NGB TVOS v1.0架构分析
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作者陈德林， 张定京 ，付光涛 ，黎 政 ，赵良福 ，李小雨 ，白 伟， 王 颖， 付 瑞
出版社中国广播影视出版社
ISBN9787504375391
出版时间2015-11
装帧平装
开本16开
纸张胶版纸
页数341页
定价58元
货号1491615
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【书 名】 NGB TVOS v1.0架构分析
【书 号】 9787504375391
【出 版 社】 中国广播影视出版社
【作 者】 陈德林， 张定京 ，付光涛 ，黎 政 ，赵良福 ，李小雨 ，白 伟， 王 颖， 付 瑞
【出版日期】 2015-11-01
【开 本】 16开
【页 码】 341
【定 价】 58.00元
【内容简介】
智能电视操作系统是一项对广电发展产生广泛而又深远影响的基础性工作，对保障我国文化安全、支撑我国广播电视数字化网络化智能化、促进我国智能电视产业良性发展具有重要意义。
2013年12月26日，国家新闻出版广电总局科技司发布了NGB TVOS v1.0软件。
目前NGB TVOS v1.0参考代码已经开源，读者可从合作开发组官方网站www.ngb-tvos.cn注册下载。面对海量代码，读者往往感觉无从下手。为帮助读者能深入了解NGB TVOS，本书从NGB TVOS的软件架构着手，先总体后局部，由浅入深、由粗到细地对NGB TVOS v1.0的架构进行分析，期望本书成为NGB TVOS v1.0参考代码的配套帮助文档。
【目录】
序 /001
1 概述 /001
1.1
上下文环境 ………………………………………………001
1.2
输入输出模型 ……………………………………………002
1.3
适用的终端类型 …………………………………………003
1.4
支持的应用类型 …………………………………………003
1.5
功能要求 …………………………………………………004
1.5.1
电视直播要求 ……………………………………………004
1.5.2
视频点播要求 ……………………………………………004
1.5.3
应用管理要求 ……………………………………………004
1.5.4
多桌面支持要求 …………………………………………004
1.5.5
可升级支持要求 …………………………………………004
2 软件架构 /005
2.1
动态架构 …………………………………………………005
2.2
静态架构 …………………………………………………006
2.2.1
音频系统 …………………………………………………009
2.2.2
图形系统 …………………………………………………010
2.2.3
按键消息输入系统 ………………………………………011
3 技术基础 /013
3.1 Binder框架…………………………………………………013
3.1.1
Native Binder框架和分层通信模型……………………… 013
3.1.2
Java Binder框架和分层通信模型 ………………………016
3.1.3
ProcessState ………………………………………………017
3.1.4
IPCThreadState ……………………………………………017
3.2
服务管理器（ServiceManager） …………………………017
3.2.1
服务注册 …………………………………………………018
3.2.2
服务获取 …………………………………………………019
3.2.3
服务使用 …………………………………………………019
3.3
孵化器（zygote） …………………………………………019
3.4
启动过程 …………………………………………………019
3.4.1
init进程 …………………………………………………… 021
3.4.2
启动系统服务进程 ………………………………………025
3.4.3
启动 Native服务 …………………………………………026
3.4.4
启动 Java服务 ……………………………………………027
3.4.5
启动 Home主应用（Launcher）…………………………031
3.5
广播（Broadcast）机制……………………………………031
3.6
观察者（Observer）机制 …………………………………031
3.7
Java服务组件的基本模型和构成元素 …………………038
3.7.1
2-Box模型………………………………………………… 038
3.7.2
3-Box模型………………………………………………… 041
3.7.3
1-Box模型………………………………………………… 042
3.8
Native服务组件的基本模型和构成元素…………………043
