Android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。Android分为四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层。
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一、应用程序
Android会同一系列核心应用程序包一起发布，该应用程序包包括客户端，SMS短消息程序，日历，地图，浏览器，联系人管理程序等。所有的应用程序都是使用JAVA语言编写的。
二、应用程序框架
开发人员也可以完全访问核心应用程序所使用的API框架。该应用程序的架构设计简化了组件的重用;任何一个应用程序都可以发布它的功能块并且任何其它的应用程序都可以使用其所发布的功能块（不过得遵循框架的安全性）。同样，该应用程序重用机制也使用户可以方便的替换程序组件。
三、系统运行库
Android 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。
四、Linux内核层
Android内核是基于Linux 内核的修改的内核版本，它提供了用于支持Android平台的设备驱动。
DRM 是目前主流的图形显示框架，Linux 内核中已经有Framebuffer 驱动用于管理显示设备的 Framebuffer, Framebuffer 框架也可以实现Linux 系统的显示功能，但是缺点如下：
下面是Linux graphic system 的框架，基于Wayland的Windowing system，在DRI框架下，通过两条路径（DRM和KMS），分别实现Rendering和送显两个显示步骤，注意观察 DRM 框架在其中的作用
DRM 框架的基本流程框图如下：
软件角度框图：
DRM框架涉及到的元素很多，大致如下：
KMS： CRTC，ENCODER，CONNECTOR，PLANE，FB，VBLANK，property
GEM： DUMB、PRIME、Fence
下面一一介绍
libdrm:
应用层的一个动态链接库，对底层接口进行封装，向上层提供通用的API接口，主要是对各种IOCTL接口进行封装。
KMS:
Kernel mode setting 简而言之做两件事：更新画面 + 设置显示参数
更新画面： 显示buffer 的切换，多图层之间的合成方式，每个图层的显示位置
设置显示参数：包含 刷新率，分辨率，电源状态 休眠唤醒等等。
GEM:
Graphic Execution Manager，主要负责显示buffer的分配和释放，也是GPU唯一用到DRM的地方。
学习 drm 就是学习上面这些概念的用法和实现。
Android系统是Google公司在2008年推出的一款智能移动设备操作系统，通过不断地版本迭代，目前已经推出到Android 11版本了。Android系统广泛应用在手机、平板、电视等各种电子设备上，已经成为全球第一大智能移动操作系统。
下面我们就先看看Android系统的框架：

Android系统框架图
从上图可以看到，Android系统被分为了5层，从上到下依次为：
APP层
顾名思义，这一层就是应用层，无论是系统预置应用还是从应用商店下载安装的应用都运行在这一层，目前大部分的Android开发者都集中在这一层，主要为各种Android设备开发各种应用APP。
Framework层
这一层就是系统框架层，主要运行着系统的各种服务，例如ActivityManagerService，PackageManagerService等，以及对APP提供各种标准接口。对APP开发的人来说需要熟悉各种系统API接口，对系统开发的人来说，需要熟悉系统服务的运行机制。
本地C/C++库和Android虚拟机层
Android 5.0（API 21）之前使用的是Dalvik虚拟机，之后被ART所取代。
ART是Android操作系统的虚拟机运行环境，通过运行虚拟机来执行dex文件。其中，dex文件是专为Android设计的的字节码格式。
C/C++库层就是为虚拟器和Framework层服务运行提供必需的依赖库。
HAL硬件抽象层
硬件抽象层是用来隔离底层硬件的，它对上提供标准的硬件操作接口，让Android系统不用在意底层使用的是什么硬件。
Linux驱动层
Linux驱动层主要和硬件打交道，硬件驱动、进程管理、内存管理、网络管理等功能在这里实现。底层驱动开发人员必需熟悉该层的业务逻辑和原理
android应用开发框架是 Application Framework. 其系统架构由5部分组成，分别是：Linux Kernel、Android Runtime、Libraries、Application Framework、Applications。第二部分将详细介绍这5个部分。下面自底向上分析各层。
Android架构
1、Linux Kernel
Android基于Linux 2.6提供核心系统服务，例如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。Linux Kernel也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务。 如果你学过计算机网络知道OSI/RM，就会知道分层的好处就是使用下层提供的服务而为上层提供统一的服务，屏蔽本层及以下层的差异，当本层及以下层发生了变化不会影响到上层。也就是说各层各尽其职，各层提供固定的SAP（Service Access Point），专业点可以说是高内聚、低耦合。 如果你只是做应用开发，就不需要深入了解Linux Kernel层。
2、Android Runtime
