基于LXC的Android系统虚拟化关键技术设计与实现

摘要

随着Android移动设备的普及，Android系统的开放性吸引了越来越多的硬件与软件开发厂商，Android应用市场也随之繁荣，各具特色的应用软件满足了不同人的软件消费需求。同时Android系统的开放性也导致了恶意应用软件的泛滥，威胁Android用户的隐私安全。为了增强Android系统的安全性，本文在Android系统中引入虚拟化技术，通过Android虚拟化后带来的隔离性来增强用户隐私的安全。
　　然而，在虚拟化技术在高性能的服务器上得到了广泛应用并且日趋成熟，但在计算处理能力较弱的Android移动设备上，目前的虚拟化方案较少。因此，针对Android系统特点，本文提出了一种基于lxc的Android系统虚拟化方案，该方案将lxc工具移植到Android系统中，然后将Android客户机运行于lxc创建的容器下，从而实现了多个Android系统共用一个Linux内核，完成了Android系统的操作系统级虚拟化，同时还设计了共享服务用于降低Android虚拟化带来的内存消耗。为了实现本方案，本文完成了如下工作:
　　(1)研究并分析了当前Android系统虚拟化技术，调研了业界内相关实现，为本文的Android系统虚拟化设计和实现提供参考;
　　(2)分析了Android系统虚拟化所面临的问题，介绍了使用lxc工具进行操作.系统级虚拟化的优势，同时也分析了lxc工具的实现原理;
　　(3)设计并实现了Android虚拟化原型系统，主要完成了lxc工具的移植，Binder驱动的虚拟化，以及输入与显示显示输出设备的复用;
　　(4)通过功能测试，验证了本虚拟化系统的可行性与功能完整性，可通过虚拟化隔离多个Android系统增强安全性，同时也通过性能测试统计了Android系统虚拟化后内存使用情况，分析数据说明了本设计方案的优势。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 本文工作内容

1．3 本文的工作与创新点

1．4 本文的内容组织

1．5 本章小结

第2章 Android系统与虚拟化技术概述

2．1 Android系统架构介绍

2．2 Android系统安全技术介绍

2．2．1 Android系统和内核级安全

2．2．2 Android应用程序安全

2．2．3 Android安全隐患

2．3 虚拟化技术介绍

2．3．1 指令级虚拟化

2．3．2 硬件级虚拟化

2．3．3 操作系统级虚拟化

2．3．4 编程语言级虚拟化

2．4 Android虚拟化现状

2．5 本章小结

第3章 Android系统虚拟化关键技术研究

3．1 Android系统虚拟化设计思路

3．1．1 Android虚拟化面临的问题

3．1．2 Android虚拟化技术的选择

3．2 LXC工具研究

3．2．1 LXC命令介绍

3．2．2 LXC容器隔离实现机制研究

3．3 本章小结

第4章 Android系统虚拟化设计与实现

4．1 总体设计

4．1．1 设计目标

4．1．2 总体设计方案

4．2 Android下LXC工具移植

4．3 输入设备与显示输出设备复用

4．3．1 Linux控制终端tty简介

4．3．2 显示输出设备复用

4．3．3 输入设备复用

4．4 Binder驱动复用

4．4．1 Binder驱动简介

4．4．2 Binder驱动的设计

4．4．3 Binder驱动的实现

4．5 本章小结

第5章 系统功能测试与性能演示

5．1 测试环境部署

5．2 功能测试

5．3 性能测试

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