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Framework学习Android系统源码下载与编译 [复制链接]

2019-3-13 17:50
香辣牛肉面 阅读:238 评论:0 赞:1
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最近计划着研究下系统源码,之前也没做过什么记录,这次正好将学习的内容记录下来,方便以后复习巩固。

既然要学习我们的系统源码,那我们第一步要做的就是下载源码并进行编译了。

硬件环境要求

1. 编译环境

按照官方的说法,编译 Android 2.3.x 及以上版本的系统源码需要 64 位的系统运行环境来支持,而编译 2.3.x 以下的版本则需要 32 位的系统运行环境。

2. 硬盘空间

官方建议最好预留 100G 的磁盘空间来下载源码,150G 的磁盘空间用来编译源码,如果使用了 ccache(一个高速编译缓存工具,可以大幅加快 gcc 的编译速度),那么则需要更大的空间来支持。

所以尽可能地保证自己的磁盘空间够大吧,之前就因为磁盘空间预留不够导致源码编译过程中空间不足,狠狠地把自己坑了一把。

3. 内存空间

如果你是在虚拟机上跑 linux,官方建议至少需要 16G 的内存空间,我的机器只有 8G 的内存空间跑虚拟机,目前跑起来也没太大问题,就是编译源码的过程非常漫长,不知道是否跟内存大小有关。

软件环境要求

1. 操作系统

Android 系统的源码的编译支持 Linux 跟 Mac OS 两种操作系统,一般情况下,Android 系统源码都是在 Linux Ubuntu 系统上进行开发与测试的,所以如果你准备使用 Linux 系统来进行源码编译,那一般推荐安装 Ubuntu 版本的 Linux。

下面列出了各 Android 版本与编译系统版本的对应关系

Linux:

Android 版本 GNU/Linux
Android 6.0 (Marshmallow) - Android最新版本 Ubuntu 14.04 (Trusty)
Android 2.3.x (Gingerbread) - Android 5.x (Lollipop) Ubuntu 12.04 (Precise)
Android 1.5 (Cupcake) - Android 2.2.x (Froyo) Ubuntu 10.04 (Lucid)

Mac OS

Android 版本 Mac OS (Intel/x86)
Android 6.0 (Marshmallow) - Android最新版本 Mac OS v10.10 (Yosemite) or later with Xcode 4.5.2 and Command Line Tools
Android 5.x (Lollipop) Mac OS v10.8 (Mountain Lion) with Xcode 4.5.2 and Command Line Tools
Android 4.1.x-4.3.x (Jelly Bean) - Android 4.4.x (KitKat) Mac OS v10.6 (Snow Leopard) or Mac OS X v10.7 (Lion) and Xcode 4.2 (Apple's Developer Tools)
Android 1.5 (Cupcake) - Android 4.0.x (Ice Cream Sandwich) Mac OS v10.5 (Leopard) or Mac OS X v10.6 (Snow Leopard) and the Mac OS X v10.5 SDK

2.JDK 版本要求

不同的Android版本编译也需要对应的 JDK 环境,这里列出了各版本之间的对应关系

Android 版本JDK 版本(Ubuntu)JDK 版本(Mac OS)
Android 目前最新版本OpenJDK 8jdk 8u45 or newer
Android 5.x - Android 6.0OpenJDK 7jdk 7u71
Android 2.3.x - Android 4.4.xJava JDK 6Java JDK 6
Android 1.5 Android 2.2.xJava JDK 5Java JDK 5

搭建编译环境

根据上面列出的软硬件要求,我们可以根据自己要编译的 Android 版本以及自己的设备来选择合适的系统及JDK,接下来我们就来说说如何搭建编译环境。

这里我们主要针对Android 7.0的需要的编译环境分别对 Linux 和 Mac OS 进行配置:

设置 Linux 系统编译环境

1.安装 JDK

Android 7.0目前需要 openJDK 8的 JDK 环境

Ubuntu 15.04+

如果你的系统是 Ubuntu 15.04 及以上版本的话,直接运行如下指令即可直接安装:

