Android 内核的开发“顽疾”如何解决？

【CSDN编者按】众所周知，安卓设备是基于Linux内核开发的，但却不是主线版本的内核，这就导致了安卓设备不仅会限制使用新的Linux内核特性，还会带来更新速度慢、大量代码使用、没有持续集成过程等问题。这也就意味着，安卓内核的开发和管理方式消灭了许多Linux的优势。因此，消除安卓设备的古老内核问题迫在眉睫且任重而道远。

以下为译文：

安卓设备基于Linux内核，但从一开始，那些设备就没有运行主线版本（mainline）的内核。

那些设备上运行的不属于主线的代码非常多，而大多数时候，人们认为这是个问题，所以人们花了大量资源尝试减少这些代码。在2018年LPC大会（Linux Plumbers Conference）上，Sandeep Patil讨论了这个问题以及计划的解决方法。尽管在安卓设备上运行主线内核的梦想还没实现，但可能比多数人想像得要近一些。

他说，安卓内核始于主线的一个长期稳定版本（LTS），那些发布与内核中的安卓特有代码合在一起组成了Android Common Kernel的发布。厂商会选择一个common kernel，然后加上更多的主线之外的代码，以生成专用于某个系统芯片（SoC）的代码，然后发布给设备制造商。最终，某个SoC内核会被冻结，而冻结之前可能又会加入大量主线之外的代码，然后用于某个特定设备型号的内核。现在，虽然从LTS到Android Common Kernel的代码合并每隔几周就会进行一次，但主线内核真正进入设备仍然需要好几年时间——这也是安卓设备一直在运行古老内核的原因。

这个过程会导致很多问题。

安卓内核必须能够运行多种古老的Linux内核，这个限制导致很难使用新的Linux内核特性。Linux内核的更新速度很慢，而且很多时候根本不存在。大量主线外代码的使用（大概有几百万行）使得合并新的Linux稳定版更新变得非常困难，甚至即使可能，将合并后的结果发布给制造商也会让他们感到害怕，所以经常不会有这种合并。安卓内核也没有持续集成过程，也不可能在主线内核之外运行安卓系统。这一切都是说，安卓内核的开发和管理方式消灭了许多Linux的优势，但人们已经做了许多努力来解决这些问题。

至于旧的内核，Oreo发布要求使用3.18、4.4或4.9内核，与之前的发布相比是个进步，因为之前的发布根本没有内核版本要求。

Pie发布进一步缩小了内核版本的要求，它要求设备必须用4.4.107、4.9.84或4.14.42（或每个版本的最新稳定版本）。

安卓开发者试图通过强迫制造商使用特定版本来改进这个问题。这的确收到了效果，但基础的内核版本依然是两年前的（甚至更久），而Android核心依然要兼容3.18版Linux内核。

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Patil注意到，一些人担心稳定版更新后的bug回归问题，但在采用那些稳定版之后两年多的时间，安卓项目只遇到过一次bug回归问题。具体来说，4.4.108会导致问题，因此当时只要求4.4.107版。其他情况下，已证明稳定版更新对于安卓系统十分可靠。

原因之一可能是持续集成测试的改善。例如，现在LTS、-rc和Android Common Kernels都在运行LKFT。很多的测试都是通过KernelCI进行的，而安卓开发者也在为Linux Test Project做贡献。内核不定会在一台名为Cuttlefish的模拟器上通过整个提交前的测试流程，该模拟器可以运行安卓和主线内核版本。更多的测试由SoC厂商负责，但从未有人报告过LTS内核更新导致的问题。当然他们会在合并主线外代码时遇到冲突，但这是预料之中的。

即使如此，内核更新对于安卓厂商依然是个大问题，他们非常担心将大量改动发布到已发布的设备上。因此设备一旦发售，一般就不会再更新内核。虽然这种情况很糟糕，但至少比几年前某个SoC一旦进入生产后就不能更新内核要好一些。但Google计划继续敦促设备制造商发布更新，最终希望设备即使在发售之后也能强制更新到最新的LTS版本。在某个点上，LTS发布将被包含在安卓的安全公告板上，因为修正所有bug的确有实际的价值。Patil还引用了Greg Kroah-Hartman的话说，没有所谓的“安全bug”，只有“bug”，而且所有bug都应该被修复。

设备无法更新主线内核的问题依然存在，其原因当然都是因为主线之外的代码。不过经过努力之后，在Android Common Kernel中，这部分代码的数量已经大大减少。现在Android Common Kernel中只有大约30个补丁，总共增加约6500行代码就能启动安卓系统。最终的目标是将这个数字变成零，但目前还有一系列问题需要处理，包括解决绑定器的优先级继承问题，将考虑能源的任务管理并入主线，将SDCardFS文件系统桥推到上游等。

他说，Treble项目引入了一个新的“厂商接口”API，可以实现一种硬件抽象层。与这个接口同时出现的还有“通用系统镜像”的概念（generic system image，GSI），它是AOSP（Android Open Source Project）的一种构建，能够在任何安卓设备上启动。如果GSI能在特定设备上启动，那就说明厂商正确实现了厂商接口。

目前，内核被认为是厂商接口的一部分——厂商必须将内核作为底层实现的一部分提供，但计划是让安卓提供基于主线内核的通用内核镜像，设备只需要运行该内核。为了实现这一点，厂商需要提供一系列内核模块，并添加必要的硬件支持。实现这一点需要将内核符号命名空间和其他东西推到上游。

这种设计显然不会消除主线外代码的问题，因为那些模块在大多数情况下并不会来自主线。但这依然是个巨大的变动：厂商特有的代码将被放到可加载模块中，因此厂商不能再修改内核。例如，以后厂商就不能再开发自己的CPU任务管理系统；所有主线之外的代码必须通过正常的模块接口与通用内核镜像合作。这样能强迫代码变得更容易向上游移动，这是正确的发展方向。

最后，Patil说，安卓内核团队在激进地试图将代码移动到上游。现在有新的方式来积极地报告脆弱性和其他问题，并与上游协作以解决问题。在此之上，项目还有许多目标，比如将ashmem和ion模块移到staging树之外，改善安卓对于设备树的使用，等等。但事态在朝着好的方向发展，总有一天我们可以克服“安卓问题”。

原文：https://lwn.net/SubscriberLink/771974/ade4e5fb18058302/

作者：Jonathan Corbet

译者：弯月，责编：郭芮