【Android】Ubuntu20.04编译Android 13并用模拟器运行

前言

一直好奇Android系统是怎么定制的，直到亲自走一遍Android系统编译流程才发现并没想象的复杂。

这就跟app开发一样，Google官方其实都提供了平台、文档、IDE及一些工具，咱们只要按照官方提供的指南来操作就行了。

如果Android没有提供这样一个开放的系统、完善的生态，咱们就不可能开发出各种 app以及各种定制的Android系统。

Android开发大体分两个方向，一个是App开发，一个是Framework开发。因为Android不同于iOS，Android是开源的，也就是你不仅可以开发app，还可以修改它的系统并移植到你自己的硬件平台上，比如手机、平板、车载系统等等。对后者来说，本质上也是开发app，只是你需要经常跟framework、hal层打交道。像小米、华为和oppo等。它们只是把Android原生的系统自带的lancher app、设置app、拍照app、商店app等等替换成了自家的app而已。

言规正传，下面分享一下在windows wsl虚拟机环境下如何编译Android源码，然后在Android模拟器上运行。这个过程并没有想象的那么顺利，需要自己踩些坑才能摸清门道。

硬件要求

以下是Google官方公布的最低硬件要求：

如果是编译 Android 2.3.x (Gingerbread) 及更高版本（包括 master 分支），需要 64 位环境。如果是较低的版本，则可以在 32 位系统中进行编译。
如果要检出代码，至少需要 250 GB 可用磁盘空间；如果要进行构建，则还需要 150 GB。如果要进行多次构建，则需要更多空间。
注意：如果您要检出镜像，就需要更多空间，因为完整的 Android 开源项目 (AOSP) 镜像包含所有使用过的 Git 代码库。
至少需要 16 GB 的可用 RAM，但 Google 建议提供 64 GB。

从 2021 年 6 月起，Google 使用 72 核机器，内置 RAM 为 64 GB，完整构建过程大约需要 40 分钟（增量构建只需几分钟时间，具体取决于修改了哪些文件）。相比之下，RAM 数量相近的 6 核机器执行完整构建过程需要 3 个小时。

软件要求

以下是Google官方公布的软件要求：

操作系统：Ubuntu 18.04及以上

自 2021 年 6 月 22 日起，Google将不再支持在 Windows 或 MacOS 上进行构建。

JDK
AOSP 中的 Android master 分支带有预构建版本的 OpenJDK；因此无需另行安装。
旧版 Android 需要单独安装 JDK。在 Ubuntu 上，请使用 OpenJDK。

主要软件包
AOSP master 分支带有预构建版本的 Make；因此无需另行安装。类似地，Git 是在搭建构建环境过程中安装的。

确保您的系统已安装 Python 3。

笔者编译环境

以下是笔者成功编译Android 13使用的硬件和软件环境：

物理机系统：Windows 11家庭版
CPU：Intel core i7
内存：32GB
硬盘： 1TGB Free。
虚拟机：Wsl2
虚拟机系统：Ubuntu 20.04.6 LTS

下载AOSP源码取决于网速，大约半小时左右。使用以上环境编译Android 13大约需要1个小时左右。

安装wsl2

如果你没有Linux物理机，那么就需要使用虚拟机。如果你的电脑是Window10或者11，建议使用windows官方的虚拟机软件wsl2(windows sub linux 2)，wsl第一版没有linux完整内核，直到微软推出wsl2之后，更接近真实的linux操作系统。这比安装vmware虚拟机软件要简单方便得多，而且启动也非常快。

安装wsl比较简单，先在windows命令行输入：wsl -l -v看是否安装，没有的话就去Microsoft Store商店下载安装linux：

在这里插入图片描述
如果显示以下信息说明已经安装了wsl2。

安装wsl要注意不要安装在c盘，如果安装在c盘，虚拟机占用的磁盘空间就是c盘的空间，会导致你的系统盘空间不足。建议将wsl安装在一个独立的磁盘分区里，保证磁盘分区至少300GB的剩余空间。