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install openjdk-8-jdk

Ubuntu 14.04

如果你使用的是 Ubuntu 14.04 版本,现在并没有专门针对14.0.4可用的 open jdk8 的包,

但是 Ubuntu 15.04 OpenJDK 8 的包可以在 14.0.4 上成功地运行,所以我们下载 Ubuntu 15.04 OpenJDK 8 的安装包来手动安装:

openjdk-8-jre_8u45-b14-1_amd64.deb
openjdk-8-jdk_8u45-b14-1_amd64.deb

  • 安装 .deb 包
    先运行 apt-get 指令更新软件列表

sudo apt-get update

接着依次对上面下载的三个 deb 文件运行如下指令进行安装:

sudo dpkg -i 下载的文件地址

最后运行 apt-get -f 指令修复安装依赖的包

sudo apt-get -f install
  • 更新系统默认使用的 JDK 版本
    如果你的系统安装了多个版本的 JDK,可以通过下面的指令执行切换,会弹出可选的 JDK 版本,根据你的需要选择对应的版本就可以了:

sudo update-alternatives --config java
sudo update-alternatives --config javac

2.安装所需要的工具包

Ubuntu 14.04

我们编译过程中会用到下面的依赖包,执行如下指令统一安装:

sudo apt-get install git-core gnupg flex bison gperf build-essential \
  zip curl zlib1g-dev gcc-multilib g++-multilib libc6-dev-i386 \
  lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev lib32z-dev ccache \
  libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip

3.设置源码编译输出路径

默认情况下,编译好的系统源码会在源码所在目录的out文件夹下,
如果你希望调整输出目录的路径,可以执行下面的指令指定输出目录:

export OUT_DIR_COMMON_BASE=<path-to-your-out-directory>

4.设置 USB 接口访问设备

在linux下,默认情况是不允许普通用户直接通过 USB 接口来访问设备的.

推荐方法是以根用户身份在 /etc/udev/rules.d/51-android.rules 路径创建文件。

我们可以通过如下指令来实现(注意用你的系统username替换指令中的<username>):

wget -S -O - http://source.android.com/source/51-android.rules | sed "s/<username>/$USER/" | sudo tee >/dev/null /etc/udev/rules.d/51-android.rules; sudo udevadm control --reload-rules

设置 Mac OS 系统编译环境

Mac OS 的文件系统默认情况下保留了大小写实际上却又不区分大小写。
目前的git指令无法支持这样的文件系统,会导致一些莫名其妙的错误,所以在 Mac OS 上编译 Android 系统源码,我们必须先创建一块区分大小写的磁盘镜像。

创建一块区分大小写的磁盘镜像

这里我们直接通过命令行来创建:

hdiutil create -type SPARSE -fs 'Case-sensitive Journaled HFS+' -size 40g ~/android.dmg

该指令会在系统根目录下生成一个 android.dmg 或是 android.dmg.sparseimage 文件,一旦挂载,将被作为支持 Android 开发所需格式的驱动镜像分区。

如果之后你需要更大的空间,你可以通过下面的指令进行空间调整:

hdiutil resize -size <new-size-you-want>g ~/android.dmg.sparseimage

你还可以在 ~/.bash_profile 文件中,添加帮助函数来挂载跟取消挂载:

# mount the android file image
function mountAndroid { hdiutil attach ~/android.dmg -mountpoint /Volumes/android; }

#如果创建dmg文件时生成的是android.dmg.sparseimage文件,则使用
function mountAndroid { hdiutil attach ~/android.dmg.sparseimage -mountpoint /Volumes/android; }
# unmount the android file image
function umountAndroid() { hdiutil detach /Volumes/android; }

之后我们就可以通过执行 mountAndroid 指令来执行挂载镜像,通过 umountAndroid 指令来取消挂载。

安装 JDK

安装工具依赖包

1. 安装 xcode 命令行工具

$ xcode-select --install

对于老版本的 Mac OS 系统(10.8或者10.8之前的),我们需要到苹果开发者站点进行下载安装.
如果你还没有注册成为苹果开发者,你需要先注册一个苹果账号来进行下载.

2. 到 macports.org 上下载对应Mac OS版本的 macports (类似于Linux下的 apt-get,用来帮助你安装其他应用程序)

注意:确保 /opt/local/bin 在路径 /usr/bin 前,如果没有,在 ~/.bash_profile 文件中进行添加

export PATH=/opt/local/bin:$PATH

注意:如果根目录下没有 .bash_profile 文件,那就手动创建一个

3. 通过 macports 安装 make , git 以及 GPG

$ POSIXLY_CORRECT=1 sudo port install gmake libsdl git gnupg

如果使用的是 Mac OS X v10.4 版本的系统,还需要安装 bison :

$ POSIXLY_CORRECT=1 sudo port install bison

注意:如果是编译 Android 4.0.x 及以下版本的系统,gmake 3.8.2 版本存在一个 bug,需要还原到 gmake 3.8.1

优化编译环境(可选)

