Linux: Android-Geräte sollen künftig Standard-Kernel-API benutzen

Die Linux-Kernel in Android-Geräten sind derzeit immer noch sehr weit entfernt vom Code im Hauptzweig des Kernels. Langfristig sollen aber alle Android-Geräte die üblichen Kernel-Schnittstellen benutzen. Den Anfang macht das Grafiksystem DRM, das auf dem Pixel 3 schon benutzt wird.

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Bis zu einfachen Android-Updates mit Mainline-Kernel ist es noch ein langer Weg.
Bis zu einfachen Android-Updates mit Mainline-Kernel ist es noch ein langer Weg. (Bild: Eli Duke/Flickr.com/CC-BY-SA 2.0)

Der von Google über das Android Open Source Project (AOSP) bereitgestellte Linux-Kernel weist nach einigen Jahren Arbeit nur noch wenige Unterschiede zu dem Hauptzweig des Linux-Kernels auf, wie Sandeep Patil in einem Vortrag auf der Linux Plumbers Conference (LPC) darlegt, über den das Magazin LWN.net ausführlich berichtet. Die tatsächlich genutzten Geräte-Kernel und hier vor allem die Treiber der Android-Hersteller weichen vom AOSP-Kernel jedoch immer noch massiv ab, was insbesondere Updates deutlich erschwert. Google will das mit neuen Vorgaben und technischer Hilfe aber ändern.

Grafiktreiber als Anfang

Inhalt:
  1. Linux: Android-Geräte sollen künftig Standard-Kernel-API benutzen
  2. Künftig feste Kernel-Schnittstelle

Eine der wohl wichtigsten Neuerungen bei diesen Arbeiten ist der Umbau der Grafikarchitektur von Android, den der Google-Entwickler Alistair Strachan ebenfalls in einem Vortrag auf LPC beschreibt. Bisher stammen die Grafiktreiber der Geräte üblicherweise vom Hersteller selbst, sind nicht in den Community-Kernel integriert und nutzen entweder völlig eigene Schnittstellen oder die veraltete Framebuffer-Schnittstelle. Die darauf aufbauenden Userspace-Komponenten sind ebenfalls meist eigene Implementierungen.

Das führt zu einer unübersichtlichen Anzahl von Schnittstellen, doppelten Code für eigentlich gleiche Funktionen sowie zu dem Problem, dass ein Wechsel auf eine neue Kernel-Version oft so viel Aufwand verursacht, dass die Gerätehersteller dies nicht umsetzen. Einheitliche Tests und Debug-Werkzeuge sind so auch nicht umsetzbar.

Doch wie bereits Anfang dieses Jahres angekündigt, arbeitet Google an einer Mainline-Unterstützung für das Qualcomm-SOC Snapdragon 845, das die Standard-Grafikschnittstelle DRM (Direct Rendering Manager) des Linux-Kernels benutzt. Aktiv eingesetzt wird dies laut Strachan offenbar bereits in Googles Pixel 3. Die Vorarbeiten dazu und die notwendigen Änderungen im Hauptzweig des Linux-Kernels begannen demnach aber offenbar viel früher und reichen sogar bis ins Jahr 2013 zurück.

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Mit Hilfe der DRM-Schnittstelle, die künftig auf allen Android-Geräten verfügbar sein soll, sollen dann auch die wichtigen Userspace-Bestandteile Gralloc sowie der DRM-Hwcomposer vereinheitlicht werden. Die Userspace-Implementierungen für Schnittstellen wie OpenMAX für die Videobeschleunigung sowie EGL, OpenGL ES oder auch Vulkan sollen zwar auch weiterhin proprietär und dem Hersteller überlassen bleiben. Diese bauen aber auf den festgelegten Standardschnittstellen des Kernels selbst auf und bieten wiederum selbst eine nach außen ebenfalls klar festgelegte API, so dass Probleme mit Updates, Tests und Debug-Möglichkeiten deutlich reduziert werden sollten.

Dass dieser Aufbau prinzipiell funktioniert, hat das Android-Team bereits mit seinem Tablet Pixel C bewiesen. Das Pixel 3 soll wohl nun außerdem anderen Herstellern als positives Beispiel dienen, um den Umbau der Architektur zu akzeptieren und umzusetzen. Die für das kommende Android Q geplanten Kernel-Versionen 4.9, 4.14 und 4.19 verfügen außerdem über alle Voraussetzungen, um den DRM-Stack benutzen zu können. Die Nutzung der Standardschnittstellen soll darüber hinaus aber noch erweitert werden.

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Künftig feste Kernel-Schnittstelle 
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