在Microsoft Store里点击安装会默认安装到c盘，不过没关系，后面可以迁移到其它盘。

如果不慎安装到了c盘，可以将其迁移到其它盘，步骤如下：

关闭wsl：wsl --shutdown

查看wsl状态：wsl -l --all -v
在这里插入图片描述

如果状态是Stopped，将虚拟机镜像导出到E盘：

wsl --export Ubuntu-20.04 E:\wsl-ubuntu20.04.tar
大约需要几分钟时间。

注销当前分发版
wsl --unregister Ubuntu-20.04

查看wsl状态:
wsl -l -v
( 如果显示"适用于 Linux 的 Windows 子系统没有已安装的分发版"则继续以下步骤)

重新导入并安装到E:\wsl-ubuntu20.04
wsl --import Ubuntu-20.04 E:\wsl-ubuntu20.04 E:\wsl-ubuntu20.04.tar --version 2

设置默认登陆用户为安装时用户名
ubuntu2004 config --default-user [Username]

删除tar文件(可选)
del E:\wsl-ubuntu20.04.tar

启动wsl

启动wsl有两种方式，一种是使用命令：wsl，另一种是在cmd窗口上面点击：
在这里插入图片描述
然后就进入了Utbuntu系统中，这跟Ubuntu系统几乎是一样的：

这是没有图形界面的Ubuntu，图形界面不是必须的，编译Android的所有操作都可以在这个命令行环境下进行。

设置Ubuntu软件更新源

接下来需要通过apt get install安装很多软件(也就是一些命令)，这些软件会翻墙下载，为了避免翻墙，需要设置软件更新源为国内的源，建议使用阿的云的源：

备份旧源：
sudo cp/etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak

设置新源：
sudo vim /etc/apt/sources.list

粘贴以下内容并保存：

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

设置 Linux 构建环境

安装所需的软件包 (Ubuntu 18.04及以上)

sudo apt-get install git-core gnupg flex bison build-essential zip curl zlib1g-dev libc6-dev-i386 libncurses5 lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev lib32z1-dev libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip fontconfig

安装Git

运行git命令，如果没有安装按提示操作即可。

安装Repo启动器

repo是Google为了管理Aosp源码提供的一个命令行软件，简化了git的一些操作，并不是用来取代git的。

安装命令：

 sudo apt-get update
 sudo apt-get install repo

或者：

export REPO=$(mktemp /tmp/repo.XXXXXXXXX)
curl -o ${REPO} https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo
gpg --recv-key 8BB9AD793E8E6153AF0F9A4416530D5E920F5C65
curl -s https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo.asc | gpg --verify - ${REPO} && install -m 755 ${REPO} ~/bin/repo

如果以上方式都无法安装，还可以通过手动下载repo，然后将其拷贝到/bin目录下。

验证Repo启动器：

运行repo version命令验证
在这里插入图片描述
如果显示以上信息则是正常的。这只是一个repo启动器，还没有初始化。

初始化Repo

创建一个空目录来存放Aosp源码，比如Aosp:

mkdir Aosp
cd Aosp

后面所有在Linux中完成的命令，工作目录都不会变，即在刚刚创建的Aosp根目录下

使用repo init初始化仓库，初始化时需要指定代码库地址，也就是manifest结尾的一个地址，因为这个库比较大，而且在国外，所以建议使用清华大学的Aosp镜像。初始化repo，同时设置需要签出的分支是android-13.0.0_r60，也可以使用master或者其它分支代替。

初始化命令：

 repo init -u https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/AOSP/platform/manifest -b android-13.0.0_r60

-u参数指定仓库地址，-b指定要checkout的分支。

这一步只是初始化repo，还没有正式下载Aosp源码，它会下载一些repo命令相关的文件。

如果收到报错：/usr/bin/env 'python' no such file or directory”，说明python命令没找到，需要将python3建立软链接:

sudo ln -s /usr/bin/python3 /usr/bin/python

然后重新跑一下repo init xxx命令即可。

在这里插入图片描述

显示repo has been initialized说明初始化成功。

下载Android源码

repo sync

运行以上命令之后，开始下载Aosp源码，源代码文件会下载到当前工作目录下。源代码有一百多个G，大约需要30分钟左右。

这一步通常是比较顺利的，因为使用的大陆的镜像，还是比较快的。

下载完成之后，目录是这样：
在这里插入图片描述
其中，packeages/apps就是系统自带的一些app的源码。比如Launcher3就是系统默认的桌面app。