设置 ccache

我们可以自由选择是否开启 ccache 编译工具。

ccache 是一个高速编译缓存工具,它通过将头文件高速缓存到源文件之中而改进了构建性能,因而通过减少每一步编译时添加头文件所需要的时间而提高了 CC++ 的构建速度。

从编译的全过程来看,不使用 ccache 的情况下,编译过程中会多次解析相同的头文件,浪费了处理器周期,更重要的是浪费了开发者的时间,因为他们要等待这一过程的完成。在一个团队中,这一影响可能会更为明显,因为团队成员可能会反复编译解析相同的头文件。

所以,一般对于专门用来编译系统的服务器或是大容量的生产环境,这个功能比较有用,它可以加速重新编译的速度。

注意:如果你只是个人开发者,不是专门的编译服务器,不需要进行增量构建的话,那么使用 ccache 可能会因为高速缓存缺失而降低你的构建速度。

开启 ccache

要开启 ccache,在源码树的根路径下执行下面的指令:

$ export USE_CCACHE=1
$ export CCACHE_DIR=/<path_of_your_choice>/.ccache
$ prebuilts/misc/linux-x86/ccache/ccache -M 50G

缓存的大小一般设置为50G-100G

接着在 .bashrc (或者 etc/profile )中添加下面的指令

export USE_CCACHE=1

默认情况下,缓存会存在home根目录的 ~/.ccache 中,但是如果你使用的是NFS或者其他的非本地文件系统,那么你同样需要在 .bashrc 指定缓存目录地址

在 Mac OS 的系统中,你需要将 linux-x86 替换成 darwin-x86:

prebuilts/misc/darwin-x86/ccache/ccache -M 50G

当编译的 Android 系统是4.0.x或者更老的版本,ccache 的缓存路径会有所不同

prebuilt/linux-x86/ccache/ccache -M 50G

这个设置会一直存储在 CCACHE_DIR 中。

在Linux上,你可以通过以下指令开启对 ccache 的监听:

$ watch -n1 -d prebuilts/misc/linux-x86/ccache/ccache -s

下载源码

编译环境配置好之后,我们就可以开始下载我们的源码了

安装 Repo

Repo 是 google 用 python 写的一个脚本工具,Android 使用 git 作为代码管理工具,一个 Android 系统由 N 多个 git 库构成,如果手动进行一个个下载,那简直是一件非常痛苦的事,而 repo 就是用来对这些 git 库进行维护管理跟下载的。

通过 Repo 工具,我们可以轻松地完成 Android 系统源码的下载。

1.在系统 home 根路径下创建bin目录并且添加到 path 路径中:

#创建bin目录
$ mkdir ~/bin

#把bin目录的路径添加到PATH中
$ PATH=~/bin:$PATH

2.下载 repo 工具并设置其可执行

#curl 是个开源文件传输工具,在这里是把远程的 repo 文件下载到指定的 ~/bin/repo 路径
$ curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo

#修改 repo 对所有人可执行
$ chmod a+x ~/bin/repo

初始化 Repo 客户端

1.创建一个空目录用来存放我们的 Android 系统源码,名字自己随便定

#创建名为 WORKING_DIRECTORY 的目录
$ mkdir WORKING_DIRECTORY

#进入到创建的目录中
$ cd WORKING_DIRECTORY

2.初始化 repo 仓库

从主干 master 下载源码,目前最新版本

$ repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest

如果需要下载某个特定版本系统的分支,可以在上述命令后加 -b 版本分支号,这里我指定 Android 7.0 的版本分支

$ repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-7.1.0_r7

具体的版本分支号可以到这个地址查看(需要翻墙):
Android系统个版本分支号

3.同步源码到本地

这时执行 sync 指令便可以自动下载源码到本地了

$ repo sync

使用国内镜像下载源码

由于国内网络的问题,上述操作的源码下载需要翻墙才能进行,速度会受到很大影响,几十G的系统源码可能需要花上上周的时间才能下完,

因此我们可以选择国内的镜像进行源码下载:

清华大学的镜像站
参照页面上的描述对上面的指令稍作调整便可以了,站点上写得比较详细,这里我们就不作赘述了。

根据网速的不同,一般一天之内能够下载完毕。

对于下载下来的源码,我们并不能直接刷到我们的目标设备上或者是使用模拟器运行,我们必须对源码进行编译生成对应的 image 二进制镜像文件,
当然你也可以直接从官网下载对应系统版本的镜像文件(需翻墙):
Google's Nexus driver page
Binaries Preview for Nexus Devices
这里我们还是自己来编译下源码,熟悉下整个编译过程。

