CN109388473A - 基于移动操作系统的Android兼容层实现方法和系统 - Google Patents

基于移动操作系统的Android兼容层实现方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于移动操作系统的Android兼容层实现方法和系统，执行容器管理器创建，管理Android容器的生命周期、加载Android镜像、接收Android应用请求命令、维护Android容器中Android应用的信息；执行桥接应用构建，启动Android镜像，保持Android应用与移动操作系统的交互通信。使用Android兼容层技术，在ReMo系统中像运行原生应用一样运行Android应用；采用容器技术，使Android应用运行在与ReMo系统相隔离的容器中，Android应用不能直接访问任何硬件设备，从而使其具有很高的安全性；能够复用ReMo系统中的资源，使其在资源受限的移动设备上运行流畅。

Description

基于移动操作系统的Android兼容层实现方法和系统
技术领域
本发明涉及移动操作系统上的Android虚拟化技术领域，具体地，涉及一种基于移动操作系统的Android兼容层实现方法和系统，尤其是涉及一种基于国产移动操作系统ReMo上的Android兼容层实现方法和系统。
背景技术
虚拟化技术可分为传统虚拟化技术与容器技术。传统虚拟化技术从虚拟化模式的角度，可以分为三种模式，独立监视器模式、宿主模式和混合模式。独立监视器模式是基于硬件的完全虚拟化，Hypervisor直接运行在硬件上，采用这种模式的产品有VMware公司的cSphere方案，这种模式对硬件依赖高，移植难度大。宿主模式与独立监视器模式的不同之处在于将VMM建立在主机系统上，通过主机系统对硬件进行访问，这个模式的产品有哥伦比亚大学根据KVM提出的KVM-ARM方案，这种模式其对宿主系统存在过于紧密的依赖性。混合模式的VMM同样运行在硬件上，但它只提供基本的CPU和内存的访问控制，其他的I/O虚拟有特权VM完成，这个模式的产品有三星主导开发的基于XEN的XEN-RAM。传统的虚拟化技术对硬件有强虚拟性与强关联性，这就导致了其开发难度大，开发成本高。
容器虚拟化技术是操作系统级的虚拟化，以共享内核的方式，在宿主系统上为应用程序提供多个完整，隔离的运行环境。通过Linux内核提供的Namespace和Cgroup特性，不需要虚拟任何硬件设备即可实现在唯一系统实例上以共享内核、通向文件系统的方式运行多个独立的虚拟操作系统。由于Android系统应用的广泛性，已经形成很多成熟的应用。若要在国产移动操作系统ReMo系统中复用这些应用，则需要进行大量的移植工作，而这在很多情况下是较难实现的。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于移动操作系统的Android兼容层实现方法和系统。
根据本发明提供的一种基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，包括以下步骤，构建容器管理器步骤：执行容器管理器创建，所述容器管理器管理Android容器的生命周期、加载Android镜像、接收Android应用请求命令、维护Android容器中Android应用的信息；构建桥接应用步骤：执行桥接应用构建，所述桥接应用启动Android容器加载的Android镜像作为Android运行环境，显示Android应用界面，保持运行在Android容器中的Android应用与移动操作系统的交互通信。
优选地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，还包括在Android容器中构建守护进程步骤；构建守护进程步骤：在Android运行环境中构建守护进程，所述Android应用通过守护进程与移动操作系统进行交互通信。
优选地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，还包括重建Android运行环境中的HWComposer HAL步骤；重建HWComposer HAL步骤：重建Android运行环境中的HWComposer HAL，所述HWComposer HAL获取Android应用的图层信息，将所述图层信息发送至移动操作系统。
优选地，所述容器管理器生成Android容器中已启动的Android应用信息列表，进行Android应用的计数，若计数为0，且在设定时间内未接收到Android应用请求命令，则关闭Android容器。
优选地，所述Android应用与移动操作系统的交互通信主要包括Android应用的界面显示、外设的输入与输出。
优选地，所述桥接应用保持的交互通信主要包括桥接应用级通信、屏幕输入通信、按键输入通信、音频输出通信、图层通信；所述桥接应用级通信是Android应用与移动操作系统的应用级通信，所述应用级通信包括Android运行环境是否启动完成、请求启动或关闭Android应用、请求安装或卸载Android应用；所述屏幕输入通信是将屏幕输入事件发送给Android容器；所述按键输入通信是将按键输入事件发送给Android容器；所述音频输出通信是移动操作系统接收Android容器发送的音频输出；所述图层通信是移动操作系统接收Android容器发送的图层信息。
优选地，所述Android容器中能够运行一个或多个Android应用。
根据本发明提供的一种基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，包括以下模块，构建容器管理器模块：执行容器管理器创建，所述容器管理器管理Android容器的生命周期、在Android容器中加载Android镜像、接收Android应用请求命令、维护Android容器中Android应用的信息；构建桥接应用模块：执行桥接应用构建，所述桥接应用启动Android容器中的Android镜像作为Android运行环境，显示Android应用界面，保持Android应用与移动操作系统的交互通信。
