从 0 开始编译 Android 系统源码

Posted 2023-03-01 Airsaid

前言

在开始学习 android Framework 的知识前，准备好相关的源码环境是非常有必要的。可以选择直接在 https://cs.android.com/ 网站在线看，但是跳转这些还是不如在 IDE 下来的方便。或者也可以下载好指定版本的源码，并通过 IDE 来查看，但是这样无法编译源码，所以也就无法修改源码后编译查看效果。

所以这篇文章主要是为了后续编译 Android 源码来做准备的，由于编译源码最好是在 Linux 环境下进行（因为 Android 官方就是在 Linux 环境下编译的，为了省事），但是我的设备是 Windows，所以为了在不影响原系统的情况下，可以通过安装虚拟机并在虚拟机中安装 Linux 系统。或者有一种更方便的方式是安装 Docker，在 Docker 下安装别人已经准备好的 Linux 环境，但是后者在这篇文章中就不介绍了。

当前文章所使用的环境和版本信息：

使用设备：Windows 10 64 位 x86 系统
VirtualBox：7.0.2 版本
Ubuntu：22.04.1 LTS 版本

准备工作

1. 下载并安装 VirtualBox 虚拟机软件：https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads
2. 下载 Linux 的 Ubuntu 发行版：https://cn.ubuntu.com/download/desktop

VirtualBox 的安装很简单，直接下一步、下一步就可以了。所以后面主要介绍下 Ubuntu 的安装和配置。

安装 Ubuntu

1. 打开 VirtualBox，点击“新建”按钮，并填写虚拟机的名称：

注：此时不需要选择 ISO Image，这样就是手动安装了，手动安装可以选择系统语言。

2. 分配内存和线程数（建议分配最少 4G 内存）：

3. 分配磁盘大小（建议最少 200G 起）：

4. 点击完成。

接下来会进入系统的安装流程，语言可以选择中文，输入用户名和密码，根据提示直接一步步安装即可。

注意：进入系统的引导安装页面后，屏幕的分辨率很低，可能会导致显示不完整的情况，例如没有显示出下一步的按钮。此时可以用快捷键 Win + 鼠标左键拖动安装页面，将显示不全的页面展示出来。

配置 Ubuntu

1. 修改分辨率：由于默认的分辨率太低，看起来不是很舒服，所以可以进入设置页面调整分辨率到合适的大小。
2. 安装增强工具：从而可以使用共享目录、共享粘贴板和拖放功能。
   1. 点击“设备”-> “安装增强工具”，此时文件系统中会出现 VBox_GAs_xxx 目录
   2. 进入该目录，并右键选择在当前目录打开终端
   3. 在终端中输入：sudo ./VBoxLinuxAdditions.run并回车，即可安装增强工具
3. 开启共享目录：在“设备”-> “共享文件夹”中可以添加要共享的文件夹。注意：只需要勾选“自动挂载”和“固定分配”。当重启系统后，就可以在文件系统中看到 sf_xxx的目录，该目录就是共享的目录。如果点击查看该目录出现权限问题，可以使用 sudo adduser [username] vboxsf命令将当前用户添加到 vboxsf用户组（注意替换为你设置的用户名）。
4. 设置“共享粘贴板”和“拖放”为双向。
5. 配置网络代理：即便我们在 Windows 系统上安装好了 FQ 软件，但是在 Ubuntu 系统中还是无法访问外网的。所以我们需要配置好代理，从而在后续下载 Android 源码时更方便。例如（IP 地址为 Windows 系统上的 IP，端口为 FQ 软件上设置的端口）：

注意：在完成配置后，最好重启下系统，从而让配置生效。

准备源码环境

安装 Repo

Android 项目很大，是一个超级项目。所以为了更好的管理代码，Android 官方做了一个叫做 Repo 的工具，用来在 Android 环境中更好的使用 Git 来管理代码。因此我们要获取 Android 源码，首先需要准备好该工具。

在终端中运行以下命令来安装 Repo 工具：

sudo apt-get update
sudo apt-get install repo

检查是否安装成功：

repo version

如果出现和以下类似的输出，则说明安装成功：

airsaid@airsaid-VirtualBox:~$ repo version

<repo not installed>

repo launcher version 2.17

(from /usr/bin/repo)

初始化 Repo

由于众多周知的原因，如果不适用镜像的话会出现网络问题，下载速度也不理想。因此可以选择用清华大学或其他组织提供的镜像地址来解决问题。这里以清华大学的镜像为例：

1. 安装 curl 工具：

sudo apt-get install curl

2. 下载 repo 到 bin 目录并设置权限：

mkdir ~/bin
curl https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo -o ~/bin/repo
chmod +x ~/bin/repo

3. repo 的运行过程中会尝试访问官方的 Git 源更新自己，如果想使用镜像源进行更新，可以将如下内容复制到你的 ~/.bashrc里（使用 sudo nano ~/.bashrc命令进入 nano 编辑器修改）：

# https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/git-repo/
export PATH=~/bin:$PATH
export REPO_URL='https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo'

4. 使用 source ~/.bashrc让其立即生效。

下载源码

1. 创建一个目录用来存放源码：

mkdir <dir_name>
cd <dir_name>

2. 使用真实用户名和邮件地址配置 Git：

git config --global user.name YourName
git config --global user.email [e-mail]

3. 初始化 repo：

repo init -u https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/AOSP/platform/manifest

如果需要指定版本，可以使用 -b 选项指定分支（该链接中包含所有的分支信息：https://source.android.com/docs/setup/about/build-numbers#source-code-tags-and-builds）：

repo init -u https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/AOSP/platform/manifest -b android-10.0.0_r47

