Ядро android для чего

Изучаем Android. Ядро (Kernel) — что это такое.

Многие владельцы Android устройств на различных форумах и сайтах часто встречают упоминание о чем-то непонятном, что называют ядром, или по-английски kernel. Его можно поменять и упоминание о нем встречается в меню настроек устройства, в разделе «О планшете (телефоне)».

Если копнуть поглубже, то окажется, что ядро – это часть операционной системы, и оно есть не только у Android, но и у других операционных систем: Windows, iOS, MacOS и прочих. Но нас будет интересовать ядро Android, и что это такое я попытаюсь объяснить на уровне начинающих пользователей.

Вы, наверное, знаете, что любая операционная система, и Android в том числе – это, по большому счету, набор программ, которые управляют работой всего устройства, и отвечают за запуск пользовательских приложений, таких как игры, менеджеры файлов, веб-браузеры и прочие.

А ядро Android является, практически, самой главной частью операционной системы, которая отвечает за взаимодействие между всем «железом» и программной частью системы. Ядро состоит из набора драйверов всего имеющегося в устройстве оборудования и подсистемы управления памятью, сетью, безопасностью, и прочих основных функций операционной системы.
Например, когда вы касаетесь экрана, чтобы запустить какое-либо приложение, драйвер сенсорной панели экрана определяет место, в котором произошло нажатие и сообщает координаты другим программам, которые опять же с помощью ядра найдут в памяти устройства нужное приложение и запустят его. Это конечно, очень упрощенная модель, но суть работы операционной системы она отражает.

Таким образом, мы выяснили, что когда любое программное обеспечение нуждается в том, чтобы оборудование планшета или телефона что-нибудь сделало, оно обращается за этим к ядру операционной системы.

Ядро управляет абсолютно всем оборудованием: Wi-Fi, Bluetooth, GPS, памятью и прочими устройствами. Не является исключением и «сердце» устройства – его процессор. Ядро может управлять его частотой и энергоснабжением.
Ядро операционной системы Android, позаимствовано ее разработчиками, компанией Google, у операционной системы Linux.

Так как ядро управляет всем оборудованием, а оборудование у всех планшетов и телефонов разное, базовое ядро Android дорабатывается производителем для каждого устройства отдельно.

Как и прошивки, ядра бывают стоковыми (заводскими) и кастомными – альтернативными, созданные независимыми разработчиками.

Зачем нужны кастомные ядра? Стоковое ядро максимально оптимизируется производителем для конкретного устройства, но в нем обычно заблокированы такие важные функции ядра, как, например, управление частотой процессора. И если вам понадобится разогнать процессор своего планшета, вам нужно будет сменить ядро на кастомное, в котором функция управления частотой процессора разблокирована.

Кроме того, кастомные ядра, обычно основаны на более свежих версиях Linux ядер. Вот примерный перечень возможностей, которые нам дают кастомные ядра:

• Изменение частоты процессора в широких пределах;
• Разгон графической подсистемы (GPU);
• Снижение частоты и напряжения питания процессора, что позволяет достичь более длительного времени работы от батареи;
• Более свежие и качественные драйверы, например, ускоряющие работу GPS или добавляющие новые функции;
• Широкие возможности по настройки и конфигурации звука и цветовой гаммы экрана;
• Поддержка альтернативных файловых систем (XFS, ReiserFS и прочих).

Так как альтернативные ядра создаются независимыми разработчиками, нет никакой гарантии, что после установки кастомного ядра ваш планшет или телефон будут работать без сбоев. Поэтому перед прошивкой нового ядра желательно сделать полную резервную копию системы.

Источник

Ядро в телефоне – что это такое, за что отвечает (не путать с ядрами процессора!)

Если вы являетесь владельцем мобильного девайса (смартфона, планшета), то будет полезно узнать — ядро в телефоне за что отвечает, почему является важнейшей частью Android, iOS.

Kernel — что это такое?

