядит следующим образом:

On fs mkdir /efs 0775 radio radio mount yaffs2 mtd@efs /efs noatime nosuid nodev chmod 770 /efs/bluetooth chmod 770 /efs/imei mount_all /fstab.herring ...
Где fstab.herring - это , содержимое которого выглядит следующим образом:

... /dev/block/platform/s3c-sdhci.0/by-name/system /system ext4 ro wait /dev/block/platform/s3c-sdhci.0/by-name/userdata /data ext4 noatime,nosuid,nodev,nomblk_io_submit,errors=panic wait,encryptable=/efs/userdata_footer
Как вы могли заметить, /system , /data , /cache - это просто mounting points (точки монтирования файловой системы), которые указывают либо на MTD устройства (в случае эмулятора), либо на блочные устройства (в случае настоящего устройства), куда записаны соответствующие дисковые образы (system.img, userdata.img и cache.img). Я не уверен, но думаю, что внутри смартфона находится один единственный чип с flash-памятью, разделенный на partitions (тома), в каждый из которых записан соответствующий образ. Этот чип с flash-памятью - то, что мы знаем под именем Internal storage (внутренняя память), объем которой - один из основных параметров смартфона.

Следует заметить, что /system смонтирован read-only (только для чтения). Это означает, что содержимое данного раздела не изменяется в процессе работы устройства, а только когда вы, например, обновляете систему на вашем устройстве (используя системные обновления).

Продолжим рассматривать наш init.rc . По триггеру post-fs-data формируется базовая структура файловой системы /data раздела. Там, в общем всё понятно - набор mkdir , chown , chmod команд.

Далее init.rc запускает несколько демонов. Если вернуться к рисунку в начале статьи, то они перечислены в блоке Native daemons. На этом мы пока остановимся. Как вы могли заметить из рисунка, я не полностью рассмотрел процесс загрузки операционной системы. Некоторые непокрытые этапы я рассмотрю в следующих статья.

Заключение

В следующей части я расскажу, откуда берутся образы system.img, userdata.img и cache.img и рассмотрю безопасность на уровне Native user space. Как всегда приветствуются исправления, дополнения, а так же предложения, о чем написать. И хотя у меня уже есть некоторый план, о чем писать в следующих статья, я готов его подкорректировать.

Здравствуйте друзья, я начинаю развивать рубрику, связанную со смартфонами, теперь уже полноценно. Теперь на сайте вы найдете кучу интересных статей про смартфоны на базе Android. Я максимально подробно построюсь донести до пользователей о новинках смартфонов, то есть будет много новостей. Упор, конечно, буду делать на создание материалов по работе с ОС. Так сказать, инструкция от А до Я. Пока что начну с самого простого, и напишу статейку о том, что такое это такое и какие у него достоинства и недостатки. Теперь переходим у сути.

Что такое ОС Android

Android – это операционная система на базе ядра Linux, которую выкупила в 2005 году компания Google. В 2008 году вышла первая версия операционной системы. Данная ОС предназначена для смартфонов, планшетов и многих других устройств. На данный момент её встраивают в часы, различные навигаторы, приставки и проигрыватели.

Сейчас создаётся огромное количество смартфонов и прочих устройств с данной системой. Она завоевала жуткую популярность, поэтому конкурентов у неё почти нет, разве что iOS.

Я думаю, не стоит перечислять известные бренды сегодняшних телефонов, которые растут, как на дрожжах. Так вот, все они используют Андроид. Если говорить о чистой системе, то можно сказать, что она очень шустрая и производительная. Многие производители, беря за основу эту ОС делают свою оболочку с дополнительными функциями, возможностями и оформлением. У кого-то это получается лучше, и системка летает, а в каких-то устройствах не очень. С помощь операционки у вас есть возможность управлять такими функциями, как Wi-Fi, Bluetooth, NFC, GPS, создавать точки доступа Wi-Fi, то есть делать из своего телефона модем и многое другое. В современные смартфоны встраивают датчики отпечатав пальцев и сканирования радужной оболочки глаза, что позволяет многократно улучшить защиту – всем этим можно управлять с помощью Android. Естественно в Apple со своим iOS стараются не отставать.

Плюсы и минусы

Давайте рассмотрим достоинства и недостатки:

Так как она разработана на ядре Linux с открытым исходным кодом, то и мобильная система тоже имеет открытый исходный код, что позволяет создавать для этой системы всё, что душе угодно.
Чистая ОС очень оптимизирована не требовательна к устройствам. Может работать на самом слабом телефоне, который сейчас есть, хотя это уже редкость.
Возможность подстроить систему под себя.
Огромное количество дополнений и приложений, которые многократно расширяют возможности ОС.
Быстрота работы (не во всех случаях).
Системка доступна для следующих аппаратных платформ: ARM, x86, MIPS.

