[Android] 안드로이드 OS 구조

개요

안드로이드의 OS가 어떻게 구성되어 있는지 아십니까?

분명 공부한 기억은 있는데, 세세하게까지는 기억이 나지 않는다. 그래서 정리한다.

 

1. 안드로이드란?

안드로이드는 리눅스 커널 기반의 모바일 운영체제이다.

 

그래서 다음과 같은 특징을 가진다.

 

1-1. 특징

1) 리눅스 커널 기반

-> 프로세스 관리, 메모리 관리, 네트워크 관리, 전원 관리 등의 핵심 기능을 제공한다.

-> 리눅스의 멀티태스킹 기능을 활용해 여러 애플리케이션을 동시에 실행이 가능하다.

-> 커널 모듈을 이용해 다양한 하드웨어(카메라, 블루투스, Wi-Fi 등)를 지원한다.

 

2) 가상 머신(ART, Dalvik)

-> 안드로이드 애플리케이션은 기본적으로 가상 머신에서 실행되어, 각 앱은 독립된 프로세스로 동작한다.

 

* Dalvik

-> Android 4.4까지 사용된 가상머신이다.

-> DEX(Dalvik Executable) 포맷 사용

  # 일반적인 JVM이 사용하는 Java 바이트코드(.class) 대신해서 DEX(.dex) 포맷을 사용해 실행 파일 크기를 줄이고,             모바일 환경에 최적화했다.

-> Just-In-Time (JIT) 컴파일 방식

    # 앱이 실행될 때 필요한 코드만 실시간으로 컴파일해 실행한다.

    # 첫 실행 속도가 빠르지만, 앱 실행 중에 컴파일 작업이 이루어직 때문에 성능 저하의 가능성이 있다.

 

* ART

-> Android 5.0부터 기본 런타임 환경으로 채택되어, Dalvik을 대체했다.

-> AOT 컴파일 방식

    # 앱이 설치될 때 모든 코드를 미리 네이티브 코드로 변환해 저장한다.

    # 이로 인해 실행 시 추가적인 컴파일 과정 없이 바로 실행되어 앱 실행 속도가 빠르다.

 

* JIT + AOT 하이브리드 방식

-> Android 7.0 이후, JIT를 일부 포함해서 하이브리드 방식으로 최적화했다.

-> 처음 실행할 때는 JIT로 실행 후, 이후에는 AOT로 최적화해 각각의 장점을 살리는 느낌

 

2. 안드로이드 아키텍처 및 구조

 

위의 그림에서 보다시피 안드로이는 5개의 주요 계층으로 구분된다. 하나씩 살펴보자

 

2-1. 리눅스 커널 계층

-> 커널의 경우 하드웨어와 OS를 연결하는 다리의 역할을 하며, 안드로이드 시스템의 핵심적인 부분을 관리한다.

-> 하드웨어 추상화

-> 메모리 관리

-> 보안 설정

-> 전원 관리

-> 다른 하드웨어 장치의 드라이버 관리

-> 네트워크 시스템 관리

 

2-2. 하드웨어 추상화 계층(HAL)

-> 하드웨어들은 기계어나 어셈블리어 같은 저급 언어를 사용하는데, 이 언어들이 복잡하기 때문에 자바 API 프레임워크가 기기 하드웨어의 기능을 사용할 수 있도록 한다.

 

-> 여러 모듈 형태로 이루어져 있고, 프레임워크 API가 하드웨어에 접근하기 위해서 호출 명령을 내리면 안드로이드 시스템에서 해당 하드웨어 구성요소에 대한 라이브러리 모듈을 불러온다.

 

2-3. 네이티브 라이브러리 계층(Native Libraries)

-> 우리가 일반적으로 사용하는 라이브러리 기능들이 모인 곳이다.

-> C/C++ 기반으로 작성된 네이티브 라이브러리를 제공한다.

 

: OpenGL ES

-> 그래픽 렌더링

 

: Media Framework

-> 오디오 및 비디오 처리

 

: SQLite

-> 데이터 저장

 

: WebKit

-> 웹 브라우저 엔진

 

2-4. 런타임 계층

-> 실행 중인 어플리케이션 코드들을 OS가 이해할 수 있도록 컴파일하는 계층이다.

-> ART, Dalvik (위에 설명)

-> Garbage Collector

 

2-5. 자바 API 프레임워크(= 어플리케이션 프레임워크)

-> 어플리케이션 개발을 위한 API를 제공한다.

 

: Activity Manager

-> 애플리케이션 생명주기 관리

 

: Content Providers

-> 애플리케이션 간의 데이터 공유 관리

 

: View System

-> UI 구성

 

: Notification Manager

-> 알림 시스템

 

: Resource Manager

-> 앱에서 사용하는 리소스들을 관리

 

: Location Manager

-> GPS 또는 기지국 신호를 통해 위치 정보 관리

 

2-6. 애플리케이션 계층

-> 사용자가 직접 실행하는 앱 (전화, 메시지, 브라우저, 서드파티 앱 등)