Android 플랫폼 아키텍처

Android는 다양한 기기와 폼 팩터에 사용할 수 있도록 제작된 Linux 기반의 오픈소스 소프트웨어 스택입니다. 다음 다이어그램에서는 Android 플랫폼의 주요 구성 요소를 보여줍니다.

그림 1. Android 소프트웨어 스택.

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Ⅰ. Linux 커널 

Android 플랫폼의 기반은 Linux 커널입니다. 예를 들어, ART(Android 런타임)는 스레딩 및 하위 수준의 메모리 관리와 같은 기본 기능에 Linux 커널을 사용합니다.

Linux 커널을 사용하면 Android가 주요 보안 기능을 활용하고 기기 제조업체가 널리 알려진 커널용 하드웨어 드라이버를 개발할 수 있습니다.

 

Ⅱ. HAL(하드웨어 추상화 계층) 

HAL(하드웨어 추상화 계층)은 상위 수준의 Java API 프레임워크에 기기 하드웨어 기능을 노출하는 표준 인터페이스를 제공합니다. HAL은 여러 라이브러리 모듈로 구성되어 있으며, 카메라 또는 블루투스 모듈과 같은 특정 유형의 하드웨어 구성 요소를 위한 인터페이스를 구현합니다. 프레임워크 API가 기기 하드웨어에 액세스하기 위해 호출을 수행하면 Android 시스템이 해당 하드웨어 구성 요소에 대한 라이브러리 모듈을 로드합니다.

 

Ⅲ. Android 런타임 

Android 버전 5.0(API 레벨 21) 이상을 실행하는 기기의 경우, 각 앱이 자체 프로세스 내에서 자체 ART(Android 런타임) 인스턴스로 실행됩니다. ART는 DEX 파일을 실행하여 저용량 메모리 기기에서 여러 가상 머신을 실행하도록 작성되었습니다. DEX 파일은 Android용으로 특별히 설계된 바이트코드 형식으로, 최소 메모리 공간에 맞게 최적화되어 있습니다. Jack과 같은 툴체인을 빌드하고, Java 소스를 Android 플랫폼에서 실행될 수 있는 DEX 바이트코드로 컴파일합니다.

ART의 주요 기능 중 몇 가지를 살펴보자면 다음과 같습니다.

• AOT(Ahead-Of-Time) 및 JIT(Just-In-Time) 컴파일
• 최적화된 가비지 컬렉션(GC)
• Android 9(API 레벨 28) 이상에서 앱 패키지의 DEX(Dalvik Executable) 형식 파일이 더욱 간소한 기계 코드로 변환됨
• 전용 샘플링 프로파일러, 상세 진단 예외 및 크래시 보고, watchpoint를 설정하여 특정 필드를 모니터링할 수 있는 기능을 비롯한 향상된 디버깅 지원 기능

Android 버전 5.0(API 레벨 21) 이전 버전에서는 Dalvik이 Android 런타임이었습니다. 앱이 ART에서 제대로 실행되면 Dalvik에서도 제대로 실행되지만, 그 반대의 경우 제대로 실행된다는 보장은 없습니다.

Android에는 Java API 프레임워크가 사용하는 몇 가지 Java 8 언어 기능을 포함하여 대부분의 Java 프로그래밍 언어 기능을 제공하는 일련의 핵심 런타임 라이브러리도 포함되어 있습니다.

 

Ⅳ. 네이티브 C/C++ 라이브러리 

ART 및 HAL 등의 많은 핵심 Android 시스템 구성 요소와 서비스가 C 및 C++로 작성된 네이티브 라이브러리를 필요로 하는 네이티브 코드를 기반으로 빌드되었습니다. Android 플랫폼은 Java 프레임워크 API를 제공하여 이러한 일부 네이티브 라이브러리의 기능을 앱에 노출합니다. 예를 들어, Android 프레임워크의 Java OpenGL API를 통해 OpenGL ES에 액세스하여 앱에서 2D 및 3D 그래픽을 그리고 조작할 수 있는 지원 기능을 추가할 수 있습니다.

C 또는 C++ 코드가 필요한 앱을 개발하는 경우에는 Android NDK를 사용하여 네이티브 코드에서 직접 이러한 몇몇 네이티브 플랫폼 라이브러리에 액세스할 수 있습니다.

 

Ⅴ. Java API 프레임워크 

Android OS의 전체 기능 세트는 Java 언어로 작성된 API를 통해 액세스할 수 있습니다. 이러한 API는 핵심 모듈식 시스템 구성 요소 및 서비스 재활용을 단순화하여 Android 앱을 제작하는 데 필요한 빌딩 블록을 구성하며, 이러한 빌딩 블록에는 다음이 포함됩니다.

• 기능이 풍부하며 확장 가능한 뷰 시스템 - 목록, 그리드, 텍스트 상자, 버튼 및 삽입 가능한 웹브라우저를 포함하여 앱의 UI를 빌드하는 데 사용 가능
• Resource Manager - 현지화된 문자열, 그래픽 및 레이아웃 파일과 같은 코드가 아닌 리소스에 대한 액세스 제공
• Notification Manager - 모든 앱이 상태 표시줄에 사용자 지정 알림을 표시할 수 있도록 지원
• Activity Manager - 앱의 수명 주기를 관리하고 공통 탐색 백 스택 제공
• 콘텐츠 제공자 - 앱이 주소록 앱과 같은 다른 앱의 데이터에 액세스하거나 자신의 데이터를 공유할 수 있도록 지원

개발자는 Android 시스템 앱이 사용하는 것과 동일한 프레임워크 API에 대한 전체 액세스 권한을 가집니다.

 

Ⅵ. 시스템 앱 

Android는 이메일, SMS 메시징, 캘린더, 인터넷 검색, 주소록 등의 주요 앱 세트와 함께 제공됩니다. 플랫폼에 기본적으로 포함된 앱에는 사용자가 설치하도록 선택하는 앱과 구별되는 특별한 상태가 없습니다. 따라서 타사 앱이 사용자의 기본 웹브라우저, SMS 메시징 또는 기본 키보드가 될 수 있습니다(단, 시스템의 설정 앱 등 가지 예외가 적용될 수 있음).

시스템 앱은 사용자를 위한 앱으로도 작동하고 개발자가 자신의 앱에서 액세스할 수 있는 주요 기능을 제공하기 위한 용도로도 작동합니다. 예를 들어, 앱이 SMS 메시지를 제공하고자 할 경우 해당 기능을 직접 빌드할 필요가 없습니다. 그 대신, 이미 설치된 SMS 앱을 호출하여 지정한 받는 사람에게 메시지를 제공할 수 있습니다.

 

 

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