Именно так на английском языке звучит понятие «ядро», о котором пойдёт речь в обзоре. Важно понимать, что данная тема не имеет отношения к процессору. Подразумевается иная, более «глобальная» тематика.

«Кернел» — это главное связующее звено между оборудованием и программным обеспечением. Ведь на телефоне могут быть установлены разные приложения, работа которых требует доступа к тем или иным ресурсам системы — обработчику процессов, ОЗУ, внутреннему накопителю, камере, кнопкам управления громкостью и т.д. Ядро позволяет скоординировать все процедуры, оптимизировать их, перенаправлять запросы между аппаратными и программными компонентами.

Вот пример: когда экран выключен, а Вы нажимаете клавишу питания, то дисплей подсвечивается. Если же использовать длительное нажатие — отображается меню с выбором вариантов — перезагрузка, сделать скриншот и прочее (зависит от версии ПО).

Чтобы просмотреть информацию о ядре, достаточно открыть параметры, отыскать строку «Об устройстве (телефоне, планшете, системе)». Далее находим нужный элемент. Иногда он скрыт в подпунктах:

Ядро в смартфоне Android

Мы рассмотрим именно Андроид, но это не значит, что для других ОС данное понятие не актуально.

Зачем оно нужно? Операционная система сама по себе является комплексом программ, благодаря которому возможна скоординированная работа телефона.

Когда мы запускаем приложение «Камера», то на экране отображается интерфейс с перечнем элементов (фото, видео, настройки), оптика переводится в полную боевую готовность. Если проводим время за игрой, Android «раздает указания» оперативной памяти, ЦПУ, графическому процессору, чтобы они выделили требуемое количество ресурсов для обеспечения достаточной производительности.

То есть, как работает ядро? Оно управляет всем, что касается мобильного устройства. Это своего рода посредник, без которого сложно было бы представить слаженное функционирования Андроид, грамотную расстановку приоритетов.

Если копнуть глубже, то мы имеем дело с набором драйверов (понятие должно быть знакомо пользователям Windows). Это файлы (утилиты), оптимизирующие управление оборудованием.

Еще одна наглядная демонстрация. На рабочем столе много ярлыков. Вы нажимаете на один из них. При этом kernel задействует сенсор дисплея, вычисляются точные координаты точки, они сравниваются с текущей разметкой (пользовательской настройкой интерфейса), затем отправляется команда — «запустить требуемое приложение».

Уверены, что суть ясна. Но остался еще один важный момент, который стоит рассмотреть.

Автор рекомендует:

Кастомное ядро — для чего используется?

Операционная система Android имеет множество модификаций, но официальных прошивок не так уж и много. Представьте ситуацию — куча производителей, разные модели, отличающиеся техническими характеристиками. Как в этой ситуации работает kernel, получится ли одновременно адаптироваться к бюджетному телефону и флагманскому смартфону? Конечно же, нет.

Именно поэтому, компании собирают «кастомные ядра» — индивидуально настроенные модификации под конкретные устройства, с учетом особенностей аппарата — камеры, размера экрана, емкости аккумулятора и т.д.

Увы, не все бренды поступают таким образом. Чтобы не тратить время на создание оптимального варианта, они просто доверяют работу девайса стоковому (универсальному) ядру. Плюсы подобного решения очевидны — экономия бюджета. Но появляется минус для пользователей — некоторые возможности аппарата не задействованы по максимуму (частота процессора ограничена, Android не видит весь объем оперативной памяти, крутая камера снимает хуже обещанного).

К счастью, описанное выше случается крайне редко и характерно для малоизвестных брендов. Уважающие себя компании никогда не допустят такого, ведь это непременно скажется на репутации и продажах.

