一种在ARM架构上实现安卓容器运算的系统及方法

技术领域

本发明涉及Android系统技术领域，具体涉及一种在ARM架构上实现安卓容器运算系统及方法。

背景技术

在x86 CPU领域，云桌面采用虚拟化的技术，可以将一台物理服务器同时共享给多个用户使用，从而形成了目前规模庞大的公有云、私有云行业。而在手机领域，也存在类似的需求，随着智能手机的快速发展，其硬件性能不断提升，在一台手机硬件上运行多套Android系统，类似于云桌面，组成云手机系统并提供服务，在云游戏、云广告、个人专用云手机领域都有着非常广泛的应用前景。

目前实现Android系统虚拟化的方式有多种，如很早之前就有的在x86机器上运行的模拟器方式、谷歌专为开发人员调试Android程序而开发的Android Emulator，但这两种方式都不同程度上存在一些问题或限制，如模拟器方式主要是运行在x86架构上的，存在CPU指令翻译的性能损失，及各种App(应用程序)运行兼容性问题；Android Emulator也是运行在x86架构之上，虽然兼容性问题得到解决，但性能损失较大，如果移植到ARM架构上，因ARM CPU本身性能相比x86 CPU偏弱，运行虚拟机时会带来更多的性能损耗，用户体验不好。汇总起来，以上现有方案都会存在如下几个问题：

(1)、x86架构上运行虚拟化因cpu指令转换带来较大性能损失；

(2)、X86架构上运行原生android app而产生的兼容性问题；

(3)、在ARM架构上运行Android Emulator带来更多的性能损失，对ARM CPU本身产生很大影响。

因此，在ARM架构下需要一种更有效的虚拟化方案，在解决兼容性问题的同时，减少现有虚拟化方案带来的总体性能损失。

发明内容

本发明正是针对上述问题，本发明提供一种在ARM架构上实现安卓容器运算系统及方法。

为实现上述目的，首先本发明提供一种在ARM架构上实现Android容器运算系统，包括：

容器，采用Docker方案，在其中运行Android Framework和各个App；

Android容器管理器，用以实现对Docker中运行的Android虚拟机的管理，并提供模拟GPU、模拟底层硬件设备的支持；

高速传输通道，高速命令及数据通道，为在Docker内运行的Android虚拟机与Android容器管理器之间提供高速的传输通道；

虚拟Display模块，用以虚拟显示设备，实现Android虚拟机桌面的显示、用户操作输入等功能；

桌面推流服务器，将Android虚拟机的桌面画面传输出来，用户使用对应的客户端进行观看；

较佳地，该系统还包括桌面推流客户端，用以连接桌面推流服务器，查看Android系统的桌面，并提供操作输入。

本发明还提供一种在ARM架构上实现安卓容器运算的方法，包括如下步骤：

Android容器的自启动；

图形渲染及显示；

及用户操作输入。

采用发明提供的方法，可实现一种新的Android系统虚拟化的方案，此方案运行时占用资源少，在同等硬件条件下可虚拟化多套Android系统，显著降低使用成本。同时，因其在ARM CPU上运行，省去CPU指令翻译的性能损失，并且完全兼容各种App应用，可大规模应用到云手机、云广告和云游戏场景中，为企业带来更大的成本节省和利益收益。

