CN111930429A

CN111930429A - 一种Android操作系统快速启动的方法及电子设备

Info

Publication number: CN111930429A
Application number: CN202010643551.5A
Authority: CN
Inventors: 周诗千
Original assignee: Shanghai Sunmi Technology Group Co Ltd; Citaq Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sunmi Technology Group Co Ltd; Citaq Co Ltd
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2020-11-13

Abstract

本发明实施例涉及一种Android操作系统快速启动的方法及电子设备，方法包括：Android的Init进程启动完成后，判断用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件；若存在，则根据所述快照文件，加载Zygote进程，且使加载的Zygote进程继续执行并完成Android操作系统的启动；所述快照文件为所述用户空间中运行的CRIU插件在正常启动的Zygote进程完成类和资源的加载后设置断点，获得用于快速启动Zygote进程的文件。本发明中通过CRIU插件对Android的操作系统启动加速，在启动中无需特殊硬件支持且不影响应用的启动速度，满足了Android操作系统开机快速启动的需求。

Description

一种Android操作系统快速启动的方法及电子设备

技术领域

本发明实施例涉及操作系统快速启动技术，具体涉及一种Android操作系统快速启动的方法及电子设备。

背景技术

随着Android设备的大规模普及，Android设备的开机启动时间越来越受到人们的关注。由于Android系统目前在使用过程会出现卡顿现象，用户会经常性的重启。过长的启动时间，直接影响用户的使用体验，也影响相关产品的销售。所以缩短开机时间，具有非常重大的意义。

现有技术中提供两种Android开机启动优化的方案。一种是将Android启动过程中zygote预加载的类和资源进行裁剪，这种方式可以加快启动时间，但是会影响后续应用的启动速度，这样得不偿失。另一种是Hibernation启动，将操作系统运行状态按照一定的格式作为休眠镜像保存在非易失性存储介质中，每次启动都从休眠镜像启动。虽然可以提示启动速度，但是需要特殊硬件支持，使用范围受到了很大的限制。

在目前看来这些加速启动方法都具有局限性，要么影响操作系统的性能，要么需要特殊硬件支持。为此，亟需一种无须特殊硬件支持，且可以加速Android操作系统启动的通用方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的至少一个实施例提供了一种Android操作系统快速启动的方法及电子设备。

第一方面，本发明实施例提出一种Android操作系统快速启动的方法，包括：

Android的Init进程启动完成后，判断用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件；

若存在，则根据所述快照文件，加载Zygote进程，且使加载的Zygote进程继续执行并完成Android操作系统的启动；

所述快照文件为所述用户空间中运行的CRIU插件在正常启动的Zygote进程完成类和资源的加载后设置断点，获得用于快速启动Zygote进程的文件。

在一种可选的实现方式中，所述方法还包括：

若用户空间中不存在所述快照文件，则正常启动Zygote进程，且在所述Zygote进程加载完类和资源后，设置断点，并获取用于快速启动Zygote进程的快照文件；

在断点对应的快照文件保存完成后，使Zygote进程继续执行，以完成Android操作系统的启动。

在另一种可选的实现方式中，所述设置断点，并获取用于快速启动Zygote进程的快照文件，包括：

将Zygote进程进行阻塞，保存Zygote进程的状态信息、地址空间信息、用于上下文切换的CPU信息、打开文件描述符、信号状态和信号处理函数，得到快照文件。

在第三种可选的实现方式中，所述地址空间信息包括：Zygote进程数据段，堆栈段；

用于上下文切换的CPU信息包括：PC程序计数器、PSW状态寄存器。

在第四种可选的实现方式中，所述根据所述快照文件，加载Zygote进程，包括：

阻塞Zygote进程的正常启动，从所述快照文件恢复Zygote进程的状态信息、地址空间信息、用于上下文切换的CPU信息、打开文件描述符、信号状态和信号处理函数，并恢复Zygote进程。

在第五种可选的实现方式中，所述用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件之前，所述方法还包括：

正常启动Zygote进程，且在所述Zygote进程加载完类和资源后，设置断点，并获取用于快速启动Zygote进程的快照文件。

在第六种可选的实现方式中，Android的Init进程启动完成后，判断用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件，包括：

Android的Init进程启动完成后，Init进程读取用于挂载文件系统的脚本文件，判断所述快照文件是否存在。

第二方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上第一方面任一所述的Android操作系统快速启动的方法的步骤。

第三方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一所述的Android操作系统快速启动的方法的步骤。

