Introdução Dalvik Linux 2.6. Android. Diogo de Campos, João Paulo Pizani Flor, Maurício Oliveira Haensch, Pedro Covolan Bachiega

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1 Android Diogo de Campos, João Paulo Pizani Flor, Maurício Oliveira Haensch, Pedro Covolan Bachiega Universidade Federal de Santa Catarina November 18, 2008

2 Agenda 1 Introdução 2 Dalvik 3 Linux 2.6

3 Introdução O que é Android? Características Básicas Arquitetura

4 Introdução O que é Android? Características Básicas Arquitetura

5 Introdução O que é Android? Características Básicas Arquitetura

6 O que é Android? O Android É uma plataforma para dispositivos móveis que inclui sistema operacional, middleware e aplicações chave. Google + Open Handset Alliance A plataforma Android é e será mantida por um grupo de 33 empresas, chamado Open Handset Alliance. São empresas de dispositivos móveis, operadoras, software, semicondutores e comercialização que estão juntas na criação da primeira plataforma móvel completa, aberta e livre.

7 O que é Android? O Android É uma plataforma para dispositivos móveis que inclui sistema operacional, middleware e aplicações chave. Google + Open Handset Alliance A plataforma Android é e será mantida por um grupo de 33 empresas, chamado Open Handset Alliance. São empresas de dispositivos móveis, operadoras, software, semicondutores e comercialização que estão juntas na criação da primeira plataforma móvel completa, aberta e livre.

8 Características Básicas Dalvik As aplicações são feitas em Java (não JavaME) e rodam na máquina virtual Dalvik. Independente de hardware Possui suporte multimídia de áudio, vídeo e imagem (MP3, AAC, MPEG, H.264, JPG, PNG, GIF), além de um browser baseado no Webkit Engine (mesmo do safari), também otimizado (Two Pass Layout, Frame Flattening). Dependente de hardware Touchscreen, Bluetooth, Telefonia GSM, Camera, GPS, 3G, WiFi, Bússola, acelerômetro...

9 Características Básicas Dalvik As aplicações são feitas em Java (não JavaME) e rodam na máquina virtual Dalvik. Independente de hardware Possui suporte multimídia de áudio, vídeo e imagem (MP3, AAC, MPEG, H.264, JPG, PNG, GIF), além de um browser baseado no Webkit Engine (mesmo do safari), também otimizado (Two Pass Layout, Frame Flattening). Dependente de hardware Touchscreen, Bluetooth, Telefonia GSM, Camera, GPS, 3G, WiFi, Bússola, acelerômetro...

10 Características Básicas Dalvik As aplicações são feitas em Java (não JavaME) e rodam na máquina virtual Dalvik. Independente de hardware Possui suporte multimídia de áudio, vídeo e imagem (MP3, AAC, MPEG, H.264, JPG, PNG, GIF), além de um browser baseado no Webkit Engine (mesmo do safari), também otimizado (Two Pass Layout, Frame Flattening). Dependente de hardware Touchscreen, Bluetooth, Telefonia GSM, Camera, GPS, 3G, WiFi, Bússola, acelerômetro...

11 Arquitetura

12 Arquitetura Applications Essa camada conta com diversos tipos de aplicações (cliente de , calendário, mapas, browser, serviço SMS, agenda de contatos, etc). Todas as aplicações são escritas em Java. Application Framework Os desenvolvedores têm acesso ao mesmo framework de APIs utilizado para as aplicações do Android. Esse framework contém um conjunto de componentes gráficos, provedores de conteúdo, gerenciadores de recursos (gráficos, string, vídeos), gerenciador de notificação e um gerenciador de atividade.

13 Arquitetura Applications Essa camada conta com diversos tipos de aplicações (cliente de , calendário, mapas, browser, serviço SMS, agenda de contatos, etc). Todas as aplicações são escritas em Java. Application Framework Os desenvolvedores têm acesso ao mesmo framework de APIs utilizado para as aplicações do Android. Esse framework contém um conjunto de componentes gráficos, provedores de conteúdo, gerenciadores de recursos (gráficos, string, vídeos), gerenciador de notificação e um gerenciador de atividade.