优选地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，还包括在Android镜像中构建守护进程模块；构建守护进程模块：在Android运行环境中构建守护进程，所述Android应用通过守护进程与移动操作系统进行交互通信。
优选地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，还包括重建Android镜像中的HWComposer HAL模块；重建Android镜像中的HWComposer HAL模块：重建HWComposer HAL，所述HWComposer HAL获取Android应用的图层信息，将所述图层信息发送至移动操作系统。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、通过使用Android兼容层技术，在ReMo系统中像运行原生应用一样运行AndroidApp，而不需要进行任何的二次开发或者移植工作；
2、通过采用容器技术，使Android App运行在与ReMo系统相隔离的容器中，AndroidApp不能直接访问任何硬件设备，从而使其具有很高的安全性；
3、能够复用ReMo系统中的资源，使其在资源受限的移动设备上运行流畅。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的Android兼容层的架构图；
图2为本发明的Android App的运行时序图；
图3为本发明的安装Android应用的时序图；
图4为本发明的Android的启动流程图；
图5为本发明的Android应用的安装过程。
图中示出：
ReMo：国产移动操作系统；Android Container：Android容器；App1：Android应用1；App2：Android应用2；App3：Android应用3；Android Deamon：守护进程；SurfaceFlinger：SurfaceFlinger服务；BridgeApplication：桥接应用；ContainerManager：容器管理器；FrameWork：框架；Kernel/Hardware：内核硬件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，包括以下步骤，构建容器管理器步骤：执行容器管理器创建，所述容器管理器管理Android容器的生命周期、在Android容器中加载Android镜像、接收Android应用请求命令、维护Android容器中Android应用的信息；构建桥接应用步骤：执行桥接应用构建，所述桥接应用启动Android容器中的Android镜像作为Android运行环境，显示Android应用界面，保持Android应用与移动操作系统的交互通信。
具体地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，还包括构建守护进程步骤；构建守护进程步骤：在Android运行环境中构建守护进程，所述Android应用通过守护进程与移动操作系统进行交互通信。
具体地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，还包括重建的HWComposer HAL步骤；重建Android运行环境中的HWComposer HAL步骤：重建HWComposerHAL，所述HWComposer HAL获取Android应用的图层信息，将所述图层信息发送至移动操作系统。
具体地，所述容器管理器生成Android容器中已启动的Android应用信息列表，进行Android应用的计数，若计数为0，且在设定时间内未接收到Android应用请求命令，则关闭Android容器。
具体地，所述Android应用与移动操作系统的交互通信主要包括Android应用的界面显示、外设的输入与输出。
具体地，所述桥接应用保持的交互通信主要包括桥接应用级通信、屏幕输入通信、按键输入通信、音频输出通信、图层通信；所述桥接应用级通信是Android应用与移动操作系统的应用级通信，所述应用级通信包括Android应用的运行环境是否启动完成、请求启动或关闭Android应用、请求安装或卸载Android应用；所述屏幕输入通信是通过屏幕的输入与Android应用的通信，将屏幕输入事件发送给Android容器；所述按键输入通信是通过按键的输入与Android应用的通信，将按键输入事件发送给Android容器；所述音频输出通信是移动操作系统接收Android容器发送的音频输出；所述图层通信是移动操作系统接收Android容器发送的图层信息。
具体地，所述Android容器中能够运行一个或多个Android应用。
根据本发明提供的一种基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，包括以下模块，构建容器管理器模块：执行容器管理器创建，所述容器管理器管理Android容器的生命周期、在Android容器中加载Android镜像、接收Android应用请求命令、维护Android容器中Android应用的信息；构建桥接应用模块：执行桥接应用构建，所述桥接应用启动Android容器中的Android镜像作为Android运行环境，显示Android应用界面，保持Android应用与移动操作系统的交互通信。
具体地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，还包括构建守护进程模块；构建守护进程模块：在Android运行环境中构建守护进程，所述Android应用通过守护进程与移动操作系统进行交互通信。
具体地，所述基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，还包括重建HWComposerHAL模块；重建HWComposer HAL模块：重建Android运行环境中的HWComposerHAL，所述HWComposer HAL获取Android应用的图层信息，将所述图层信息发送至移动操作系统。