本发明实施例所述的方法支持所有的Android操作系统，其利用CRIU将Zygote加载类和加载资源的过程设置断点保存为快照文件，下次系统启动过程直接从快照文件恢复继续执行，这样就跳过了耗时的加载过程达到开机加速的目的。也就是说，减少了Android操作系统的Zygote进程耗时的预加载类和资源的启动时间，从而达到快速启动Android系统的目的。

本发明实施例的方法在启动中无需特殊硬件支持且不影响应用的启动速度，即避免了裁剪预加载类和资源造成的系统性能影响，满足了Android操作系统开机快速启动的需求，适用所有的基于Android系统的各类电子设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的Android操作系统快速启动的方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的Android平台的架构示意图；

图3至图6分别为本发明一实施例提供的Android操作系统快速启动的方法的部分流程示意图；

图7为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

Android操作系统的启动过程可以为Linux内核启动，init.rc系统服务启动，Zygote进程启动。其中Zygote进程需要加载类和资源，这方面耗时比较久。本发明实施例中利用CRIU插件将Zygote加载类和加载资源的过程设置断点保存为快照文件，下次操作系统启动过程直接从快照文件恢复继续执行，这样就跳过了耗时的加载过程达到开机加速的目的。

如图1所示，本实施例提供一种Android操作系统快速启动的方法，其执行主体可为CRIU插件，其具体包括如下的步骤：

101、Android的Init进程启动完成后，判断用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件，若存在，执行步骤102，否则执行步骤103。

举例来说，本实施例的快照文件可为所述用户空间中运行的CRIU插件在正常启动的Zygote进程完成类和资源的加载后设置断点，获得用于快速启动Zygote进程的文件。

102、若存在，则根据所述快照文件，加载Zygote进程，且使加载的Zygote进程继续执行并完成Android操作系统的启动。

103、若用户空间中不存在所述快照文件，则正常启动Zygote进程，且在所述Zygote进程加载完类和资源后，设置断点，并获取用于快速启动Zygote进程的快照文件；

104、在断点对应的快照文件保存完成后，使Zygote进程继续执行，以完成Android操作系统的启动。

本实施例的方法支持所有的Android操作系统，其利用CRIU将Zygote加载类和加载资源的过程设置断点保存为快照文件，下次系统启动过程直接从快照文件恢复继续执行，这样就跳过了耗时的加载过程达到开机加速的目的。

为了更好的理解本发明实施例的方法，以下对CRIU插件进行说明。

CRIU（Checkpoint/Restore in userspace）是linux平台在用户空间实现检查点/恢复（Checkpoint/Restore）功能的工具软件，可以冻结正在运行的进程，并将进程的执行状态以文件形式保存起来。通过保存的快照文件，可以直接将进程从冻结时间点恢复继续运行。

由于CRIU是在运行在用户空间，无需对linux内核做出任何修改，就能实现进程快照保存和恢复。Android系统是基于Linux的，用于Zygote进程的快速启动所需工作量少，集成简单，且兼容性得到了可靠的保证。

本发明实施例的方法实施前，Android设备中安装CRIU插件，此时需要操作人员进行如下操作，为了方便理解，图2示出了Android平台的架构图。

1）编写Android平台下调用CRIU动态链接库的Andorid.bp文件，并对CRIU动态链接库进行相关修改以支持Android系统。将CRIUAPI库移植到Android平台。

2）编写Android平台下面的JNI接口函数，调用CRIU底层动态链接库。在Zygote进程的Init.java文件中通过JNI调用CRIU模块，在耗时的预加载类和预加载资源过程之后设置断点，将Zygote进程保存到快照文件中。下次启动时恢复快照文件，从断点处往下执行程序，跳过了耗时的预加载过程，从而提高了Android的启动速度。

3）编写Android启动的init.rc文件，判断快照文件是否存在，如果存在则直接从快照文件启动，如果不存在则通过CRIU生成Zygote进程的快照文件。

如图3所示，本实施例提供一种Android操作系统快速启动的方法，其执行主体可为CRIU插件，其具体包括如下的步骤：

301、Android的Init进程启动完成后，判断用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件，若不存在执行步骤302，若存在，则执行步骤304。

302、若用户空间中不存在所述快照文件，则正常启动Zygote进程，且在所述Zygote进程加载完类和资源后，将Zygote进程进行阻塞，保存Zygote进程的状态信息、地址空间信息、用于上下文切换的CPU信息、打开文件描述符、信号状态和信号处理函数，得到快照文件。

