基于Android移动终端的U盘系统的设计与实现

摘要

Android系统存在以下规定，即应用软件只能安装在“主存储器”之中，且主存储器的映射关系是固定的、不可改变的。对于中低端android手机，由于手机内部存储空间小，通常使用大容量的扩展外存（如外置SD卡）映射为主存储器来支持更多软件的安装，这意味着手机安装的外置SD卡不允许用户随意移除、更换，否则系统无法正常工作，如无法使用已有应用，无法安装新应用。
　　针对以上问题，本文提出并设计了一种可动态切换“主存储器”映射的U盘工作机制，终端用户可通过自己的选择，决定“主存储器”映射关系。当手机安装了外置SD卡，用户可以选择外置SD卡映射为“主存储器”，保证用户在内部存储空间小的手机上有充足的应用安装空间；当外置SD卡被移除，手机将自动切换为内部存储器映射成“主存储器”，防止“主存储器”映射丢失造成的应用软件无法安装和使用。
　　本文的研究工作包括如下几方面：
　　1）动态映射“主存储空间”机制的分析与设计：本文首先分析了国内外对Android平台存储空间的研究现状，指出了固定主存储器映射关系会导致用户应用无法安装使用的问题，接着，结合分析Android操作系统在磁盘存储框架的原生设计，从硬件层、驱动层、文件系统、系统管理等几个层面，设计了一种可动态切换“主存储器”映射的U盘工作机制。
　　2）动态切换机制相关开发实现工作：动态切换机制的实现涉及系统管理、文件系统、驱动程序、空间管理等几个层面。首先，手机内部存储空间以内置U盘的形式存在，调整eMMC分区表结构，增加内置U盘分区；其次，调整内核USB驱动节点，提供内置U盘和外置SD卡两块大容量存储区域的文件系统访问能力；同时，本文重构了Vold服务和Android Framework框架，将fstab分区表和storage_list磁盘管理文件动态配置，实现可动态切换“主存储器”映射功能。
　　3）系统验证与测试：针对本功能，设计了测试用例，覆盖所有功能点，验证了本文提出的可动态切换“主存储器”映射机制可用，并通过兼容性测试和性能压力测试，保证本方案的稳定性和健壮性。
　　本文提出的设计方案已在android4.2/leadcore L1813处理器平台上予以实现，通过对依赖于大容量主存的主流应用测试表明，本文提出的可动态切换“主存储器”映射的U盘系统在系统功能、系统性能、软件稳定性等方面表现良好。

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1绪 论

1.1. 研究背景和研究意义

1.2. 国内外研究现状及分析

1.3. 全文结构

2. U盘系统的分析和设计

2.1. Android磁盘存储框架分析

2.2. eMMC调整分区的分析和设计

2.3. 操作系统USB驱动节点分析和设计

2.4. 操作系统磁盘管理分析与设计

2.5. Android Framework磁盘管理分析与设计

3. U盘系统的开发与实现

3.1. eMMC调整分区实现

3.2. Linux Kernel层的USB驱动节点实现

3.3. Vold服务管理实现

3.4. Framework磁盘管理实现

3.5. APP应用实现

4. 系统验证与测试

4.1. 基本功能验证与测试

4.2. 兼容性测试

4.3. 性能压力测试

4.4. 本章小结

5.总结与展望

5.1. 本文工作总结

5.2. 存在问题和下一步展望

参考文献

致谢

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