本发明提供的基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，可以通过基于移动操作系统的Android兼容层实现方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将基于移动操作系统的Android兼容层实现方法理解为所述基于移动操作系统的Android兼容层实现系统的优选例。
以下以国产移动操作系统ReMo对本发明进行进一步的阐述。
如图1所示，Android兼容层框架中，Android兼容层基于容器虚拟化技术在ReMo系统中在容器内启动完整的Android，将Android App放在Android容器中运行，从而达到在ReMo系统中运行Android App的效果。Android兼容层主要由两个模块组成：容器管理器(Container Manager)、桥接应用(BridgeApplication)。容器管理器的主要功能是管理Android容器的生命周期；在Android容器中加载Android镜像；维护容器中运行的Android系统中的已运行应用与可运行应用的信息。当用户请求启动某Android App时，容器管理器会检测当前环境中Android容器是否已经启动，若没有，则启动一个Android容器，这个容器将加载一个Android镜像。当启动多个Android App时，容器管理器仅启动一个Android容器，以此提高运行效率。容器管理器将维护一个用户已启动的Android应用信息列表，并对其进行计数，若计数为0，并在一段时间内未收到新的Android App的请求命令时，容器管理器将关闭当前已启动的Android容器。桥接应用基于ReMo的原生应用，Android应用将最终以桥接应用的形式运行在ReMo系统中，桥接应用主要进行Android运行环境的启动，用户与Android应用的交互，包括Android应用的界面显示、外设的输入与输出(屏幕与按键输入、音频输出等)，并保持Android系统与ReMo系统之间的通信。桥接应用将维护几个Android系统与ReMo系统之间的连接，用于保持两个系统之间的正常通信：BridgeConnection：用于Android系统与ReMo系统之间应用级的通信，包括Android运行环境是否启动完成、用户启动/关闭Android App的请求、用户安装/卸载Android App请求、Android当前可运行的应用信息等；MotionInputConnection：用于将用户通过屏幕的输入发送给Android系统；KeyInputConnection：用于将用户通过按键(物理键、虚拟键)的输入发送给Android系统；AudioConnection：用于接收Android系统发送的音频输出；OpenGlConnection：用于接受Android的图层信息。
如图2所示，当用户请求启动某Android App时，首先检测Android兼容层的运行状态，若Android兼容层未运行，则启动Android容器，加载Android镜像；启动桥接应用，桥接应用将启动已加载的Android镜像作为Android运行环境，在接收到Android运行环境启动成功的消息后将用户的启动应用请求发送给Android；若Android兼容层已经在运行，将会由当前已运行的桥接应用直接将用户的启动应用请求发送给Android，而不会重新启动一个新的桥接应用，以此降低运行多个Android App的资源消耗。桥接应用在窗口中仅有一个View控件，将OpenGlConnection中接收到的图层绘制在View中进行显示。在应用窗口上注册MotionEventListeners、KeyEventListener，将屏幕事件、按键事件截获，直接通过MotionInputConnection、KeyInputConnection发送到Android运行环境中。
桥接应用通过BridgeConnection进行Android应用的包管理。当用户请求安装或卸载某个Android App时，BridgeConnection将向Android运行环境发送安装、卸载请求。BridgeConnection接收从Android运行环境发送的应用列表变化信息，维护一个可运行的Android应用列表，并将相关信息同步给ReMo系统的framework层。如图3所示，当用户请求安装Android应用时，首先检测安装应用的类型，若为Android应用，检测Android兼容层的运行状态，若Android兼容层的运行正常，则将用户的安装请求发送至桥接应用，桥接应用将安装请求及安装文件路径发送至Android运行环境，Android运行环境调用Android包管理模块安装应用，Android应用安装成功后将新安装应用信息发送至ReMo系统，并更新ReMo系统中的安装应用信息。请求卸载Android应用的处理方式与请求安装Android应用的处理方式类似。
为了使Android兼容层顺利运行，需要对运行在在容器内的Android系统进行一些定制工作，主要包括：添加守护进程Android Deamon，重新实现hwcomposer HAL模块。守护进程(Android Deamon)跟随Android运行环境一起启动，Android运行环境通过它与桥接应用进行通信。守护进程接受从ReMo系统中发送的启动/关闭应用的消息，通过调用Android系统中的ActivityManger完成应用的启动与关闭；接受从ReMo系统发送的安装/卸载应用的消息，通过调用Android系统中的PackageManager完成应用的安装卸载；监听Android在运行过程中发生的应用信息变化、窗口信息变化，并将其发送给桥接应用。重新实现的hwcomposer HAL模块将获取每个应用的图层信息，并将这些信息发送给ReMo系统。