Это основные положительные характеристики, которые я ля себя отметил. Может быть есть еще что-то. Помимо плюсов, есть еще и минусы :

Операционка с открытым кодом даёт преимущество производителям смартфонов и планшетов создавать оболочки, не всегда максимально оптимизированные и работоспособные. Помимо этого, обновление оболочки может прийти намного позже, чем выйдет новейшая версия официальной системы.
Если системка плохо оптимизирована, то есть вероятность сильного расхода энергии. А атомность сейчас очень ценится. Но это зависит скорее от производителей устройств.
Из-за популярности хакеры и прочие нехорошие люди пишут для ОС вирусы и ищут уязвимости. Конечно, определённая защита у это ОС, не как у Windows. Поэтому недостаток незначительный.
Были замечены случаи, когда у пользователей по всему миру в общем случае было украдено несколько миллионов долларов. Делалось это посредством отправки СМС без ведома пользователя.

Помимо чистой системы от Google есть ряд энтузиастов, занимающихся разработкой своих прошивок , которые имеют свой собственный функционал и возможности. Вы увидите совершенно другое оформление, бывает, что прошивка другого производителя будет лучше работать, чем чистый Андроид.

На данный момент существуют такие компании по созданию прошивок для смартфонов и прочих устройств: CyanogenMod, которая теперь LineageOS, AOKP, MIUI, Paranoid Android, AOSP, Replicant и прочие.

Разработчики-энтузиасты стараются выпускать вовремя версии прошивки, совместно с выходом чистой ОС. Но иногда прошивать телефон и не нужно, так как производители могли об этом позаботиться.

Приложения и Play Market

Всем известно, что каждый день в магазин приложений Google – Play Market выкладываются сотни программ и игр. Вы можете найти вообще, что душе угодно, это различные аудио и видеоплееры, обои на рабочий стол, файловые менеджеры, которых там, наверное, тысячи, куча ПО для общения с людьми – социальные сети, мессенджеры и другие. Также вы можете скачивать оттуда фильмы, книги и музыку. Конечно, контент там есть как платный, так и бесплатный.

Немножечко теории. Код приложения для Андроида пишется для, так называемой, виртуальной машины Dalvic. Приложения имеют формат .apk , это единственный формат. Сами приложения до недавнего времени можно было писать на языке Java, а с 2009 года Google добавили специальный пакет возможностей, позволяющий создавать программное обеспечение на С и С++. Также, существует множество сред разработки, типа Embarcadero RAD Studio.

Что касается самого магазина приложений, то открыли его в 2008 году. Договорённость была такова, что разработчики ПО отдают 30% прибыли компании Google. По меркам 2017 года в базе Play Market насчитывается около больше 2.8 миллионов приложений.

Кончено, бывало недобросовестные пользователи выкладывали приложения с вредоносным кодом, из-за чего примерно в 2011 возник скандал, но проблемы быстро замяли и уязвимости закрыли.

Кто бы что не говорил, но прямым конкретном Play Market является App Store – магазин приложений для устройств iPhone, iPad, iPod и других. Программного обеспечения у них меньше чем в Play Market. По доходу разработчиков тоже самое, что и у Google. Вы создаете платное приложение, за которое отдадите 30% прибыли.

Что внутри Android

А теперь практически предпоследний пунктик, в котором я хочу рассказать о внутренних компонентах системы. Те, кто пользуется этой системой должны хоть немного в ней разбираться. И сравним её с Windows.

Итак, Linux от Windows отличается тем, что у второй информация разложена по дискам и папочкам, конечно, в Linux также, но отображается это всё по-разному. В линуксоидных системах древовидная структура.

Также различия есть и в регистрах. Если вы создадите несколько папок с одинаковыми названиями, то на Windows отличия не будет, а вот в Linux это будут совершенно разные папки. К файлам это тоже относится. Вот эти названия будут различны в Linux – Papka, papka, PAPKA.

Всегда кэш для системы и какого-то приложения будет сохраняться в специальный раздел – cache .

Наверняка в файловом менеджере все видели папку data . Этот каталог имеет другие папки, относящиеся к установочным файлам и каталогам от приложений.

Файлы конфигурации и библиотеки ПО можно найти в папке app-lib .