14 Arquitetura Libraries Android contém uma série de bibliotecas de C/C++, que são utilizadas por vários componentes do sistema. Algumas bibliotecas são: biblioteca padrão C otimizada para embarcados, SQLite, bibliotecas de mídia, gerenciador de superfície. Todas as funcionalidades são repassadas ao usuário através do framework. Android Runtime Cada aplicação do Android roda seu próprio processo em uma instância da máquina virtual Dalvik. Essa VM foi escrita para ser rodada eficientemente com múltiplas instâncias e executa arquivos.dex (Dalvik Executable), que é uma espécie de bytecode Java omitizado para o Android.

15 Arquitetura Libraries Android contém uma série de bibliotecas de C/C++, que são utilizadas por vários componentes do sistema. Algumas bibliotecas são: biblioteca padrão C otimizada para embarcados, SQLite, bibliotecas de mídia, gerenciador de superfície. Todas as funcionalidades são repassadas ao usuário através do framework. Android Runtime Cada aplicação do Android roda seu próprio processo em uma instância da máquina virtual Dalvik. Essa VM foi escrita para ser rodada eficientemente com múltiplas instâncias e executa arquivos.dex (Dalvik Executable), que é uma espécie de bytecode Java omitizado para o Android.

16 Arquitetura Linux Kernel O Android utiliza parte do Kernel 2.6 do Linux, que é responsável por funções como segurança, gerenciamento de memória, gerenciamento de processos, pilha de protocolos de rede e módulos. O Kernel também funciona como uma camada de abstração entre o hardware e o restante das camadas previamente citadas.

17 Agenda 1 Introdução 2 Dalvik 3 Linux 2.6

18 Dalvik A máquina virtual Dalvik Por que não JVM? Zygote

19 Dalvik A máquina virtual Dalvik Por que não JVM? Zygote

20 Dalvik A máquina virtual Dalvik Por que não JVM? Zygote

21 A máquina virtual Dalvik Origem Desenvolvida por Dan Bornstein e outros engenheiros da Google, especificamente para o Android. Foi projetada para rodar em sistemas com baixa frequência, pouca RAM e SO sem espaço para swap. Características É uma máquina virtual de registradores. Cada aplicação roda em uma instância da Dalvik, instanciadas a partir do Zygote.

22 A máquina virtual Dalvik Origem Desenvolvida por Dan Bornstein e outros engenheiros da Google, especificamente para o Android. Foi projetada para rodar em sistemas com baixa frequência, pouca RAM e SO sem espaço para swap. Características É uma máquina virtual de registradores. Cada aplicação roda em uma instância da Dalvik, instanciadas a partir do Zygote.

23 Por que não JVM? Deve ser rápido e eficiente. A Dalvik roda seu próprio bytecode. Arquivos.class são convertidos para.dex Ocupa metade do espaço que um.class Java. Carrega mais rápido. Futuro: conversão de outras linguagens para.dex

24 Por que não JVM? Deve ser rápido e eficiente. A Dalvik roda seu próprio bytecode. Arquivos.class são convertidos para.dex Ocupa metade do espaço que um.class Java. Carrega mais rápido. Futuro: conversão de outras linguagens para.dex

25 Por que não JVM? Deve ser rápido e eficiente. A Dalvik roda seu próprio bytecode. Arquivos.class são convertidos para.dex Ocupa metade do espaço que um.class Java. Carrega mais rápido. Futuro: conversão de outras linguagens para.dex

26 Por que não JVM? Deve ser rápido e eficiente. A Dalvik roda seu próprio bytecode. Arquivos.class são convertidos para.dex Ocupa metade do espaço que um.class Java. Carrega mais rápido. Futuro: conversão de outras linguagens para.dex

27 Por que não JVM? Deve ser rápido e eficiente. A Dalvik roda seu próprio bytecode. Arquivos.class são convertidos para.dex Ocupa metade do espaço que um.class Java. Carrega mais rápido. Futuro: conversão de outras linguagens para.dex

28 Por que não JVM? Deve ser rápido e eficiente. A Dalvik roda seu próprio bytecode. Arquivos.class são convertidos para.dex Ocupa metade do espaço que um.class Java. Carrega mais rápido. Futuro: conversão de outras linguagens para.dex

29 Zygote Processo gerador das instâncias da Dalvik. É iniciado no boot do Kernel (init). Outras máquinas são instanciadas com fork() quando necssário. No Zygote, são mapeadas as bibliotecas compartilhadas das aplicações. Para evitar inconsistência de dados, são acessadas em modo somente leitura.

