Mặc dù thường được biết đến qua các thiết bị di động, Android cũng là một nền tảng quan trọng trong lĩnh vực nhúng (embedded). Bài viết này sẽ chỉ tập trung vào khía cạnh Embedded Android, phân tích hai vấn đề chính: kiến trúc của hệ điều hành và xu hướng sử dụng nó trong các hệ thống nhúng.
1. Kiến trúc của Hệ điều hành Android
Hiểu một cách đơn giản, kiến trúc của Android được cấu thành bởi hai thành phần chính: Linux OS (Kernel) và các máy ảo Dalvik Virtual Machine (hoặc ART trong các phiên bản sau này).
- Lớp Ứng dụng (Java): Tất cả các ứng dụng (application) của Android đều được viết bằng Java và chạy thông qua máy ảo Dalvik.
- Cơ chế Sandbox (Cô lập): Điểm đặc biệt của Dalvik là nó tự tạo ra một instance (một phiên bản máy ảo) riêng cho mỗi một ứng dụng Java. Do vậy, mỗi ứng dụng khi chạy sẽ tạo thành một tiến trình (process) riêng biệt trong hệ thống, được cô lập với các tiến trình khác.
- Cấu trúc Phân lớp: Có thể hình dung Dalvik (và các lớp framework của Android) giống như “lòng trắng trứng”, bao bọc xung quanh “lòng đỏ” chính là hệ điều hành Linux.
- Giao tiếp Kernel: Mỗi khi ứng dụng cần yêu cầu một dịch vụ gì đó từ hệ điều hành (ví dụ: truy cập phần cứng), Dalvik sẽ thực hiện các lời gọi xuống tầng Linux kernel thông qua Lớp trừu tượng phần cứng (HAL – Hardware Abstraction Layer) và các system call.
- Trải nghiệm người dùng: Các lớp trên của Android (Dalvik/Framework) bao trùm toàn bộ góc nhìn và trải nghiệm của người dùng, không cho phép người dùng tương tác trực tiếp với Linux OS (kernel) ở bên trong.
2. Xu hướng sử dụng Embedded Android
Dựa trên kiến trúc đặc thù nêu trên, Android có những điểm mạnh và điểm yếu riêng so với một hệ thống Linux embedded truyền thống.
Ưu điểm (Pros)
- Tính di động (Portability): Do sử dụng code Java, các ứng dụng (apps) có thể chạy trên nhiều thiết bị phần cứng khác nhau mà không cần biên dịch (recompile) lại.
- Hệ sinh thái Ứng dụng: Thừa hưởng hệ thống ứng dụng giải trí khổng lồ từ cộng đồng Android
Nhược điểm (Cons)
- Tính ổn định: So với một hệ thống Linux được tùy biến tối giản, Android thường được đánh giá là có nhiều lỗi tiềm ẩn hơn.
- Tiêu tốn Tài nguyên: Android tiêu tốn nhiều tài nguyên hệ thống (RAM, CPU) hơn đáng kể.
Trường hợp sử dụng (Use Cases)
Việc lựa chọn giữa Android và Linux phụ thuộc vào bài toán cụ thể:
- Android thường được chọn cho các hệ thống embedded có chức năng giải trí mạnh và yêu cầu giao diện người dùng phức tạp (ví dụ: màn hình giải trí trên ghế sau ô tô, đồng hồ thông minh, điện thoại, TV thông minh).
- Linux (truyền thống) sẽ được ưu tiên cho các hệ thống không phục vụ mục đích giải trí, không yêu cầu giao diện phức tạp (headless), hoặc yêu cầu tính ổn định và tối ưu tài nguyên cao (ví dụ: thiết bị mạng, router, các bộ điều khiển công nghiệp).
3. Khả năng chuyển đổi kỹ năng
Đối với một kỹ sư đã có kinh nghiệm làm việc với Linux kernel, việc chuyển sang làm Android (ở tầng thấp/BSP/driver) thường không gặp nhiều rào cản. Nguyên nhân là vì ở tầng kernel, hai hệ điều hành này giống nhau đến 80-90%.
(Lưu ý: Bài viết này không đề cập đến các dòng hệ điều hành thời gian thực (Real-time OS – RTOS), vốn cũng rất phổ biến và có một vị thế riêng trong lĩnh vực embedded).