附图说明

图1是本发明系统的框架图；

图2是本发明中Androd容器启动流程图；

图3是本发明中Android容器的3D图形渲染及输入输出系统。

具体实施方式

为了便于本领域的普通技术人员能够理解并实施本发明，下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

参考图1，本发明提供一种在ARM架构上实现安卓容器运算系统，采用目前成熟的容器方案来搭建Android虚拟化系统，整体架构由如下几个部分组成：

(1)、容器：采用Docker方案，在其中运行Android Framework和各个App；

(2)、Android容器管理器：实现对Docker中运行的Android虚拟机的管理，并提供模拟GPU、模拟底层硬件设备的支持；

(3)、高速传输通道：高速命令及数据通道，为在Docker内运行的虚拟机与Android容器管理器之间提供高速的传输通道；

(4)、虚拟Display模块：虚拟显示设备，实现虚拟机桌面的显示、用户操作输入等功能；

(5)、桌面推流服务器：将虚拟机的桌面画面传输出来，用户使用对应的客户端进行观看；

(6)、桌面推流客户端：连接桌面推流服务器，查看Android系统的桌面，并提供操作输入。

参照图1-3，本发明还提供一种在ARM架构上实现安卓容器运算的方法，基于上述系统，包括步骤：

Android容器的自启动；

图形渲染及显示；

及用户操作输入。

其中，较佳地，所述Android容器的自启动实现方式如下：

(1)、用户在命令行输入Android容器启动命令，首先程序会检查参数及环境变量；

(2)、加载高速传输通道模块，此模块为Android容器与容器管理器提供高速命令和数据传输，如模拟GPU渲染命令和数据。此部分需要内核共享内存模块的配合；

(3)、启动虚拟Display模块，后续此Android系统的界面显示数据将传输到这个模块，由此模块负责进行显示合成和分发；

(4)、启动安卓容器管理器模块，安卓容器管理器主要负责和容器内的Android系统进行通讯，并提供系统底层硬件和环境变量的模拟功能，如模拟GPU、模拟传感器、模拟GPS模块等，拉通Android虚拟机和本地系统，为Android虚拟机提供底层适配支持；

(5)、启动Docker容器，加载Android系统及内部的App。Docker容器提供了整个Android Framework和App的运行环境，后续系统和App的运行都将在此容器内部进行；

(6)、启动桌面推流服务，桌面推流服务将Android系统的桌面画面推流出去，并接收客户端传递过来的输入指令，然后再通过Android容器管理器传输给容器内部的Android系统；

(7)、用户启动桌面推流客户端进行观看和操作，客户端与桌面推流服务端连接，接收服务端发送出来的桌面画面并展示给用户，同时将用户的输入操作如点击、划动等传输给推流服务端。

容器内的Android系统起来之后，用户就可以在桌面推流客户端看到系统画面，并进行各种输入操作，其整体架构如图3，其中，较佳地，所述图形渲染及显示实现方式如下：

(1)、App由Android Framework启动之后，首先会进行初始化，然后向Framework申请自己的显示窗口资源；

(2)、Framework会为此App分配窗口资源，并向Android容器管理器申请显存资源，后续此窗口的显示内容都将存放到此部分显存中；

(3)、App申请到窗口之后，就会向窗口绘制各种画面，这时，如果App调用了3D渲染相关的指令，则会由Framework将渲染指令和数据，通过高速通道传递给Android容器管理器；

(4)、Android容器管理器收到3D渲染相关指令后，进行分析处理，最终调用本机GPU提供的API接口进行渲染；

(5)、在本机GPU进行渲染后，Android容器管理器会渲染结果存放到App申请的显存资源中；

(6)、此时，虚拟Dispaly会监视到这部分显存的内容发生变化，显示的内容有更新，则会记录到虚拟Display中，并通知桌面推流服务；

(7)、随后，桌面推流服务则访问显存，将更显后的画面数据推送给桌面服务客户端，这时，用户就可以在客户端上看到Android系统的画面变化了。

其中，较佳地，所述用户操作输入的实现方式如下：

(1)、用户在桌面推流客户端观看Android桌面画面时，会进行各种操作，如点击、滑动等，操作首先会被桌面推流客户端捕捉到；

(2)、桌面客户端再将用户指令进行编码，传输给桌面推流服务端；

(3)、桌面推流服务端通过虚拟Dispaly将指令再传输给Android容器管理器；

(4)、Android容器管理器解码接收到的指令，并通过高速通道将指令传递给Android Framwork；

(5)、Android Framwork通过正常的流程进行指令处理，并最终传递给App进行处理，App针对指令做出画面刷新的操作，最终用户可在桌面推流客户端看到对应的画面变化。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。