Android和嵌入式linux在移动终端方案的选择

本文尝试从全局的角度来分析Android和嵌入式linux，重点在安全性和稳定性这个角度。行文思路如下：首先对原生的Android系统和GNU/linux系统架构做简要分析，其次对比移动终端应用方案对原生Android或GNU/LINUX进行定制裁剪，再次通过大数据分析两者的应用领域，最后得出结论。

一.原生android系统的架构图和简要分析

上图为Android系统架构图，接下来从底层向上逐层分析

1.    linux kernel 层

这部分直接用的linux kernel，在某些方面做一定的修改，Linux内核的安全性和稳定性是有保障的。

2.    HAL层

这层在Android的经典架构图（附注1）上是没有的，是Google为了逃避GPL协议，同时为了迎合硬件厂商而做的。本质上是对linux kernel的重要组成——设备驱动的一个封装。这样既利用了linux kernel现成的驱动框架，又隐藏了一些实现的细节，这部分一般是不会公开源码的。这一层对一些大的sensor厂商来说，安全性和稳定性也是有保障的。

3.    Libraries & Runtime 层

该层的作用：对应用程序框架的支撑，为Android系统中各个组件提供服务。主要包括两部分：

3.1系统类库（C/C++编写），对GNU一些系统库的继承和封装，在嵌入式开发中，这部分要用到

3.2 Runtime 这部分是整个android最核心最特色的部分。又可以分成2部分：

3.2.1核心库：提供系统级API

3.2.2 Dalvik/ART虚拟机：Dalvik虚拟机主要是Google自己开发的，一直以来被职责为拖慢Android系统运行速度的根源，2014年已经被Google删除，代替他的是ART.

总的来说，这一层的两大部分都是Google工程师开发的，安全性和稳定性相对来说也是值得相信的，在android4.4之前，卡顿的毛病比较严重，和这一层脱不了干系。这一层也是android版本更新时重点优化的对象。

4.    API Framework 层

这部分提供开发Android APP程序所需的一系列类库，使开发人员可以进行快速的应用程序开发。这部分是Google工程师开发的,也是原生android系统版本迭代时重点优化的对象

5.    APP层

广大Android开发人员开发的APP程序。

小结：以上是原生Android系统的架构分析。虽然在Libraries和Runtime 层，API Framework 层依然存在稳定性和安全性的问题，但Google一直也在优化，到最新发布的Android 8.0系统，宣称又解决了一系列问题。另一个不安全的因素是Android系统的使用者随意进入root权限，操作不当引起的。

二．      GNU/LINUX(标准linux发行版)的系统架构图和简要分析

GNU/LINUX的架构可分为两层：

1.    kernel层

该层就是标准的linux kernel

2.    user space层

这一层其实可以再分成2层：

2.1         file system(包含图中的 C library) .该层在功能上对应于Android系统架构中第三层，不过机制上要更简单(没有Android的Dalvik/ART虚拟机)

2.2         user applications .相当于Android的第5层

小结：GNU/LINUX的架构更简单，更清晰。在安全性和稳定性上要更好，但因为缺少像Android那样API Framework的支持，应用程序开发者相对要做更多的事情。

三．      移动终端方案厂商对原生android的深度定制

因为手机厂商可以可以利用原生Android做各种修改，所以实际上发生问题最大的可能性在这一环节，这个也是考验手机厂商能力的一个环节。所以一些小的手机方案厂商不让人放心

 

四．      嵌入式linux对GNU/LINUX的裁剪

这个过程主要就是bootloader 的移植，linux kernel的裁剪和移植工作，根文件系统的制作。linux kernel的裁剪和移植是有难度的，不过因为裁剪不是对源码的裁剪，而是对整个内核模块的选择性编译，普通开发者也是可以做的。当然要做到“恰到好处”也是非常难的。

 

五．      大数据下android和嵌入式linux的应用领域

Android应用领域：

智能家庭终端设备、智能家居监控系统、网关设计和家用安防系统[7-10]；有做工业方面的应用，如煤矿安全系统、桥梁监测终端、电动汽车车载信息显示终端、转载娱乐系统、汽车电子和烟尘浓度监测软件等等[11-17]；有做理财应用的，主要涉及内容有手机理财软件、POS支付终端、商品比价系统等等[18-20]；有做视频类服务的，如视频会议、无线视频监控、巡视终端等等[21-28]；有做医疗领域的系统的，有医院的查房管理系统、移动健康医疗、中医方药系统等等[29-31]；有做旅游行业的应用，如城市导游系统，校园地图服务，智能导游等等[32-34]；有做教育行业的软件系统的，如选课系统、移动学习软件、移动图书馆等等[35-40]；有做移动电子办公系统，如移动电子警务、移动电子政务等等[41, 42]；有做信息管理系统的，如学生公寓管理系统、实验室管理系统、小型库存管理系统、校园一卡通系统、小型店铺管理软件等等[43-47]；有提供基于地理位置定位的服务的，如室内LBS和移动平台GPS等等[48, 49]有和嵌入式电子支付刷卡系统相结合的应用，如NFC技术和Android的结合应用[50]；各种商用小软件，如电子词典、数独游戏、日程管理、股票、阅读器、天气查询、火车时刻查询等等[51-64]；有农业方面的应用，如小麦生产风险信息采集系统和农业新品种推广信息采集系统等等[65, 66]；有影音娱乐方面的应用，如影音播放器、多媒体应用开发、家庭体感娱乐平台[67-69]等等

 

 

Linux主要应用领域：

有工业控制领域的应用，如数控机床、铣床数字控制、电火花加工控制、轨道交通系统、数字运动控制系统等等[70-84]；有工业现场数据实时采集应用[85-89]；有机器人制造和控制[90-93]；有工业级别的嵌入式设备制造[94-96]；有工业现场系统设计[97-100]等等。

备注：主要引自万方数据库

六．      结论

通过前面的分析，可以看出虽然Android是基于linux kernel，但是两者的区别还是蛮大的，应用场合的区别很鲜明。如果要做工业级别的系统，毫无疑问选择linux。Linux经过近30年的发展，经过全球顶级开发者的优化和维护，在安全性和稳定性方面还是有保障的，也因此，linux在企业级服务器市场占据统治地位，缺点是开发难度相对要大。

 

附注1：

 Android官方架构图：