x86架构的android手机兼容性问题

Posted 2020-08-11

x86架构的android手机兼容性问题

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自从CES2012上Intel发布了针对移动市场的Medfield平台以来，市面上出现过一些基于X86的Android手机。

大部分Android应用都使用基于Dalvik Java代码开发。理论上，由于Dalvik代码在系统的虚拟机中执行，在x86的ATOM平台上不会有性能损失。但由于虚拟机执行效率的有限，对于一些高性能追求的应用，谷歌允许开发者使用原生的C语言代码。而原生代码是针对硬件平台编译，x86，ARM或是MIPS都有其相应的二进制文件。通常来说，针对ARM平台编译的二进制代码，x86的处理器是无法直接运行的。而主流的安卓产品均采用ARM处理器，尽管很早之前，Google的Android NDK就引入了x86编译的选项，但至今还是有相当一部分应用只针对ARM平台进行了编译，这就造成了x86安卓平台兼容性问题。

为了解决这一问题，Intel在推出Android手机系统的ATOM平台之初，就引入了“二进制转换”（Binary Translation）这一功能，来解决x86无法直接运行ARM库的问题。针对ARM编译的二进制代码会被ATOM处理器翻译成x86执行的代码，从而运行包含为ARM编译的原生代码的应用。

通过这一功能，x86 ATOM可以兼容市面上的绝大部分应用。最新的采用Atom Z2580处理器的联想K900已经宣传自己能兼容市场上的TOP 20000应用。

在解决了兼容性问题后，加上x86 Atom单核战双核、双核秒四核的彪悍性能（跑分），x86似乎已毫无黑点，横扫市场指日可待。但遗憾的是，x86所宣传的“兼容”与“性能”，由于目前的生态环境的限制，并不能兼得。

尽管TOP 20000的应用已经可以被兼容，但个人统计了豌豆荚市场中最热门的250个应用，其中31%的应用没有使用原生代码。剩下的69%含有原生代码的应用中，只有8%包含了x86库，剩下61%只有ARM原生库。也就是说，只有这8%的应用，x86可以发挥自己的最佳性能，而绝大部分，都需要进行二进制转换去进行兼容。

通过统计当乐网中最热游戏TOP100，我们发现，只有6%的游戏不含原生库，胜于94%的游戏都含有原生代码。在这其中，只有5%的游戏含有x86原生库，剩余的将近90%的游戏，都需要Atom处理器通过二进制转换运行为ARM编译的代码。

通过实验对比，我们发现：当使用x86原生库时，我们可以发现ATOM的单线程性能异常强悍，特别是内存性能。而一旦采用兼容模式，二进制转换运行ARM库，性能就大大下降。可以看到二进制转换相比原生执行x86代码，损失的性能还是很可观的，在性能诉求的应用中，损失可高达50%以上。在一些游戏类应用中，也会带来约400mW的CPU功耗的增加。

总的来说，x86的Android之路还很漫长，尽管通过Intel和厂商的努力解决了兼容和性能问题，但相对恶劣的生态环境使得性能和兼容不可兼得。

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事实证明，经过我的测试，x86 的应用兼容性已经做的十分完善，英特尔此前宣布可达 95% 的兼容性不假，大家大可放下心里包袱。不过英特尔是如何做到的，这背后的原因很多人并不知道。恰好在 IDF 上，我遇到了一位英特尔软件部门工程师，他向我通俗的讲述了其中的原因。

其实问题主要出在指令集上，x86 使用的是 SSE 指令集，而 ARM 是用的 NEON 指令集，两者差异导致了应用不兼容。不过好在 Android 的大部分应用运行在 Dalvik 虚拟机之上，并不依赖 CPU 架构，因此这些应用可以很好地跑在 x86 上。

支持 Dalvik 的程序占据大多数，但仍然会有一些应用绕过 Dalvik。比如需要更高的性能或者需要硬件的支持的时候，前者通常是大型游戏，后者则是结合了感应器或者电源管理等硬件相关的应用。Angry Bird 两者都不占，所以可以兼容，赛车游戏两者都需要，所以大多不兼容。

这些稍显复杂的应用数量并不低，且用户需求强烈。为了快速解决这些问题，英特尔试图通过技术去完善，开发了一种转换技术“Houdini”。 “Houdini”相当于一个中间层，可以让原本不兼容的应用跑在 x86 上。但这种强行结合的技术运行起来往往效率不高，容易出问题，且会增加 2% 左右的耗电。

从源头解决问题显然是更好的办法，尽管速度会慢一下。自从英特尔和 Android 合作之后，英特尔就提供了 x86 的 NDK。开发者只需在应用中支持这个 NDK，应用在提交时会自动生成 2 个 app，设备在下载时会根据自己的架构下载合适的 app。这种方法并不难，效果也最好，难的是如何让众多开发商甘愿合作。所以英特尔以及手机厂商会去和应用厂商挨个合作，督促其支持 x86 的 NDK。

现在已经有很多大型游戏支持 x86 架构，包括极品飞车、无尽之剑等。用户大可不必担心，因兼容性引起的影响已经十分微小了。

况且用户日常使用最频繁的恰恰是那些十分简单、无需重新适配的应用。由于 Android 使用虚拟机，应用性能常遭人诟病，但是这样做的好处是，应用可以轻松跨平台运行。如果没有这个，那对英特尔来说将是灾难性的，从这点来看，英特尔还是十分幸运的。