30 Zygote Processo gerador das instâncias da Dalvik. É iniciado no boot do Kernel (init). Outras máquinas são instanciadas com fork() quando necssário. No Zygote, são mapeadas as bibliotecas compartilhadas das aplicações. Para evitar inconsistência de dados, são acessadas em modo somente leitura.

31 Zygote Processo gerador das instâncias da Dalvik. É iniciado no boot do Kernel (init). Outras máquinas são instanciadas com fork() quando necssário. No Zygote, são mapeadas as bibliotecas compartilhadas das aplicações. Para evitar inconsistência de dados, são acessadas em modo somente leitura.

32 Zygote Processo gerador das instâncias da Dalvik. É iniciado no boot do Kernel (init). Outras máquinas são instanciadas com fork() quando necssário. No Zygote, são mapeadas as bibliotecas compartilhadas das aplicações. Para evitar inconsistência de dados, são acessadas em modo somente leitura.

33 Zygote Processo gerador das instâncias da Dalvik. É iniciado no boot do Kernel (init). Outras máquinas são instanciadas com fork() quando necssário. No Zygote, são mapeadas as bibliotecas compartilhadas das aplicações. Para evitar inconsistência de dados, são acessadas em modo somente leitura.

34 Zygote

35 Agenda 1 Introdução 2 Dalvik 3 Linux 2.6

36 Linux 2.6 Por que Linux? Glibc e Bionic Libc Sobre o Binder AIDL Gerenciamento de Energia

37 Linux 2.6 Por que Linux? Glibc e Bionic Libc Sobre o Binder AIDL Gerenciamento de Energia

38 Linux 2.6 Por que Linux? Glibc e Bionic Libc Sobre o Binder AIDL Gerenciamento de Energia

39 Linux 2.6 Por que Linux? Glibc e Bionic Libc Sobre o Binder AIDL Gerenciamento de Energia

40 Linux 2.6 Por que Linux? Glibc e Bionic Libc Sobre o Binder AIDL Gerenciamento de Energia

41 Por que Linux? Bom gerenciamento de processos e memória Modelo de segurança baseado em permissões Device Drivers consolidados para variados hardwares É open-source =)

42 Por que Linux? Bom gerenciamento de processos e memória Modelo de segurança baseado em permissões Device Drivers consolidados para variados hardwares É open-source =)

43 Por que Linux? Bom gerenciamento de processos e memória Modelo de segurança baseado em permissões Device Drivers consolidados para variados hardwares É open-source =)

44 Por que Linux? Bom gerenciamento de processos e memória Modelo de segurança baseado em permissões Device Drivers consolidados para variados hardwares É open-source =)

45 Glibc e Bionic Libc Por que não glibc? A mesma biblioteca é ligada estaticamente a todos os executáveis, portanto precisa ser rápida para melhorar o desempenho e pequena para economizar memória. E agora? Android implementa a Bionic libc, que é menor que a glibc e otimizada para embarcados. A bionic utiliza a licensa BSD, diferentemente da GPL utilizada pela glibc. Porém... Não suporta todas as POSIX features nem é compatível com a Glibc, por isso todo código nativo deve ser compilado especificamente para bionic.

46 Glibc e Bionic Libc Por que não glibc? A mesma biblioteca é ligada estaticamente a todos os executáveis, portanto precisa ser rápida para melhorar o desempenho e pequena para economizar memória. E agora? Android implementa a Bionic libc, que é menor que a glibc e otimizada para embarcados. A bionic utiliza a licensa BSD, diferentemente da GPL utilizada pela glibc. Porém... Não suporta todas as POSIX features nem é compatível com a Glibc, por isso todo código nativo deve ser compilado especificamente para bionic.