Чтобы приложения работали их пишут на языке Java для специальной виртуальной машины Dalvik. Поэтому вы можете встретить каталог dalvic-cache . Иногда его нужно чистить, например, перед перепрошивкой телефона. Делается это с помощью рут-прав или из , но обо всем этом я обязательно расскажу в будущих статьях.

Обязательно вы увидите в файловом менеджере каталог system . Из названия ясно, что там хранятся системные настройки, изменение которых может попортить вам систему.

В каталоге etc вы найдете файлы, позволяющие нормально запуститься системе.

Это еще не все папки, которые есть в Андроид системе. Понадобится несколько дополнительных статей, чтобы всё это разобрать.

Дополнительные особенности

Многие знают, что каждая модификация системы имеет ключевое название, обычно, какого-то десерта. Например, Cupcake, что значит кекс. Одна из популярных версий 4.1-4.3 имеет название Jelly Bean (Желейные бобы). А вот версия 4.4 названа честь известного шоколадного батончика KitKat . Следующая модификация 5.0 и 5.1 имеет название Lollipop – леденец. Шестой вариант – Marshmallow и, наконец, последняя на данный момент разновидность 7.0-7.1.2 получила код Nougat .

Уже совсем чуть-чуть осталось до выхода версии 8 или как его называют Android O. Бета-версия операционки уже установлена на некоторых флагманах и работает стабильно. Полностью ОС выйдет в конце 2017 года. И да, ключевое слово скорее всего будет – Oreo . Ниже вы увидите видео по презентации восьмой версии.

Что же ребята, я закончил статью, теперь вы знаете, что такое Андроид, где он используется, его фишки. В будущих статьях я буду рассказывать практически всё, что связанной в данной операционной системой. Ну а вам я желаю удачи!

Как работает Android

Узнать о скрытых возможностях программных систем можно, поняв принцип их работы. В некоторых случаях сделать это затруднительно, так как код системы может быть закрыт, но в случае Android мы можем изучить всю систему вдоль и поперек. В этой статье я не буду рассказывать обо всех нюансах работы Android и остановлюсь только на том, как происходит запуск ОС и какие события имеют место быть в промежутке между нажатием кнопки питания и появлением рабочего стола.

Попутно я буду пояснять, что мы можем изменить в этой цепочке событий и как разработчики кастомных прошивок используют эти возможности для реализации таких вещей, как тюнинг параметров ОС, расширение пространства для хранения приложений, подключение swap, различных кастомизаций и многого другого. Всю эту информацию можно использовать для создания собственных прошивок и реализации различных хаков и модификаций.

Шаг первый. U-BOOT и таблица разделов

Все начинается с первичного загрузчика. После включения питания система исполняет код загрузчика, записанного в постоянную память устройства. Чаще всего его роль выполняет модифицированная версия загрузчика u-boot со встроенной поддержкой протокола fastboot, но производитель мобильного чипа или смартфона/планшета имеет право выбрать и любой другой загрузчик на его вкус. Например, компания Rockchip использует собственный, несовместимый с fastboot загрузчик, и для его перепрограммирования и управления им приходится использовать проприетарные инструменты.

Протокол fastboot, в свою очередь, представляет собой систему управления загрузчиком с ПК, которая позволяет выполнять такие действия, как разлочка загрузчика, прошивка нового ядра и recovery, установка прошивки и многие другие. Смысл существования fastboot в том, чтобы иметь возможность восстановить смартфон в начальное состояние в ситуации, когда все остальные средства не работают. Fastboot останется на месте, даже если в результате экспериментов ты сотрешь со смартфона все содержимое всех разделов NAND-памяти, потеряв доступ и к Android, и к recovery.

Получив управление, u-boot проверяет таблицу разделов и передает управление ядру, прошитому в раздел с именем boot, после чего ядро извлекает в память RAM-образ из того же раздела и начинает загрузку либо Android, либо консоли восстановления. NAND-память в Android-устройствах поделена на шесть условно обязательных разделов:

boot - содержит ядро и RAM-диск, обычно имеет размер в районе 16 Мб;
recovery - консоль восстановления, состоит из ядра, набора консольных приложений и файла настроек, размер 16 Мб;
system - содержит Android, в современных девайсах имеет размер не менее 1 Гб;
cache - предназначен для хранения кешированных данных, также используется для сохранения прошивки в ходе OTA-обновления и поэтому имеет размер, сходный с размерами раздела system;
userdata - содержит настройки, приложения и данные пользователя, ему отводится все оставшееся пространство NAND-памяти;
misc - содержит флаг, определяющий, в каком режиме должна грузиться система: Android или recovery.