4. 同步源码：

repo sync

如果需要加快同步速度，可以传递 -c（当前分支）和 -jthreadcount 标志：

repo sync -c -j4

以 Android 10 源码为例，下载完大小大约为 100G 左右。

编译源码

安装所需工具

在编译的过程中需要用到一些工具，所以提前安装好它们避免编译失败：

sudo apt install m4 libncurses5 python-is-python3

执行 envsetup 脚本

envsetup.sh脚本用于初始化环境，其中记录着编译过程中所需的各种函数实现，例如 lunch、m、mm、mmm等等。在下载好的源码目录下通过一下命令执行该脚本：

source ./build/envsetup.sh

或者也可以使用以下命令：

. ./build/envsetup.sh

注意：每次重新打开终端后都需要再次执行该命令。另外，使用 hmm 可查看可用命令的完整列表。

选择编译目标

通过 lunch <product_name>-<build_variant>命令可以选择要构建的目标。其中 product_name指定要构建的产品，build_variant指定要构建的变体。

所有构建目标都采用 BUILD-BUILDTYPE形式，其中 BUILD是指代特定功能组合的代号。 BUILDTYPE是以下之一：

BUILD TYPE	备注
user	编译出的系统有权限限制，适用于生产环境
userdebug	编译出的系统有 root 权限，调试首选
eng	优先考虑开发生产力，带有附加调试工具并关闭了优化

如果不知道该如何选择目标产品，可以只使用 lunch 命令列出可用的产品列表。例如：

airsaid@airsaid-VirtualBox:~/aosp$ lunch

You're building on Linux

Lunch menu... pick a combo:
1. aosp_arm-eng
2. aosp_arm64-eng
3. aosp_blueline-userdebug
4. aosp_bonito-userdebug
5. aosp_car_arm-userdebug
6. aosp_car_arm64-userdebug
7. aosp_car_x86-userdebug
8. aosp_car_x86_64-userdebug
9. aosp_cf_arm64_phone-userdebug
10. aosp_cf_x86_64_phone-userdebug
......

此时可以直接输入对应的序号来选择，后续也可以直接通过产品名来直接选择，例如： lunch aosp_arm-eng。

执行编译命令

编译指令根据使用场景不同有好几种，下表中列出了这些编译指令：

编译指令	备注
m	在源码树的根目录执行编译
mm	编译当前路径下所有模块，但不包含依赖
mmm [module_path]	编译指定路径下所有模块，但不包含依赖
mma	编译当前路径下所有模块，并包含依赖
mmma [module_path]	编译指定路径下所有模块，并包含依赖
make [module_name]	当不指定参数时则表示编译整个 Android 源码（包含依赖）

注：m、mm、mmm、mma、mmma 这些命令都是通过 make 方式来完成的。

一般首次的情况下会使用 make指令来编译，相当于进行一次全量编译。为了加快编译速度，可以使用 -j参数指定线程数，例如：

make -j8

编译成功后，终端会显示 build completed successfully。同时，在源码根目录下的 /home/airsaid/aosp/out/target/product/<product_name>目录中会出现编译后的产物。其中比较重要的有以下三个镜像文件：

• system.img：系统镜像。里面包含了 Android 系统主要的目录和文件，通过 init.c进行解析并 mount挂载到 /system目录下。
• userdata.img：用户镜像。是 Android 系统中存放用户数据的，通过 init.c进行解析并 mount挂载到 /data目录下。
• ramdisk.img：根文件系统镜像。包含一些启动 Android 系统的重要文件，例如 init.rc。

在编译的过程中可能会遇到以下问题，可以按照对应的解决方法来解决：

1. 找不到 /usr/bin/python文件或目录：

/bin/bash: device/generic/goldfish/tools/mk_combined_img.py：/usr/bin/python：解释器错误: 没有那个文件或目录

2. python 脚本语法错误（由于源码中部分 python 脚本用到了 python2 的语法导致的）：

File "/home/airsaid/aosp/device/generic/goldfish/tools/mk_combined_img.py", line 48

    print "'%s' cannot be converted to int" % (line[2])

    ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

SyntaxError: Missing parentheses in call to 'print'. Did you mean print(...)?

解决方法：没有安装 python2 则先安装，并建立软连接将 python 指向 python2：

sudo apt install python2
sudo ln -s /usr/bin/python2 /usr/bin/python

3. 内存溢出：

Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

解决方法：通过修改 _JAVA_OPTIONS环境变量配置，指定更大的内存。将下面的代码添加到 .bashrc文件：

export _JAVA_OPTIONS=-Xmx4096m

其他

为 VirtualBox 中的 Ubuntu 扩容

1. 在关闭虚拟机的前提下，通过 cmd 进入 VirtualBox 的安装目录，例如：

cd /d D:\\virtualbox\\

2. 查看 VirtualBox 的虚拟硬盘，并记下 UUID 信息：

D:\\virtualbox>VBoxManage list hdds
UUID:           279063de-8822-48c2-97d9-67964fb90b18
Parent UUID:    base
State:          created
Type:           normal (base)
Location:       G:\\VirtualBoxVMs\\Ubuntu\\Ubuntu.vdi
Storage format: VDI
Capacity:       225280 MBytes
Encryption:     disabled

3. 根据指定 UUID 修改对应虚拟机的容量大小，例如下面的示例中重新分配了 51200 MB（50G）：

VBoxManage modifyhd 279063de-8822-48c2-97d9-67964fb90b18 --resize 51200

6. 打开虚拟机，安装 gparted分区工具：

sudo apt-get install gparted

7. 打开分区工具，并将多出来的磁盘分到对应磁盘上。

注意：如果出现 Unable to resize read-only file system 可以参照该文章进行解决：https://blog.csdn.net/ningmengzhihe/article/details/127295333