3.8.1 2-Box模型………………………………………………… 044
4 硬件抽象层 /047
4.1.1
音频（Audio）模块 ……………………………………… 055
4.1.2
音频策略（Audio Policy）模块 ………………………… 057
4.1.3
摄像头（Camera）模块 …………………………………061
4.1.4
Gralloc模块 ………………………………………………062
4.1.5
HWComposer模块 ………………………………………066
4.1.6
传感器（Sensors）模块 …………………………………068
5 Native能力层 /070
5.1 系统服务进程 ……………………………………………070
5.1.1
adbd ………………………………………………………070
5.1.2
bluetoothd …………………………………………………070
5.1.3
bootanimation ………………………………………………071
5.1.4
console ……………………………………………………071
5.1.5
debuggerd …………………………………………………072
5.1.6
dbus-daemon ………………………………………………072
5.1.7
dhcpcd_eth0 ………………………………………………073
5.1.8
drmserver …………………………………………………073
5.1.9
dtvserver ……………………………………………………074
5.1.10
dumpstate …………………………………………………076
5.1.11
installd ……………………………………………………076
5.1.12
keystore……………………………………………………077
5.1.13
mediaserver ………………………………………………077
5.1.14
mtpd ………………………………………………………079
5.1.15
netd ………………………………………………………080
5.1.16
racoon ……………………………………………………080
5.1.17
remote_server ……………………………………………080
5.1.18
secu_agent ………………………………………………081
5.1.19
servicemanager ……………………………………………081
5.1.20
surface.inger ……………………………………………083
5.1.21
ueventd ……………………………………………………084
5.1.22
vold ………………………………………………………085
5.1.23
wirelesskey ………………………………………………086
5.1.24
wpa_supplicant ……………………………………………086
5.1.25
zygote & system_server …………………………………087
5.2
服务组件 …………………………………………………092
5.2.1
drmserver进程管理的 Native服务组件 ………………… 092
5.2.2
dtvserver进程管理的 Native服务组件 …………………097
5.2.3
mediaserver进程管理的 Native服务组件 ………………100
5.2.4
surface.inger进程管理的 Native服务组件……………… 138
5.2.5
system_server进程管理的 Native服务组件 ……………145
5.3
函数库 ……………………………………………………150
6 Java空间 /156
6.1
Java执行环境——TVM …………………………………156
6.2
Java系统服务组件 ………………………………………158
6.2.1
SystemServer init2（）创建的 1-Box模型 Java系统服务组件 …………………………………………………………………158
6.2.2
SystemServer init2（）创建的 2-Box模型 Java系统服务组件 …………………………………………………………………166
6.3 Java应用框架服务组件 …………………………………192
6.3.1 SystemServer init2（）创建的 2-Box模型 Java应用框架服务组件 ……………………………………………………………192
6.3.2 SystemServer init2（）创建的 3-Box模型 Java应用框架服务组件 ……………………………………………………………282
6.4 Java其他形式组件 ………………………………………311
6.4.1 SystemServer init2（）创建的观察者组件 ………………311