В терминологии Linux RAM-диск - это своего рода виртуальный жесткий диск, существующий только в оперативной памяти. На раннем этапе загрузки ядро извлекает содержимое диска из образа и подключает его как корневую файловую систему (rootfs).

Кроме них, также могут существовать и другие разделы, однако общая разметка определяется еще на этапе проектирования смартфона и в случае u-boot зашивается в код загрузчика. Это значит, что: 1) таблицу разделов нельзя убить, так как ее всегда можно восстановить с помощью команды fastboot oem format; 2) для изменения таблицы разделов придется разлочить и перепрошить загрузчик с новыми параметрами. Из этого правила, однако, бывают исключения. Например, загрузчик того же Rockchip хранит информацию о разделах в первом блоке NAND-памяти, так что для ее изменения перепрошивка загрузчика не нужна.

Особенно интересен раздел misc. Существует предположение, что изначально он был создан для хранения различных настроек независимо от основной системы, но в данный момент используется только для одной цели: указать загрузчику, из какого раздела нужно грузить систему - boot или recovery. Эту возможность, в частности, использует приложение ROM Manager для автоматической перезагрузки системы в recovery с автоматической же установкой прошивки. На ее же основе построен механизм двойной загрузки Ubuntu Touch, которая прошивает загрузчик Ubuntu

в recovery и позволяет управлять тем, какую систему грузить в следующий раз. Стер раздел misc - загружается Android, заполнил данными - загружается recovery... то есть Ubuntu Touch.

Часть кода загрузчика, определяющая таблицу разделов:

static struct partition partitions = { { "-", 123 }, { "xloader", 128 }, { "bootloader", 256 }, /* "misc" partition is required for recovery */ { "misc", 128 }, { "-", 384}, { "efs", 16384 }, { "recovery", 8*1024 }, { "boot", 8*1024 }, { "system", 512*1024 }, { "cache", 256*1024 }, { "userdata", 0 }, { 0, 0 } };

Шаг второй. Раздел boot

Если в разделе misc не стоит флаг загрузки в recovery, u-boot передает управление коду, расположенному в разделе boot. Это не что иное, как ядро Linux; оно находится в начале раздела, а сразу за ним следует упакованный с помощью архиваторов cpio и gzip образ RAM-диска, содержащий необходимые для работы Android каталоги, систему инициализации init и другие инструменты. Никакой файловой системы на разделе boot нет, ядро и RAM-диск просто следуют друг за другом. Содержимое RAM-диска такое:

data - каталог для монтирования одноименного раздела;
dev - файлы устройств;
proc - сюда монтируется procfs;
sbin - набор подсобных утилит и демонов (adbd, например);
res - набор изображений для charger (см. ниже);
sys - сюда монтируется sysfs;
system - каталог для монтирования системного раздела;
charger - приложение для отображения процесса зарядки;
build.prop - системные настройки;
init - система инициализации;
init.rc - настройки системы инициализации;
ueventd.rc - настройки демона uventd, входящего в состав init.

Это, если можно так выразиться, скелет системы: набор каталогов для подключения файловых систем из разделов NAND-памяти и система инициализации, которая займется всей остальной работой по загрузке системы. Центральный элемент здесь - приложение init и его конфиг init.rc, о которых во всех подробностях я расскажу позже. А пока хочу обратить внимание на файлы charger и ueventd.rc, а также каталоги sbin, proc и sys.

Файл charger - это небольшое приложение, единственная задача которого в том, чтобы вывести на экран значок батареи. Он не имеет никакого отношения к Android и используется тогда, когда устройство подключается к заряднику в выключенном состоянии. В этом случае загрузки Android не происходит, а система просто загружает ядро, подключает RAM-диск и запускает charger. Последний выводит на экран иконку батареи, изображение которой во всех возможных состояниях хранится в обычных PNG-файлах внутри каталога res.

Файл ueventd.rc представляет собой конфиг, определяющий, какие файлы устройств в каталоге sys должны быть созданы на этапе загрузки системы. В основанных на ядре Linux системах доступ к железу осуществляется через специальные файлы внутри каталога dev, а за их создание в Android отвечает демон ueventd, являющийся частью init. В нормальной ситуации он работает в автоматическом режиме, принимая команды на создание файлов от ядра, но некоторые файлы необходимо создавать самостоятельно. Они перечислены в ueventd.rc.