Кроме того, есть энтузиасты, которые самостоятельно «разбирают» ядро, вносят корректировки, чтобы добавить полезные фишки (разгон процессора, управление питанием и т.п.), затем снова собирают всё в единое целое и предлагают скачивать, устанавливать вместе с кастомной прошивкой для конкретной модели девайса. Если решитесь на использование альтернативных решений, то помните:

• всё делаете на свой страх и риск;
• внимательно читайте отзывы, комментарии;
• есть сомнения — задавайте вопросы;
• изучайте материалы на разных сайтах (4PDA, XDA, Youtube);
• обязательно копируйте ценную информацию перед проведением манипуляций.

Мы закончили рассмотрение темы «Ядро в телефоне — за что отвечает, как работает». Надеемся, что статья оказалась полезной.

Источник

Основы безопасности операционной системы Android. Уровень ядра

Вступление

Самой распространенной операционной системой для смартфонов на сегодняшний день является Android. Но не только этот факт подогревает интерес к ней. Открытость, возможность что-то настроить, подкрутить, и, естественно, сломать тоже в немалой степени способствуют увеличению популярности этой платформы. Я попробую поделиться опытом, как устроена эта операционная система, а так же рассмотреть систему безопасности. Всем, кому интересно, добро пожаловать! В этой статье я рассмотрю безопасность на уровне ядра.

Disclaimer

Термины я буду стараться писать на английком языке, так как боюсь ошибиться в их переводе. Если кто-то знает, как их красиво перевести на русский язык, напишите мне, и я дам перевод этих терминов. Желательно, чтобы у вас под рукой находились исходный код Android (хотя я и буду стараться давать ссылки на файлы в Интернете), потому что я иногда буду давать ссылки на файлы, где находится та или иная функциональность. Как загрузить исходный код, можно почитать здесь или вот в этой статье на Хабре.

Список статей

Стек Android

Ну никуда не деться от этой картинки. Я нашел её на просторах Интернета и нужна она для того, чтобы понять из чего состоит Android. Итак, в стеке Android выделяют четыре уровня (снизу-вверх):

1. Linux kernel (Ядро Linux)
2. Native Libraries
3. Application Framework
4. Applications (Приложения)

Linux kernel. Как неудивительно это звучит, но изначально, Android Inc. — это стартап. Как и во всех стартапах, в этой компании стояла задача максимально использовать уже существующие решения. Поэтому в качестве ядра этой платформы был выбран Linux из-за его открытости и наличия необходимой функциональности. В Android ядро Linux управляет памятью, процессами, а так же используется в качестве hardware abstraction layer (HAL). Насколько мне известно, в Linux драйвера либо встроены в ядро, либо разработаны в виде загружаемых модулей ядра. Так как в Android загрузка модулей ядра по умолчанию отключена, а если встраивать все драйвера, то ядро очень сильно разрастется, то было принято решение создать промежуточный слой (proxy) между ядром и драйверами, который и назвали HAL. Таким образом, HAL — это просто набор интерфейсов, имплементация которых реализована в драйверах. С другой стороны в ядро были добавлены некоторые системы, которые характерны только для Android систем. На данный момент, они пока не включены в основную ветку ядра Linux, поэтому просто скачать ядро Linux и заменить им ядро Android не получится. Среди них следует выделить, Binder (обеспечивает межпроцессное взаимодействие IPC/RPC), Asynchronous SHared MEMory — Ashmem (драйвер разделяемой памяти), Wakelocks (механизм, который позволяет предотвращать затемнение экрана и/или отключение процессора), Low Memory Killer, Alarm, Logger и т.д.

Native Libraries. К этому слою относятся различные нативные библиотеки, которые необходимы для работы Android. Они так же позаимствованы у open-source сообщества. Среди них мы можем найти SQLite, WebKit и т.д.

Android Framework. К этому слою относится то, с чем мы обычно взаимодействуем, когда пишем наши приложения для Android (PowerManager, ActivityManager, NotificationManager и т.д.).

Applications. Приложения бывают двух типов: те, что поставляются вместе с образом системы (системные) и приложения, которые мы загружаем из маркета или других источников. В первом случае, в устройстве приложения находятся в «/system/app» директории, во втором случае в «/data/app».

