안드로이드 - Zygote

• Zygote?
  - '분할 전의 세포나 수정란', 개체가 생성되기 이전의 불완전한 상태
  - 달빅(Dalvik) 초기화 수행
  - 애플리케이션 실행 속도 향상
  - System Server 를 실행
  
  
   안드로이드 애플리케이션은 자바로 작성돼 있어 리눅스 상에서 네이티브 프로세스로 실행될 수 없으며 달빅 가상 머신에서 동작한다. 각 안드로이드 애플리케이션은 독립적인 가상 머신 위에서 동작하는데, 실행될 때마다 자신이 동작할 가상 머신을 초기화하고 실행하는 과정에는 많은 시간이 소요되며 애플리케이션의 실행을 느리게 하는 요인이 된다. 때문에 안드로이드에서 Zygote 프로세스는 애플리케이션이 실행되기 전에 실행된 가상 머신의 코드 및 메모리 정보를 공유함으로써 애플리케이션이 실행되는 시간을 단축시킬 수 있다. 여기에 더해 안드로이드 프레임워크에서 동작하는 애플리케이션이 사용할 클래스와 자원을 미리 메모리에 로딩해 두고 이러한 자원에 대한 연결 정보를 구성한다. 새로 실행되는 안드로이드 애플리케이션은 필요한 자원들에 대한 연결정보를 매번 새롭게 구성하지 않고 그대로 사용하기 때문에 빠르게 실행된다.
  
  

• Zygote를 통한 프로세스의 생성
  
  
  
   : 부모 프로세스 A는 fork() 시스템 콜을 호출하여 새로운 자식 프로세스 A'를 생성 - 새로 생성된 프로세스 A'는 부모 프로세스인 프로세스 A의 메모리 구성 정보 및 공유 라이브러리에 대한 링크 정보를 공유한 상태
   : 자식 프로세스 A'는 exec('B') 시스템 콜을 호출해 새로운 프로세스 B의 코드를 메모리로 로딩한다. 이때 부모 프로세스 A의 메모리 정보는 지워지고 로딩된 B를 실행하는 데 필요한 메모리를 새롭게 구성한 후 프로세스 B가 사용할 공유 라이브러리에 대한 링크 정보를 새로 구성
   : 만약 새로운 프로세스 B가 사용할 공유 라이브러리가 메모리에 이미 로딩돼 있는 상태라면 이에 대한 링크 정보만 새롭게 구성하지만 그렇지 않은 경우에는 스토리지에서 해당 라이브러리를 메모리로 로딩하는 과정이 추가로 필요하다. 이러한 과정이 새로운 프로레스를 실행할 때 마다 일어난다.
   => COW(Copy On Write)를 통해 기존에 이미 메모리 상에서 동작중인 프로세스의 재사용성을 극대화하고 공유 라이브러리를 통해 메모리 사용량(foot print)을 최소화
  - COW(Copy On Write)?
   프로세스를 생성할 때 새로 생성된 프로세스는 부모 프로세스와 메모리 공간을 공유한다. 즉, 자식 프로세스는 부모 프로세스가 생성한 메모리 공간에 관한 정보를 모두 복사하여 그대로 사용하는데, COW는 이러한 메모리 공간을 복사하는 시점에 대한 것이다. 메모리 복사를 하는 것은 오버헤드가 매우 크기 때문에 생성된 자식 프로세스가 부모의 메모리 공간을 참조만 할 경우에는 이를 복사하지 않고 부모의 메모리 공간을 공유하게 된다. 공유하는 메모리 정보를 자식 프로세스가 수정하는 시점에서 부모 프로세스의 메모리 정보를 자신의 메모리 공간으로 복사하는 것이 바로 COW 기법이다.
   만약 fork()를 호출한 이후에 exec()가 바로 실행되면 새로 생성되는 프로세스의 메모리 공간은 부모 프로세스의 메모리 공간과 내용이 다르며, 이 때문에 부모 프로세스의 메모리 공간을 복사하는 것은 무의미하여, 오히려 새로운 프로세스를 실행하는 데 있어 큰 오버헤드를 초래할 뿐이다.
  
  

  
  : Zygote 프로세스는 fork() 시스템 콜을 호출해 자식 프로세스인 Zygote' 프로세스를 생성
  : 생성된 Zygote' 프로세스는 부모인 Zygote 프로세스의 코드 영역과 링크 정보를 공유
  : 새로운 안드로이드 애플리케이션 A는 fork()를 통해 생성된 프로세스의 코드 영역을 새롭게 로딩하는 것이 아니라, 복제된 달빅 가상 머신 위에 동적으로 로딩.
  : Zygote'프로세스는 애플리케이션 A 클래스의 메서드로 실행 흐름을 넘겨 안드로이드 애플리케이션이 동작, 새로 생성된 애플리케이션 A는 기존의 Zygote 프로세스가 구성해 놓은 라이브러리 및 리소스에 대한 링크 정보를 그대로 사용하기에 빠르게 실행
  

• app_process로부터 ZygoteInit class 실행
  - app_process의 역할? 
   : Zygote는 자바로 작성돼 있으므로 다른 네이티브 서비스나 데몬과 같이 init 프로세스에서 바로 실행할 수 없으므로 자바로 작성돼 있는 Zygote 클래스가 동작하려면 달빅 가상 머신이 생성돼야 하고, 생성된 가상 머신 위에서 ZygoteInit 클래스를 로딩하고 실행해야 한다.
  
  
  - AppRuntime 객체 생성 및 실행
  - 달빅 가상 머신의 생성
  - ZygoteInit 클래스의 실행
  
  

• ZygoteInit 클래스의 기능
  
  - dev/socket/zygote 소켓 바인딩
  - 애플리케이션 프레임워크에 속한 클래스와 플랫폼 자원의 로딩
  - SystemServer 실행
    : zygote에서 달빅 가상 머신 구동 -> 시스템 서버라는 자바 서비스를 실행하기 위해 새로운 달빅 가상 머신 인스턴스 생성
    : Audio Flinger, Surface Flinger 네이티브 서비스 실행, 필요한 서비스를 실행되고 나면 안드로이드 프레임워크의 서비스를 시작
  

  - 새로운 안드로이드 애플리케이션 실행