Каталог sbin в стоковом Android обычно не содержит ничего, кроме adbd, то есть демона ADB, который отвечает за отладку системы с ПК. Он запускается на раннем этапе загрузки ОС и позволяет выявить возможные проблемы на этапе инициализации ОС. В кастомных прошивках в этом каталоге можно найти кучу других файлов, например mke2fs, которая может потребоваться, если разделы необходимо переформатировать в ext3/4. Также модеры часто помещают туда BusyBox, с помощью которого можно вызвать сотни Linux-команд.

В процессе загрузки Android отображает три разных загрузочных экрана: первый появляется сразу после нажатия кнопки питания и прошит в ядро Linux, второй отображается на ранних этапах инициализации и записан в файл /initlogo.rle (сегодня почти не используется), последний запускается с помощью приложения bootanimation и содержится в файле /system/media/bootanimation.zip.

Каталог proc для Linux стандартен, на следующих этапах загрузки init подключит к нему procfs, виртуальную файловую систему, которая предоставляет доступ к информации обо всех процессах системы. К каталогу sys система подключит sysfs, открывающую доступ к информации о железе и его настройкам. С помощью sysfs можно, например, отправить устройство в сон или изменить используемый алгоритм энергосбережения.

Файл build.prop предназначен для хранения низкоуровневых настроек Android. Позже система обнулит эти настройки и перезапишет их значениями из недоступного пока файла system/build.prop.

Шаг второй, альтернативный. Раздел recovery

В том случае, если флаг загрузки recovery в разделе misc установлен или пользователь включил смартфон с зажатой клавишей уменьшения громкости, u-boot передаст управление коду, расположенному в начале раздела recovery. Как и раздел boot, он содержит ядро и RAM-диск, который распаковывается в память и становится корнем файловой системы. Однако содержимое RAM-диска здесь несколько другое.

В отличие от раздела boot, выступающего в роли переходного звена между разными этапами загрузки ОС, раздел recovery полностью самодостаточен и содержит миниатюрную операционную систему, которая никак не связана с Android. У recovery свое ядро, свой набор приложений (команд) и свой интерфейс, позволяющий пользователю активировать служебные функции.

В стандартном (стоковом) recovery таких функций обычно всего три: установка подписанных ключом производителя смартфона прошивок, вайп и перезагрузка. В модифицированных сторонних recovery, таких как ClockworkMod и TWRP, функций гораздо больше. Они умеют форматировать файловые системы, устанавливать прошивки, подписанные любыми ключами (читай: кастомные), монтировать файловые системы на других разделах (в целях отладки ОС) и включают в себя поддержку скриптов, которая позволяет автоматизировать процесс прошивки и многие другие функции.

С помощью скриптов, например, можно сделать так, чтобы после загрузки recovery автоматически нашел на карте памяти нужные прошивки, установил их и перезагрузился в Android. Эта возможность используется инструментами ROM Manager, autoflasher, а также механизмом автоматического обновления CyanogenMod и других прошивок.

Кастомные рекавери также поддерживают скрипты бэкапа, располагающиеся в каталоге /system/addon.d/. Перед прошивкой recovery проверяет наличие скриптов и выполняет их перед тем, как произвести прошивку. Благодаря таким скриптам gapps не исчезают после установки новой версии прошивки.

Шаг третий. Инициализация

Итак, получив управление, ядро подключает RAM-диск и по окончании инициализации всех своих подсистем и драйверов запускает процесс init, с которого начинается инициализация Android. Как я уже говорил, у init есть конфигурационный файл init.rc, из которого процесс узнает о том, что конкретно он должен сделать, чтобы поднять систему. В современных смартфонах этот конфиг имеет внушительную длину в несколько сот строк и к тому же снабжен прицепом из нескольких дочерних конфигов, которые подключаются к основному с помощью директивы import. Тем не менее его формат достаточно простой и по сути представляет собой набор команд, разделенных на блоки.

Каждый блок определяет стадию загрузки или, выражаясь языком разработчиков Android, действие. Блоки отделены друг от друга директивой on, за которой следует имя действия, например on early-init или on post-fs. Блок команд будет выполнен только в том случае, если сработает одноименный триггер. По мере загрузки init будет по очереди активировать триггеры early-init, init, early-fs, fs, post-fs, early-boot и boot, запуская таким образом соответствующие блоки команд.

