一、系统架构总况​​​​

官方文档：架构概览  |  Android Open Source Project (google.cn)https://source.android.google.cn/docs/core/architecture?hl=zh-cn

下面是Google Android 提供的最新架构层次图：

System API 表示仅供合作伙伴和 OEM 纳入捆绑应用的 Android API。这些 API 在源代码中被标记为 @SystemApi。

Android API 是面向第三方 Android 应用开发者的公开 API。详情请参阅 Android API 参考文档。

层次（自上而下）

Layer	Comment
Apps 应用层	通过 Android API 或 System API 与FW交互。 - Android Apps：仅使用Android API来开发的应用。 - Privileged Apps：特权应用，使用Android和系统API组合创建的应用，必须预安装在设备上。 - Device Manufacturer Apps：设备制造商应用，使用Android和系统API并直接访问Android框架实现而创建的应用（此类APP可以之间跟FW交互，不一定有中间层API，可能会直接访问Android FW中不稳定的API），必须原装在设备上，并且只能在设备的系统软件更新时进行更新。
Android Framework 框架层	构建应用所依据的一组 Java 类、接口和其他预编译代码。 框架的某些部分可通过使用 Android API 公开访问。 框架的其他部分只能由 OEM 通过系统 API 来访问。 Android 框架代码在应用进程内运行。
System Service 系统服务	系统服务是重点突出的模块化组件，例如 system_server、SurfaceFlinger 和 MediaService。 Android 框架 API 提供的功能可以与系统服务进行通信，以访问底层硬件。
Android Runtime 系统运行库层（ART）	AOSP 提供的 Java 运行时环境。 ART 会将应用的字节码转换为由设备运行时环境执行的处理器专有指令。
HAL 硬件抽象层	HAL 是一个抽象层，其中包含硬件供应商要实现的标准接口。 HAL 让 Android 无需关注较低级别的驱动程序实现。 借助 HAL，可以顺利实现相关功能，而不会影响或更改更高级别的系统。详情参阅 HAL 概览。
System Service and Daemons 系统服务和守护进程	Daemons 守护进程。 该层中的原生守护程序包括 init、healthd、logd 和 storaged。这些守护程序直接与内核或其他接口进行交互，并且不依赖于基于用户空间的 HAL 实现。 该层中的原生库包括 libc、liblog、libutils、libbinder 和 libselinux。这些原生库直接与内核或其他接口进行交互，并且不依赖于基于用户空间的 HAL 实现。
Linux Kernel 内核层	抽象层，存在软硬件之间。驱动。 内核是任何操作系统的中心部分，并与设备上的底层硬件进行通信。尽可能将 AOSP 内核拆分为与硬件无关的模块和特定于供应商的模块。 AOSP 内核组件的说明（包括其定义）详情请参阅内核概览。

Android 大致可以分为四层架构：（2020年《第一行代码（第3版）》 ，比Google少了硬件抽象层的描述）

1. Linux内核层
2. 系统运行库层
3. 应用框架层
4. 应用层

按照Google 之前提供，Android 系统架构分为五层：（自上而下）

1. 应用层
2. 应用架构层
3. 系统运行库层
4. 硬件抽象层
5. Linux内核层

二、各层级说明

（一）应用层 APP

与用户直接交互，支持Java和Kotlin开发。

（二）应用架构层 FW

该层由Java语言代码编写，提供上层应用程序需要的API（Application Programming Interface）。

开发工程师需要熟悉常用的系统服务组件。

• ActivityManaer
• PackageManager
• TelephonyManager
• ....

（三）系统运行库层 ART

该层包含 native C/C++ 和 Android 运行时库两部分。

Native C/C++ 原生程序库

• OpenGL ES
• Media Framework

Android Runtime 运行时库

Runtime Library 又分为核心库（Core Libraries）和ART。Android 5.0 之后，Dalvik虚拟机被ART取代。

（四）硬件抽象层 HAL/HIDL

位于OS内核和硬件电路直接的接口抽象层。屏蔽不同硬件厂商的差异，因此特定平台的硬件接口细节，为OS提供虚拟的硬件平台，实现多平台可移植性。

该层可以实现软硬件测试工作，包含完成控制硬件的动作操作。

（五）内核层 LK

Android 的核心服务都基于 Linux 内核，

- Android 内核基于上游 Linux 长期支持 (LTS) 内核。在 Google，LTS 内核会与 Android 专用补丁结合，形成所谓的“Android 通用内核 (ACK)”。

- 较新的 ACK（版本 5.4 及更高版本）也称为 GKI 内核。GKI 内核支持将与硬件无关的通用核心内核代码和 GKI 模块与硬件专用供应商模块分离开来。

- GKI 内核会与包含系统芯片 (SoC) 和板级代码的硬件专用供应商模块进行交互。GKI 内核与供应商模块之间的交互通过内核模块接口 (KMI) 来实现，该接口由标识供应商模块所需的函数和全局数据的符号列表组成。图

下图显示了 GKI 内核和供应商模块架构：

内核有多种类型（但是看不懂ACK等等），参考：内核概览  |  Android Open Source Project (google.cn)https://source.android.google.cn/docs/core/architecture/kernel?hl=zh-cn#gkik

Android 通用内核 (ACK)

Android 通用内核  |  Android Open Source Project (google.cn)https://source.android.google.cn/docs/core/architecture/kernel/android-common?hl=zh-cn

ACK 是长期支持 (LTS) 内核的下游，包含与 Android 社区相关但尚未合并到 Linux Mainline 或 LTS 内核的补丁。较新的 ACK（版本 5.4 及更高版本）也称为 GKI 内核，因为它们支持将与硬件无关的通用内核代码和与硬件无关的 GKI 模块分离开来。

Android 开源项目 (AOSP) 内核详情请参阅 Android 通用内核。

软件开发能看懂的内核说明：

功能内核

确保实现平台版本功能的内核。例如，在 Android 12 中，两个功能内核为 android12-5.4 和 android12-5.10。Android 12 功能无法向后移植到 4.19 内核，功能集与在发布时搭载 R 4.19 并升级到 S 的设备类似。

启动内核

对于启动指定 Android 平台版本的设备有效的内核。例如，在 Android 12 中，有效的启动内核为 4.19、5.4 和 5.10。

在软件项目开发中，遇到“kernel升级”的开发工作也就是这一层。比如K419升级到K510，是由于Android 系统版本功能支持性决定的。

旧版内核在AOSP中定义是指小于等于4.19的版本，详见说明参见下文。

旧版内核 (<=4.19)  |  Android Open Source Project (google.cn)https://source.android.google.cn/docs/core/architecture/kernel/previous-kernel-overview?hl=zh-cn

长期支持 (LTS) 内核

受支持 2 到 6 年的 Linux 内核。LTS 内核每年发布一次，是 Google 每个 ACK 的基础。

另外官网还提到了分支，软件开发关注被mainline的部分，因为其内功能不能客制化，因此OEM需要寻找这部分的解决方案，不然只能follow Google。