Безопасность на уровне ядра

Давайте рассмотрим процесс установки приложения на Android устройство. Существует несколько способов установить приложение на устройство (в общем случае):

1. Используя приложение PackageInstaller
2. Используя приложение Android Market
3. Используя комманду adb install

На рисунке, например, приложение ex1.apk устанавливается с помощью PackageInstaller (используется в случае, если вам, например, по почте прислали приложение и вы хотите его установить с устройства), ex2.apk устанавливается с помощью Android Market (Google Play), и приложение ex3.apk устанавливается с помощью комманды adb install ex3.apk (обычно эта комманда используется разработчиками приложений для установки приложения с компьютера).

Во время установки, Android каждому приложению по умолчанию присваивает уникальные user ID (UID) и group ID (GID), таким образом каждому приложению в этой операционной системе соответсвует свой пользователь. Имя пользователя обычно имеет формат app_x, а идентификаторы пользователя вычисляется по формуле (Process.FIRST_APPLICATION_UID + x), Process.FIRST_APPLICATION_UID равен 10000. Эти идентификаторы приложения не изменяются. Список установленных приложений хранится в файле «/data/system/packages.list» и если у вас рутованый телефон, или вы работаете с эмулятором, то вы можете просмотреть этот файл, используя следующую комманду:

У каждого приложения есть своя домашняя директория, например /data/data/

— имя Android пакета, например com.ex.ex1 Имя Android пакета задается в свойстве package в файле AndroidManifest.xml Эта папка — Internal storage (внутреннее хранилище), директория, где приложение хранит все свои приватные данные, и к которому разработчики приложений получают доступ используя функции Context.getFilesDir() или Context.getDir() У этой папки права доступа определены как drwxr-x—x, т.е. только владелец и пользователи входящие в группу владельцев имеют полный доступ к этой папке. А так как каждое приложение определено как уникальный пользователь, то это означает, что приложения, по умолчанию, не имеют доступа к информации друг друга. Хотя при создании файла во внутреннем хранилище можно явно задать, что этот файл будет MODE_WORLD_READABLE и/или MODE_WORLD_WRITABLE

Кроме того, на уровне ядра уникальные UID и GID каждого приложения используются для разделения доступа к ресурсам системы (память и процессорное время). Таким образом, на уровне ядра для каждого приложения создается своя собственная песочница (Application Sandbox).

С другой стороны, разработчик приложения может указать, что некоторые ЕГО приложения должны иметь один и тот же UID. В AndroidManifest.xml файле для этого есть специальное свойство sharedUserId В этом случае, эти приложения будут иметь доступ к ресурсам друг-друга, но только если они подписаны одним и тем же ключом разработчика.

Некоторые permission (разрешения) так же работают на уровне ядра. Давайте, например, рассмотрим наиболее используемое разрешение android.permission.INTERNET Если приложение запрашивает это разрешение, то Android во время установки дополнительно включает это приложение в специальную группу «inet». Так же работают и некоторые другие разрешения. Список соответствия между этими разрешениями и соответствующими группами можно найти в файле frameworks/base/data/etc/platform.xml:

Список соответствия между именами этих групп и значениями (GID) задан в явном виде в файле system/core/include/private/android_filesystem_config.h в массиве структур android_ids[]:

Таким образом, если приложение пытается подключиться к Интернету, ядро проверяет, находится ли это приложение в группе с идентификатором AID_INET. Если нет, то приложению запрещается доступ. Код этой проверки очень тривиальный:

Заключение

Это моя первая статья на Хабре, так что не судите строго. Если сообществу интересно, то я продолжу в следующих статьях описывать внутренности Android. Я понимаю, что много не знаю, да и времени всегда не хватает, но я постараюсь поделиться тем, что уже пропустил через себя. Надеюсь, что узнаю что-то новое из комментариев! Если кому-то интересна какая-то определенная тема, то пишите в комментариях, постараюсь в будущих статьях учесть ваши пожелания.

Источник