在本实施例中，地址空间信息可包括：Zygote进程数据段，堆栈段；

用于上下文切换的CPU信息可包括：PC程序计数器、PSW状态寄存器。

303、在断点对应的快照文件保存完成后，使Zygote进程继续执行，以完成Android操作系统的启动，如图4所示。

304、若用户空间中存在所述快照文件，则阻塞Zygote进程的正常启动，从所述快照文件恢复Zygote进程的状态信息、地址空间信息、用于上下文切换的CPU信息、打开文件描述符、信号状态和信号处理函数，并恢复Zygote进程，且使加载的Zygote进程继续执行并完成Android操作系统的启动，如图5所示。

本实施例的方法在启动中无需特殊硬件支持且不影响应用的启动速度，即避免了裁剪预加载类和资源造成的系统性能影响，满足了Android操作系统开机快速启动的需求，适用所有的基于Android系统的各类电子设备。

如图6所示，本实施例提供一种Android操作系统快速启动的方法，其具体包括如下的步骤：

601、Android开机，Linux内核启动（如bootlaoder，LinuxKernel的启动），init.rc系统服务启动，Zygote进程启动；

602、在所述Zygote进程加载完类和资源后，设置断点，并获取用于快速启动Zygote进程的快照文件；

603、在断点对应的快照文件保存完成后，使Zygote进程继续执行，以完成Android操作系统的启动。

604、Android再次开机，Linux内核启动，init.rc系统服务启动，即启动Init进程，Init进程读取init.rc文件，挂载文件系统，初始系统服务，判断Zygote进程快照文件是否存在。

如果存在，则从快照文件创建Zygote进程，从断点处开始往下执行；

如果不存在，则执行Android的正常启动，并生成Zygote进程的快照文件；Android启动完毕，进行系统主桌面。

举例来说，在电脑上的文件系统可包括NTFS，FAT32等；在移动设备上的文件系统可包括：EXT4，F2FS等。上述的挂载文件系统可理解为挂载文件系统所在盘（如C盘）。上述的系统服务可理解Android运行基本的服务程序，如WIFI、电源管理、相机等。

在本实施例中，正常启动Zygote进程，且在所述Zygote进程加载完类和资源后，设置断点，并获取用于快速启动Zygote进程的快照文件。由此，在下次Android启动时，Android的Init进程启动完成后，Init进程读取用于挂载文件系统的脚本文件即init.rc文件，获取快照文件，进而实现快速启动。

本实施例中，通过CRIU插件对Android系统启动加速，可以将启动时间缩短至少15秒，对启动速度的提升接近了30%-40%，而且这种方式对后续性能没有影响，是一种高效可靠的加速方法，满足了Android系统开机快速启动的需求。

本实施例中提供一种电子设备的结构示意图，如图7所示，图7所示的电子设备可包括：至少一个处理器71、至少一个存储器72、至少一个网络接口74和/或其他的用户接口73。收银设备中的各个组件通过总线系统75耦合在一起。可理解，总线系统75用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统75除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图7中将各种总线都标为总线系统75。

本实施例的电子设备可以执行图1至图6任一所示的方法，其中，用户接口73可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标或者触感板等。

可以理解，本实施例中的存储器72可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器 (ProgrammableROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyEPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(StaticRAM，SRAM)、动态随机存取存储器 (DynamicRAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(SynchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleDataRateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(SynchlinkDRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambusRAM，DRRAM)。本文描述的存储器72旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器72存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统721和应用程序722。

其中，操作系统721，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序722，包含各种应用程序，例如媒体播放器(MediaPlayer)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序722中。

在本发明实施例中，处理器71通过调用存储器72存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序722中存储的程序或指令，处理器71用于执行第一方面所提供的方法步骤。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器71中，或者由处理器71实现。处理器71可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器71中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器71可以是通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray， FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器72，处理器71读取存储器72中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPDevice，DSPD)、可编程逻辑设备（PLD）、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的单元来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，方法实施例的步骤之间除非存在明确的先后顺序，否则执行顺序可任意调整。所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims

1.一种Android操作系统快速启动的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设置断点，并获取用于快速启动Zygote进程的快照文件，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述地址空间信息包括：Zygote进程数据段，堆栈段；

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述快照文件，加载Zygote进程，包括：

6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件之前，所述方法还包括：

7.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，Android的Init进程启动完成后，判断用户空间中是否存在Zygote进程对应的快照文件，包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上权利要求1至7任一项所述的Android操作系统快速启动的方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上权利要求1至7任一项所述的Android操作系统快速启动的方法的步骤。