6.4.2 SystemServer init2（）创建的其他组件 …………………312
6.5 Java库 ……………………………………………………316
6.6 Java API ……………………………………………………318
6.6.1 Java ME API ………………………………………………318
6.6.2 NGB-J API …………………………………………………321
6.6.3 Android API ………………………………………………322
6.7 Java应用 …………………………………………………325
6.7.1 应用组件 …………………………………………………325
6.7.2 清单文件 …………………………………………………328
6.7.3 安装包 ……………………………………………………334
7 Web空间 /337
7.1 基本 Web技术要求 ………………………………………337
7.2 NGB-H定义 JS对象………………………………………337
7.3 Web执行环境——浏览器 ………………………………338
7.4 Web应用 …………………………………………………339
参考文献 /341
【文摘】
1 概述
操作系统（OS）是指用来管理计算机系统的全部资源（包括硬件、软件及数据资源）、控制程序运行、改善人机界面、为其他应用软件提供支持等的系统软件。
智能电视操作系统（TVOS）是指运行于数字电视接收终端之上的操作系统软件，接收终端可以是机顶盒、一体机，或其他形态。
下一代广播电视网智能电视操作系统（NGB TVOS）是指适用于 NGB的智能电视操作系统。
1.1 上下文环境
NGB TVOS在数字电视接收终端中所处的上下文环境及与外围的接口示意见图1。
图 1TVOS在数字电视接收终端中所处的上下文环境
TVOS处于接收终端硬件层之上、应用层之下，屏蔽了硬件层的差异，为应用的运行提供了统一的环境，为应用的开发提供了完整、统一的应用编程接口（API）。
TVOS与外围有三类接口：——应用编程接口，即 TVOS提供给应用开发者的接口；——系统移植接口，即 TVOS针对具体硬件平台需要进行移植的接口；——应用信令，即 TVOS与运营前端进行交互的接口。安装 NGB TVOS的智能终端在整个 NGB系统中所处的上下文环境见图2。
图 2安装 NGB TVOS的智能终端在 NGB系统中所处的上下文环境
1.2 输入输出模型
TVOS所能支撑的数字电视接收终端其输入输出模型见图3。
图 3TVOS所支撑的数字电视接收终端输入输出模型
TVOS所能支撑的数字电视接收终端具备从单向广播网和 /或双向宽带网接收数据的能力，并通过双向宽带网回传交互数据；解压缩图像、处理多媒
体数据，并将混叠后的音、视频信号输出给扬声器、显示器等输出设备；接收处理遥控器、键盘、鼠标等输入设备发出的用户指令。数字电视接收终端对图形图像的要求参见 GY/T267-2012《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》附录A。
1.3
适用的终端类型
NGB TVOS适用的终端形态有：
——机顶盒（DVB、DVB+OTT、OTT）；
——一体机；
——家庭网关。
1.4
支持的应用类型
TVOS所能支持的应用，按应用程序代码开发语言可分为 Java应用和
Web应用：——Java应用是指采用 Java编程语言开发的应用的统称；——Web应用是指采用HTML、JavaScript、CSS等 Web技术开发的应用
的统称。TVOS 1.0.x版本支持 Java应用和 Web应用，这两种类型的应用不依赖于底层的软硬件平台类型，可实现一次开发到处运行。TVOS所能支持的应用，根据其来源不同，可分为系统内置应用、运营商定制应用、用户自选应用：——系统内置应用是指随操作系统发布的、系统内置的应用，例如Launcher等，由操作系统提供者开发和维护；
——运营商定制应用是指运营商根据自己的特点定制的应用，以体现与其他运营商的差异，例如 EPG等，由运营商自行开发或委托专业第三方开发和维护；
——用户自选应用是指用户根据自己的偏好从应用商店下载安装的应用，
例如游戏等。
TVOS所能支撑的应用，按其与广播节目内容的关联性可分为节目内容关联型应用和独立型应用：
——节目内容关联型应用是指应用与一个或多个广播业务关联或与广播业务中的一个或多个广播节目关联，选择或切换广播业务对应用的生命周期和运行状态有影响；
——独立型应用是指应用未与任何广播业务关联，广播业务的切换对应用的生命周期和运行状态无影响。
1.5 功能要求
1.5.1 电视直播要求
支持标清 /高清数字直播节目，支持 EPG，支持 GY/T 267-2012《下一代广播电视网（NGB）终端数字电视中间件技术规范》中有关广播流格式的解码要求，例如对MPEG-2、MPEG-4、H.264等视频格式以及AAC、AC3等音频格式的支持。
1.5.2 视频点播要求