构建Android系统

(一)、初始化脚本环境：

source build/envsetup.sh

或

. build/envsetup.sh

(二)、选择构建目标：

lunch sdk_pc_x86_64-userdebug

如果使用不带参数的lanch命令会提示你选择目标：

在这里插入图片描述

所有构建目标都采用 BUILD-BUILDTYPE 形式，其中 BUILD 是表示特定功能组合的代号。BUILDTYPE 是以下类型之一：

构建类型	使用情况
user	权限受限；适用于生产环境
userdebug	与“user”类似，但具有 root 权限和调试功能；是进行调试时的首选编译类型
eng	具有额外调试工具的开发配置

因为要编译成模拟器运行的Android镜像，模拟器的环境是x86_64。所以要选择x86_64，userdebug后缀表示是可以调试的版本。

本例中，选择的是sdk_pc_x86_64-userdebug。

注意不要选择aosp_x86_64-eng，经验证发现编译之后没有userdata.img文件，不知道为什么。

(三)、开始构建：

输入m命令回车即可。m是make的缩写，表示开始执行构建脚本。

这一步大概是1~2小时，视你的硬件配置而定。

编译过程会显示进度，如果显示100%说明编译完成了。
在这里插入图片描述
以上是编译成功的提示。

然后在out/target/product目录就可以看到编译后生成了一个文件夹：emulator64_x86_64，
里面是模拟器镜像等文件：
在这里插入图片描述
可以看到其中包含了Android系统的三个镜像：system.img、ramdisk.img、userdata.img。

红色那个zip文件是笔者通过镜像打包命令打包出来的，编译完成时是没有的，打包命令在后面会介绍。

(四)、编译报错处理

编译过程中，如果出现错误码137说明是内存不足导致的：
在这里插入图片描述
解决方式：可以使用free命令查看Ubuntu的内存，如果发现跟物理机内存不一致，修改成跟物理机一致即可。如果使用wsl，可以在windows用户根目录下创建.wslconfig文件，内容如下：

[wsl2]
memory=32GB # Limits VM memory in WSL 2 
processors=12 # Makes the WSL 2 VM use 12 virtual processors
localhostForwarding=true # Boolean specifying if ports bound to wildcard or localhost in the WSL 2 VM should be connectable from the host via localhost:port.

编译成功之后，运行emulator命令启动模拟器并运行编译之后的系统：

emulator

在这里插入图片描述
如果报以上这个error：ProbeKVM: This user doesn’t have permissions to use KVM (/dev/kvm).
需要添加权限：sudo chmod -R 777 /dev/kvm

在Window上运行

上面使用emulator命令是在Ubuntu中运行模拟器，会比较卡，画面也不停闪烁。建议在Windows系统中使用Android Studio创建的模拟器运行。

先打包Android镜像：

Android13以下使用命令：

make sdk sdk_repo

在Android13及以上使用命令：

make emu_img_zip

打包完成后会生成sdk-repo-linux-system-images为前缀的 AVD 映像 zip 文件，比如我的路径是：
Aosp/out/target/product/emulator64_x86_64/sdk-repo-linux-system-images-eng.devnn.zip

将其就地解压或者拷贝到Window系统的某个文件夹下再解压。

笔者选择拷贝到D盘，解压后的位置是：D:\Downloads\sdk-repo-linux-system-images-eng.devnn

然后在Android Studio中创建一个模拟器，随便取个名字为 Pixel_5_WSL。

在windows命令行中启动模拟器并加载刚才打包的Android系统：

 emulator -avd Pixel_5_WSL -sysdir D:\Downloads\sdk-repo-linux-system-images-eng.devnn\x86_64 -dns-server 8.8.8.8,114.114.114.114 -verbose

上面这个emulator命令是android sdk的tools目录下的。已将tools目录添到环境变量path中。

运行效果如下：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

到这里为止，就将Andriod 13编译完成并成功运行了。

当然我们可以定制我们的Android系统，只要修改相应源码重新打包即可。

比如最常见的是将自己的app作为系统启动的默认Launcher。开发完成之后修改对应mk文件，重新打包即可。