源码编译

首先我们通过命令行进入到源码目录中,我这里目录的名称是aosp

cd aosp

清空输出目录

为了确保我们编译生成的文件不受之前 build 构建的文件影响,我们在源码目录中执行下面的指令,该指令会清空 out 输出目录中的所有文件

$ make clobber

设置编译环境

首先我们通过源码 build 目录中的 envsetup.sh 脚本文件初始化我们的编译环境,执行

$ source build/envsetup.sh

$ . build/envsetup.sh

这两个指令的效果是一样的,会初始化一些有用的命令工具

我们后面执行的一些指令必须在初始化 envsetup之后才能执行

选择编译目标

接着我们通过 lunch 指令来选择我们需要编译的目标
执行lunch指令

$ lunch

会弹出可选目标项:

的形式组成:
(" target="_blank">BUILD 对应 codename

这是官方提供的一份对照表:

DeviceCode nameBuild configuration
Pixel XLmarlinaosp_marlin-userdebug
Pixelsailfishaosp_sailfish-userdebug
HiKeyhikeyhikey-userdebug
Nexus 6Pangleraosp_angler-userdebug
Nexus 5Xbullheadaosp_bullhead-userdebug
Nexus 6shamuaosp_shamu-userdebug
Nexus Playerfuguaosp_fugu-userdebug
Nexus 9volantis (flounder)aosp_flounder-userdebug
Nexus 5 (GSM/LTE)hammerheadaosp_hammerhead-userdebug
Nexus 7 (Wi-Fi)razor (flo)aosp_flo-userdebug
Nexus 7 (Mobile)razorg (deb)aosp_deb-userdebug
Nexus 10mantaray (manta)full_manta-userdebug
Nexus 4occam (mako)full_mako-userdebug
Nexus 7 (Wi-Fi)nakasi (grouper)full_grouper-userdebug
Nexus 7 (Mobile)nakasig (tilapia)full_tilapia-userdebug
Galaxy Nexus (GSM/HSPA+)yakju (maguro)full_maguro-userdebug
Galaxy Nexus (Verizon)mysid (toro)aosp_toro-userdebug
Galaxy Nexus (Experimental)mysidspr (toroplus)aosp_toroplus-userdebug
Motorola Xoom (U.S. Wi-Fi)wingrayfull_wingray-userdebug
Nexus Ssoju (crespo)full_crespo-userdebug
Nexus S 4Gsojus (crespo4g)full_crespo4g-userdebug

对照表:

构建类型 用途
user 有限的访问权限,主要用于发布正式产品,没有 root 跟调试权限
userdebug 跟 user 类型差不多,但是多了 root 跟 debug 调试权限
eng 拥有各种调试工具的开发版设置,拥有 root 跟 debug 权限

如果作为开发使用的话,那我们一般都是选 -eng

这里我自己是准备在模拟器上运行编译的 image 镜像,并且我电脑的 cpu 是 intel x86 的,所以我选择了 6. aosp_x86-eng

我们可以根据自己的需要选择对应的 cpu 类型。

注意:我们知道,Android 官方的模拟器速度很慢,
Intel 特意提供了一个叫 HAXM 的虚拟硬件加速技术,全称为:Intel Hardware Accelerated Execution Manager.

只要你的 CPU 是 intel 的产品并且支持 VT(virtualization Technology)就可以使用 HAXM 技术将你的模拟器的速度提升至真机的水平。

目前 Intel 只提供了 windows 版和 MAC 版,Linux 系统只有通过安装 KVM 来达到这个效果。

安装 KVM

首先我们检测下自己的 cpu 是否支持 hardware virtualization(硬件虚拟化)

egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

输出的值如果是大于 0 的,则表明你的 cpu 支持

如果你使用的是 vmware 虚拟机安装的 linux,注意要设置下虚拟机的 cpu 来支持硬件虚拟化,先关闭虚拟机,然后右键虚拟机=》设置,选中 cpu,勾选虚拟化 Intel VT 项,这样就能支持 KVM 了。

对于 Ubuntu 10.0.4 以上的版本,我们通过下面的指令安装 KVM 即可

sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin ubuntu-vm-builder bridge-utils

如果在安装 KVM 的过程中有什么疑问的话,可以访问下面这个网址查找方法:https://help.ubuntu.com/community/KVM/Installation
这样,在编译完目标 intel cpu 的镜像文件后,我们运行模拟器就会自动进行加速了。

编译源码

好了,一切就绪,我们可以开始编译我们的源码了,
我们在源码路径下通过 make -jN 指令来进行源码编译,这里的 N 一般建议设置为 cpu 核心线程数的 1-2 倍。

$ make -j4

一般情况下,我们等待源码编译完成就可以了,不过从 Android 7.0 N 开始,make 指令默认会开启 Jack 编译工具链来进行 Java 代码的编译,这个过程中可能会出现一些问题。

什么是 Jack 编译工具链 (The Jack toolchain)?