Android包含一个核心库的集合，提供大部分在Java编程语言核心类库中可用的功能。每一个Android应用程序是Dalvik虚拟机中的实例，运行在他们自己的进程中。Dalvik虚拟机设计成，在一个设备可以高效地运行多个虚拟机。Dalvik虚拟机可执行文件格式是.dex，dex格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。 大多数虚拟机包括JVM都是基于栈的，而Dalvik虚拟机则是基于寄存器的。两种架构各有优劣，一般而言，基于栈的机器需要更多指令，而基于寄存器的机器指令更大。dx 是一套工具，可以将 Java .class 转换成 .dex 格式。一个dex文件通常会有多个.class。由于dex有时必须进行最佳化，会使文件大小增加1-4倍，以ODEX结尾。 Dalvik虚拟机依赖于Linux 内核提供基本功能，如线程和底层内存管理。
3、Libraries
Android包含一个C/C++库的集合，供Android系统的各个组件使用。这些功能通过Android的应用程序框架（application framework）暴露给开发者。下面列出一些核心库： 系统C库--标准C系统库（libc）的BSD衍生，调整为基于嵌入式Linux设备 媒体库--基于PacketVideo的OpenCORE。这些库支持播放和录制许多流行的音频和视频格式，以及静态图像文件，包括MPEG4、 H.264、 MP3、 AAC、 AMR、JPG、 PNG 界面管理--管理访问显示子系统和无缝组合多个应用程序的二维和三维图形层 LibWebCore--新式的Web浏览器引擎,驱动Android 浏览器和内嵌的web视图 SGL--基本的2D图形引擎 3D库--基于OpenGL ES 1.0 APIs的实现。库使用硬件3D加速或包含高度优化的3D软件光栅 FreeType --位图和矢量字体渲染 SQLite --所有应用程序都可以使用的强大而轻量级的关系数据库引擎
4、Application Framework
通过提供开放的开发平台，Android使开发者能够编制极其丰富和新颖的应用程序。开发者可以自由地利用设备硬件优势、访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态栏添加通知等等，很多很多。 开发者可以完全使用核心应用程序所使用的框架APIs。应用程序的体系结构旨在简化组件的重用 ，任何应用程序都能发布他的功能且任何其他应用程序可以使用这些功能（需要服从框架执行的安全限制）。这一机制允许用户替换组件。 所有的应用程序其实是一组服务和系统，包括： 视图（View）--丰富的、可扩展的视图集合，可用于构建一个应用程序。包括包括列表、网格、文本框、按钮，甚至是内嵌的网页浏览器 内容提供者（Content Providers）--使应用程序能访问其他应用程序（如通讯录）的数据，或共享自己的数据 资源管理器（Resource Manager）--提供访问非代码资源，如本地化字符串、图形和布局文件 通知管理器（Notification Manager）--使所有的应用程序能够在状态栏显示自定义警告 活动管理器（Activity Manager）--管理应用程序生命周期,提供通用的导航回退功能
5、Applications
Android装配一个核心应用程序集合，包括电子邮件客户端、SMS程序、日历、地图、浏览器、联系人和其他设置。所有应用程序都是用Java编程语言写的。更加丰富的应用程序有待我们去开发！ 从上面我们知道Android的架构是分层的，非常清晰，分工很明确。Android本身是一套软件堆迭(Software Stack)，或称为「软件迭层架构」，迭层主要分成三层：操作系统、中间件、应用程序。从上面我们也看到了开源的力量，一个个熟悉的开源软件在这里贡献了自己的一份力量。
android系统架构分从下往上为linux 内核层、运行库、应用程序框架层、和应用程序层
linuxkernel：负责硬件的驱动程序、网络、电源、系统安全以及内存管理等功能。
libraries和 androidruntime：libraries：即c/c++函数库部分，大多数都是开放源代码的函数库，例如webkit，该函数库负责 android网页浏览器的运行，例如标准的c函数库libc、openssl、sqlite等，当然也包括支持游戏开发2dsgl和 3dopengles，在多媒体方面有mediaframework框架来支持各种影音和图形文件的播放与显示，例如mpeg4、h.264、mp3、 aac、amr、jpg和png等众多的多媒体文件格式。android的runtime负责解释和执行生成的dalvik格式的字节码。
applicationframework（应用软件架构），java应用程序开发人员主要是使用该层封装好的api进行快速开发。
applications:该层是java的应用程序层，android内置的googlemaps、e-mail、即时通信工具、浏览器、mp3播放 器等处于该层，java开发人员开发的程序也处于该层，而且和内置的应用程序具有平等的位置，可以调用内置的应用程序，也可以替换内置的应用程序。
上面的四个层次，下层为上层服务，上层需要下层的支持，调用下层的服务，这种严格分层的方式带来的极大的稳定性、灵活性和可扩展性，使得不同层的开发人员可以按照规范专心特定层的开发。
android应用程序使用框架的api并在框架下运行，这就带来了程序开发的高度一致性，另一方面也告诉我们，要想写出优质高效的程序就必须对整个 applicationframework进行非常深入的理解。精通applicationframework，你就可以真正的理解android的设计 和运行机制，也就更能够驾驭整个应用层的开发。
重庆分公司
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