如图4所示的Android App启动过程，当用户启动某应用时，ReMo系统中的framework会检测当前启动应用的类型，若是Android应用，则检测当前的Android兼容层是否运行，若没有，则启动容器管理器加载Android运行环境，启动桥接应用，并启动Android运行环境；Android运行环境启动成功后，由桥接应用将启动Android App的请求发送给运行在Android系统中的守护进程启动对应的应用，启动成功后将结果反馈给ReMo系统中的容器管理器。Android系统中的SurfaceFlinger将图层信息发送给桥接应用进行界面显示，至此，Android App启动成功。
如图5所示的Android应用包管理过程，当用户请求安装某应用时，framework会检测请求安装的应用类型，若是Android应用，检测Android兼容层是否在运行，若其运行正常，则将这个安装请求发送给Android守护进程进行安装操作。Android应用的卸载过程于此类似。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建容器管理器步骤：执行容器管理器创建，所述容器管理器管理Android容器的生命周期、在Android容器中加载Android镜像、接收Android应用请求命令、维护Android容器中Android应用的信息；
构建桥接应用步骤：执行桥接应用构建，所述桥接应用启动Android容器中加载的Android镜像作为Android运行环境，显示Android应用界面，保持Android应用与移动操作系统的交互通信。
2.根据权利要求1所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，其特征在于，还包括构建守护进程步骤；
构建守护进程步骤：在Android运行环境中构建守护进程，所述Android应用通过守护进程与移动操作系统进行交互通信。
3.根据权利要求1所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现方法，其特征在于，还包括重建HWComposer HAL步骤；
重建HWComposer HAL步骤：重建Android运行环境中HWComposer HAL，所述HWComposerHAL获取Android应用的图层信息，将所述图层信息发送至移动操作系统。
4.一种基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，其特征在于，包括以下模块：
构建容器管理器模块：执行容器管理器创建，所述容器管理器管理Android容器的生命周期、在Android容器中加载Android镜像、接收Android应用请求命令、维护Android容器中Android应用的信息；
构建桥接应用模块：执行桥接应用构建，启动Android容器中加载的Android镜像作为Android运行环境，显示Android应用界面，保持Android应用与移动操作系统的交互通信。
5.根据权利要求4所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，其特征在于，还包括构建守护进程模块；
构建守护进程模块：在Android运行环境中构建守护进程，所述Android应用通过守护进程与移动操作系统进行交互通信。
6.根据权利要求4所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，其特征在于，还包括重建HWComposer HAL模块；
重建HWComposer HAL模块：重建Android运行环境中HWComposer HAL，所述HWComposerHAL获取Android应用的图层信息，将所述图层信息发送至移动操作系统。
7.根据权利要求1所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现方法或者权利要求4所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，其特征在于，所述容器管理器生成Android容器中已启动的Android应用信息列表，进行Android应用的计数，若计数为0，且在设定时间内未接收到Android应用请求命令，则关闭Android容器。
8.根据权利要求1所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现方法或者权利要求4所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，其特征在于，所述Android应用与移动操作系统的交互通信主要包括Android应用的界面显示、外设的输入与输出。
9.根据权利要求1所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现方法或者权利要求4所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，其特征在于，所述桥接应用保持的交互通信主要包括桥接应用级通信、屏幕输入通信、按键输入通信、音频输出通信、图层通信；
所述桥接应用级通信是Android应用与移动操作系统的应用级通信，所述应用级通信包括Android应用的运行环境是否启动完成、请求启动或关闭Android应用、请求安装或卸载Android应用；
所述屏幕输入通信是通过屏幕的输入与Android应用的通信；
所述按键输入通信是通过按键的输入与Android应用的通信；
所述音频输出通信是移动操作系统接收Android容器发送的音频输出；
所述图层通信是移动操作系统接收Android容器发送的图层信息。
10.根据权利要求1所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现方法或者权利要求4所述的基于移动操作系统的Android兼容层实现系统，其特征在于，所述Android容器中能够运行一个或多个Android应用。
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