Если конфигурационный файл тянет за собой еще несколько конфигов, перечисленных в начале (а это почти всегда так), то одноименные блоки команд внутри них будут объединены с основным конфигом, так что при срабатывании триггера init выполнит команды из соответствующих блоков всех файлов. Это сделано для удобства формирования конфигурационных файлов для нескольких устройств, когда основной конфиг содержит общие для всех девайсов команды, а специфичные для каждого устройства записываются в отдельные файлы.

Наиболее примечательный из дополнительных конфигов носит имя initrc.имя_ устройства.rc где имя переменной определяется автоматически на основе содержимого файла ro.hardware. Это платформенно-зависимый конфигурационный файл, который содержит блоки команд, специфичные для конкретного устройства. Кроме команд, отвечающих за тюнинг ядра, он также содержит примерно такую команду:

mount_all ./fstab.имя_устройства

Она означает, что теперь init должен подключить все файловые системы, перечисленные в файле./fstab.имя_устройства, который имеет следующую структуру:

Имя_устройства_(раздела) точка_монтирования файловая_система опции_фс прочие опции

Обычно в нем содержатся инструкции по подключению файловых систем из внутренних NAND-разделов к каталогам /system (ОС), /data (настройки приложений) и /cache (кешированные данные). Однако, слегка изменив этот файл, мы можем заставить init загрузить систему с карты памяти. Для этого достаточно разбить карту памяти на три-четыре раздела: 1 Гб / ext4, 2 Гб / ext4, 1 Гб / ext4 и оставшееся пространство fat32. Далее необходимо определить имена разделов карты памяти в каталоге /dev (для разных устройств они отличаются) и заменить ими оригинальные имена устройств в файле fstab.

В конце блока boot init, скорее всего, встретит команду class_start default, которая сообщит, что далее следует запустить все перечисленные в конфиге службы, имеющие отношение к классу default. Описание служб начинается с директивы service, за которой следует имя службы и команда, которая должна быть выполнена для ее запуска. В отличие от команд, перечисленных в блоках, службы должны работать все время, поэтому на протяжении всей жизни смартфона init будет висеть в фоне и следить за этим.

Современный Android включает в себя десятки служб, но две из них имеют особый статус и определяют весь жизненный цикл системы.

Шаг четвёртый. Zygote и App_process

На определенном этапе загрузки init встретит в конце конфига примерно такой блок:

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server class default socket zygote stream 660 root system onrestart write /sys/android_power/request_state wake onrestart write /sys/power/state on onrestart restart media onrestart restart netd

Это описание службы Zygote, ключевого компонента любой Android-системы, который ответственен за инициализацию, старт системных служб, запуск и остановку пользовательских приложений и многие другие задачи. Zygote запускается с помощью небольшого приложения /system/bin/app_process, что очень хорошо видно на приведенном выше куске конфи-га. Задача app_proccess - запустить виртуальную машину Dalvik, код которой располагается в разделяемой библиотеке /system/lib/libandroid_runtime.so, а затем поверх нее запустить Zygote.

Когда все это будет сделано и Zygote получит управление, он начинает формирование среды исполнения Java-приложений с помощью загрузки всех Java-классов фреймворка (сейчас их более 2000). Затем он запускает system_server, включающий в себя большинство высокоуровневых (написанных на Java) системных сервисов, в том числе Window Manager, Status Bar, Package Manager и, что самое важное, Activity Manager, который в будущем будет ответственен за получение сигналов о старте и завершении приложений.

После этого Zygote открывает сокет /dev/socket/zygote и уходит в сон, ожидая данные. В это время запущенный ранее Activity Manager посылает широковещательный интент Intent.CATEGORY_HOME, чтобы найти приложение, отвечающее за формирование рабочего стола, и отдает его имя Zygote через сокет. Последний, в свою очередь, форкается и запускает приложение поверх виртуальной машины. Вуаля, у нас на экране появляется рабочий стол, найденный Activity Manager и запущенный Zygote, и статусная строка, запущенная system_server в рамках службы Status Bar. После тапа по иконке рабочий стол пошлет интент с именем этого приложения, его примет Activity Manager и передаст команду на старт приложения демону Zygote.

Все это может выглядеть несколько непонятно, но самое главное - запомнить три простые вещи:

Во многом Android сильно отличается от других ОС, и с наскоку в нем не разобраться. Однако, если понять, как все работает, открываются просто безграничные возможности. В отличие от iOS и Windows Phone, операционка от гугла имеет очень гибкую архитектуру, которая позволяет серьезно менять ее поведение без необходимости писать код. В большинстве случаев достаточно подправить нужные конфиги и скрипты.

][ 05.14