47 Glibc e Bionic Libc Por que não glibc? A mesma biblioteca é ligada estaticamente a todos os executáveis, portanto precisa ser rápida para melhorar o desempenho e pequena para economizar memória. E agora? Android implementa a Bionic libc, que é menor que a glibc e otimizada para embarcados. A bionic utiliza a licensa BSD, diferentemente da GPL utilizada pela glibc. Porém... Não suporta todas as POSIX features nem é compatível com a Glibc, por isso todo código nativo deve ser compilado especificamente para bionic.

48 Sobre o Binder O que é Binder? Aplicações e serviços rodam em processos separados, mas podem precisar compartilhar dados e se comunicar. O Binder é um driver que facilita IPC (Inter-process Communication), com alta performance em memória compartilhada. Como funciona? Conta o número de referências, assim como mapeia essas referências à objetos entre processos. Realiza chamadas síncronas entre processos através da interface descrita pelo desenvolvedor em AIDL.

49 Sobre o Binder O que é Binder? Aplicações e serviços rodam em processos separados, mas podem precisar compartilhar dados e se comunicar. O Binder é um driver que facilita IPC (Inter-process Communication), com alta performance em memória compartilhada. Como funciona? Conta o número de referências, assim como mapeia essas referências à objetos entre processos. Realiza chamadas síncronas entre processos através da interface descrita pelo desenvolvedor em AIDL.

50 Sobre o Binder

51 AIDL Android Interface Description Language. Binder precisa saber qual a interface externa de cada aplicação. Descrever a interface da sua aplicação diretamente no Binder é complicado. Foi criada uma linguagem de descrição fácil de usar que converte a interface descrita pelo desenvolvedor para o código usado pelo Binder.

52 AIDL Android Interface Description Language. Binder precisa saber qual a interface externa de cada aplicação. Descrever a interface da sua aplicação diretamente no Binder é complicado. Foi criada uma linguagem de descrição fácil de usar que converte a interface descrita pelo desenvolvedor para o código usado pelo Binder.

53 AIDL Android Interface Description Language. Binder precisa saber qual a interface externa de cada aplicação. Descrever a interface da sua aplicação diretamente no Binder é complicado. Foi criada uma linguagem de descrição fácil de usar que converte a interface descrita pelo desenvolvedor para o código usado pelo Binder.

54 AIDL Android Interface Description Language. Binder precisa saber qual a interface externa de cada aplicação. Descrever a interface da sua aplicação diretamente no Binder é complicado. Foi criada uma linguagem de descrição fácil de usar que converte a interface descrita pelo desenvolvedor para o código usado pelo Binder.

55 Gerenciamento de Energia Construído sobre o Gerenciador de Energia padrão do Linux Utiliza uma poĺıtica mais agressiva. São implementados diferentes tipos de Wake Locks para impedir que o sistema desligue recursos necessários para uma aplicação. Devem ser implementados com cuidado: as aplicações devem liberá-los quando terminarem de utilizar os recursos.

56 Gerenciamento de Energia Construído sobre o Gerenciador de Energia padrão do Linux Utiliza uma poĺıtica mais agressiva. São implementados diferentes tipos de Wake Locks para impedir que o sistema desligue recursos necessários para uma aplicação. Devem ser implementados com cuidado: as aplicações devem liberá-los quando terminarem de utilizar os recursos.

57 Gerenciamento de Energia Construído sobre o Gerenciador de Energia padrão do Linux Utiliza uma poĺıtica mais agressiva. São implementados diferentes tipos de Wake Locks para impedir que o sistema desligue recursos necessários para uma aplicação. Devem ser implementados com cuidado: as aplicações devem liberá-los quando terminarem de utilizar os recursos.

58 Gerenciamento de Energia Construído sobre o Gerenciador de Energia padrão do Linux Utiliza uma poĺıtica mais agressiva. São implementados diferentes tipos de Wake Locks para impedir que o sistema desligue recursos necessários para uma aplicação. Devem ser implementados com cuidado: as aplicações devem liberá-los quando terminarem de utilizar os recursos.

59 Referências

60 Diogo de Campos João Paulo Pizani Flor Maurício Oliveira Haensch Pedro Covolan Bachiega

61

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