我们知道,我们平时编译 Android 代码的时候会先将 Java 代码编译成 .class 文件,最终再转换成 .dex 文件,如图:

而 Jack 编译工具链则跳过了编译成 .class 文件这一过程,直接将 Java 代码编译成 .dex文件

它的优势:

  • 完全开放源码
    源码均在 AOSP 中,合作伙伴可贡献源码

  • 加快编译源码
    Jack 提供特殊的配置,减少编译时间:pre-dexing ,增量编译和Jack编译服务器.

  • 支持代码压缩,混淆,重打包和 multidex

  • 不在使用额外单独的包,例如 ProGuard。

如果想进一步了解 Jack,可以访问Compiling with Jack(需翻墙),这里就不作太多解释了。
按照官方的说法 Jack 可以加快编译速度

但实际编译过程中,在我的设备上 Jack 会占用大量内存,并且拖慢编译速度,还会报错,而且官方文档上写的配置方式对 Jack 并不起作用。

Jack编译过程中遇到的问题

编译过程中报 Out of memory error 并中断编译

在执行 make 指令后,当第一次编译 Java 代码的时候,Jack 会被启用,这个时候经常会卡住,并且一段时间后报错 Out of memory error

按照官方的说法, Jack 并行编译的时候占用的资源太大导致内存溢出了

可以通过在 $HOME/.jack 文件中减小 SERVER_NB_COMPILE 的值来减小并行编译数量, SERVER_NB_COMPILE 的值默认为4

但实际情况是 Jack 没有在根路径下生成 .jack 文件,并且手动创建设置 SERVER_NB_COMPILE 后重启 Jack 服务也没有效果。

经测试发现 make 编译过程中当 Jack 第一次被启用时会在 home 根路径下生成 .jack-server 目录

可以通过修改该目录中 config.properties 文件里的.jack.server.max-service值来设置并发线程数。

同时,你也可以设置增加 Jack 的内存容量来解决这个问题,指令如下

export JACK_SERVER_VM_ARGUMENTS="-Dfile.encoding=UTF-8 -XX:+TieredCompilation -Xmx4096m"

然后进入到输出路径的 bin 目录下:

cd /home/cjpx00008/aosp/out/host/linux-x86/bin

执行下面的指令重启 Jack 服务

./jack-admin stop-server

./jack-admin start-server

我改了 service 大小,同时增加了内存,后来编译的过程中没有发生其他问题。

有办法关闭 Jack 编译吗?

既然Jack有问题,那我们可以关闭 Jack 编译吗?

目前来说我还没有找到如何在 Android 7.0 编译的时候关闭 Jack,如果有知道的小伙伴欢迎留言告诉我哈,感激不尽!!

运行编译出的 image 镜像

经过漫长的等待,我们的源码终于编译结束了,是时候来运行编译出的 image 镜像了。

这时我们只要在源码目录下执行 emulator 指令即可运行模拟器

$ emulator

第一次启动时间可能会有点长,耐心等待即可

运行成功了,是不是有点小激动呢!

注意:如果你的命令行窗口关闭重开了,那 emulator 指令可能会提示找不到命令,我们可以在源码根目录环境下,通过 envsetup.sh 重新初始化命令,运行 lunch 指令选择编译目标,这个时候你再运行 emulator 就不会提示找不到指令了(每次关闭命令行窗口都需要重新运行如下指令才能执行 emulator)

也可以通过配置环境变量来设置 emulator 指令,不过我没有成功,哈哈

$ source build/envsetup.sh
$ lunch
$ emulator

好啦,到此,我们的源码就编译完毕啦,下一篇我们来聊聊如何使用 Android Studio 导入 Android 系统源码,并通过 AS 进行 Java 源码调试,以及使用 GDB 来调试系统 Native CC++ 源码。

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我来说两句
facelist
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