支持基于 GY/T 258-2012《下一代广播电视网（NGB）视频点播技术规范》的视频点播要求。
1.5.3
应用管理要求
1.5.4
多桌面支持要求
1.5.5
可升级支持要求
支持符合应用管控要求 APK应用的下载、安装、运行和卸载等。
支持安装多个桌面应用，用户可根据喜好自行选择桌面应用。
支持操作系统可升级要求。
2 软件架构
2.1 动态架构
NGB TVOS软件平台的动态架构反映了各构成模块运行时的状态，其概况见图 4所示。
图 4NGB TVOS动态架构概况
Linux操作系统是 NGB TVOS的基础，站在 Linux的角度，NGB TVOS在Linux之上的各种构成本质上是一堆用户空间 Linux应用程序的集合，例如servicemanager应用、zygote应用、Java虚拟机应用、Web浏览器应用、媒体服务器应用等等，每个 Linux应用运行在独立的进程空间。
在 NGB TVOS中，Linux用户空间的进程根据用途进行划分，有以下几类：
——后台守护进程：该进程在系统初始化阶段被启动后一直在后台运行，周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件，例如 installd、netd、adbd、debuggerd等；
——系统服务进程：该进程由系统在初始化阶段启动，作为 C/S架构中的 Server端管理着一个或多个服务（Service），例如system_server、media_server、surfaceflinger、dtvsever、drmserver等；
——用户应用进程：该进程由用户点击桌面应用图标后由系统启动，若
该应用为 Java应用，该进程会启动 Java虚拟机；若该应用为 Web应用，
该进程会启动 Web浏览器；该进程一般作为 C/S架构中的 Client端，通过 IPC机制访问 Server端的服务。针对进程之间的通信问题，NGB TVOS沿用了 Linux的 IPC机制，例如管道、socket等，特别地沿用了 Linux v3.x版本以后提供的 Binder机制，见图 5所示。
图 5进程间的通信机制
整个 NGB TVOS系统基本上可以看成是一个基于 Binder通信的 C/S架构，Binder像网络一样，把系统的各个部分连接在一起。
2.2 静态架构
NGB TVOS软件平台的静态架构反映了各构成模块之间的调用关系，见图 6所示。
【前言】
智能电视操作系统是一项对广电发展产生广泛而又深远影响的基础性工作，始终受到中央和总局领导的高度重视，在当前推进三网融合的形势下，对于保障我国文化安全、支撑我国广播电视数字化网络化智能化、促进我国智能电视产业良性发展，具有重要意义。近年来，国家新闻出版广电总局在部署下一代广电网（NGB）研究中，加强领导和加大支持力度，专门设立了中间件与智能电视操作系统专题组，协调产业链上下游各环节资源，吸纳产、学、研、用 17家单位联合开发 NGB TVOS关键技术，实现了源代码共享（开源），制定了合作开发协议、NGB知识产权管理政策，形成了智能电视操作系统 TVOS v1.0软件。
2013年12月26日，国家新闻出版广电总局科技司发布了NGB TVOSv1.0软件，标志着由我国自主开发的 NGB智能电视操作系统取得了阶段性成就，TVOS v1.0进入正式应用。
NGB TVOS v1.0软件的及时发布，将满足各地有线网络公司 NGB数字电视终端的标准化智能化的迫切需求，也为广电实现数字电视终端标准化智能化奠定了坚实基础。随着 TVOS v1.0软件在全国有线网络的普及应用，我国智能电视终端将逐步走向统一，从而将结束长期以来电视终端不统一、网络区域分割的局面。
2014年 6月，国家新闻出版广电总局发文要求“大力开展智能电视操作系统 TVOS v1.0规模应用试验，加快推动广播电视终端标准化智能化”（新广电发〔2014〕149号文件），文件要求各有线电视网络公司通过 TVOS v1.0规模应用试验，进一步完善 TVOS v1.0及相应智能电视机顶盒的应用，探索总结 TVOS v1.0智能电视终端运营管理的流程和方式以及相应业务创新模式，总结提炼具有大规模推广示范意义的成功经验和方法，加快推进智能电视终端标准化智能化指导意见草案的出台。
目前 NGB TVOS v1.0版本的参考代码已经开源，读者可从合作开发组官方
网站 www.ngb-tvos.cn注册下载。面对海量的参考代码，读者会感觉无从下手。为帮助读者能深入了解 NGB TVOS v1.0系统，本书将作为 NGB TVOS v1.0参考源代码的配套文档，从 NGB TVOS的软件架构着手，先总体后局部，由浅入深、由粗到细地对 NGB TVOS进行剖析，以此来阐述 NGB TVOS的设计思路和技术路线。
本书适用于智能电视终端研发和智能电视应用开发人员。
国家新闻出版广电总局广播科学研究院院长
2015年10月1日
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