[發(fā)明專利]移動終端操作系統(tǒng)基于全系統(tǒng)擴展調(diào)用圖的自動優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103034486A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 董淵;王生原;李疊;駱歡
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 樓艮基

技術領域

本發(fā)明涉及移動通信領域，特別涉及一種移動終端操作系統(tǒng)基于全系統(tǒng)擴展調(diào)用圖的自動優(yōu)化方法。

背景技術

在中國，互聯(lián)網(wǎng)和移動設備的發(fā)展相互影響，形成強大的普及浪潮。以智能手機、上網(wǎng)本為代表的移動終端在激烈的競爭中迅猛發(fā)展。根據(jù)中國互聯(lián)信息網(wǎng)絡中心（CNNIC）第29次互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查報告稱，截止2011年12月底，中國有5.13億互聯(lián)網(wǎng)用戶，其中手機上網(wǎng)用戶3.56億，占網(wǎng)民總體的近69.4%。

以安卓（Android）系統(tǒng)為代表的移動終端開源操作系統(tǒng)的使用比例和影響能力在不斷擴大。GARTNER公司的報告顯示，在2011年的第四季度，Android是全球使用最廣泛的智能手機操作系統(tǒng)，在全球智能手機中的市場占有率約50%。

Android系統(tǒng)一開始就是用開源、開放的開發(fā)方式，受到業(yè)界和學術界的廣泛關注，自從發(fā)布以來，Android的版本基本上每半年一個臺階地向前發(fā)展。其平臺的開放性也吸引了大量的第三方開發(fā)者進行應用程序開發(fā)，Android?Market上的應用程序數(shù)量從2009年12月的1.6萬迅速增長到2012年上半年的50萬。

隨著近年移動設備和相關軟件的迅速發(fā)展，移動設備上的操作系統(tǒng)和應用程序的復雜性、程序體積都比幾年前大幅提高，這也就對移動操作系統(tǒng)的優(yōu)化提出了很多新的需求。

在這些快速發(fā)展中，有相當數(shù)量原來用于桌面和服務器系統(tǒng)的組件僅作少量移植后就用于移動操作系統(tǒng)上，例如Android系統(tǒng)自身就使用了一百余個外來的開源軟件代碼，它們既包括最底層的Linux內(nèi)核，也包括上層的WebKit瀏覽器引擎等。這些組件并非專門針對移動操作系統(tǒng)所編寫，移植到移動操作系統(tǒng)以后往往還存在優(yōu)化空間，但如果對它們一一進行手工優(yōu)化將耗費大量人力物力資源。因此發(fā)明一種能自動進行全系統(tǒng)優(yōu)化的方法非常有必要。

Android系統(tǒng)分為四層，從上到下依次為：

·應用程序：使用Java語言編寫，可通過Java本地接口（JNI）調(diào)用本地代碼。

·應用程序框架：使用Java、C、C++編寫，向應用程序提供活動管理器、窗口管理器等服務。

·系統(tǒng)庫和Android運行時環(huán)境：使用C/C++以及少量匯編編寫，為應用程序和應用程序框架提供必要的與系統(tǒng)交互的接口。

·Linux內(nèi)核：操作系統(tǒng)內(nèi)核，使用為Android修改過的Linux內(nèi)核。

整個Android系統(tǒng)（Android-x86，20120215版本）包含2270萬行代碼，包括C、C++、Java以及其他語言。除了Linux內(nèi)核以外，系統(tǒng)中共有950萬行本地代碼（C、C++及少量匯編）。

Android系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核，但并沒有使用其他Linux系統(tǒng)常用的GNU?libc（服務器、桌面Linux系統(tǒng)常用）或uClibc（基于Linux的嵌入式系統(tǒng)常用），而是使用了專有的C庫，稱為Bionic。Bionic庫的部分代碼衍生自BSD，部分專門為Android編寫，并針對Android系統(tǒng)作了優(yōu)化和精簡，刪除了Android不需要的功能。優(yōu)化后的Bionic庫的代碼體積顯著減小，在x86平臺上僅有GNU?libc的26%，uClibc的62%。

從Bionic的例子可以看出，通用的代碼在被用于特定的系統(tǒng)時會有比較大的優(yōu)化空間。據(jù)此可以推測：Android上的其他組件也會有優(yōu)化的空間，尤其是那些原本為服務器和桌面系統(tǒng)編寫的組件。由于工作量的關系，Android沒有也不可能為系統(tǒng)中的每一個組件都人工進行如此細致的優(yōu)化。本發(fā)明通過一種自動進行全系統(tǒng)優(yōu)化的方法解決了這個問題。

本發(fā)明給出移動終端操作系統(tǒng)基于全系統(tǒng)擴展調(diào)用圖的自動優(yōu)化方法，從全系統(tǒng)編譯后的目標文件中讀取信息，基于這些信息構(gòu)建全系統(tǒng)的擴展調(diào)用圖，進一步找出擴展調(diào)用圖中的有效子圖，根據(jù)有效子圖對目標文件進行二進制重寫后，鏈接生成優(yōu)化后的可執(zhí)行文件和動態(tài)庫文件。本發(fā)明使用自動的方法進行全系統(tǒng)分析和優(yōu)化，不影響系統(tǒng)的源代碼，優(yōu)化過程不需人工干預，優(yōu)化后的系統(tǒng)體積減小，性能有所提升，具有重要的實際意義和應用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明使用程序分析技術，設計出一種移動終端操作系統(tǒng)基于全系統(tǒng)擴展調(diào)用圖的自動優(yōu)化方法，方法針對目前廣泛采用的移動終端操作系統(tǒng)中的軟件優(yōu)化問題，給出自動優(yōu)化的方法。以Android系統(tǒng)為例，要求考慮除了底層Linux內(nèi)核以外的所有本地代碼，對它們進行自動優(yōu)化，在確保優(yōu)化后的系統(tǒng)正確性不受影響的前提下，消除無用代碼，減小代碼體積，提升系統(tǒng)性能。