随着移动设备的普及和应用场景的多样化，安全性和隐私保护成为了移动操作系统的重要课题。Android作为全球最广泛使用的移动操作系统之一，一直在不断提升其安全性和功能性。Android虚拟化框架（AVF）作为一种新兴的技术，提供了一个安全且私密的执行环境，能够满足高安全性需求的应用场景。

文档：https://source.android.com/docs/core/virtualization?hl=zh-cn

一、项目介绍

Android虚拟化框架（AVF）是一个由Google开发的开源项目，旨在为Android设备提供一个安全的虚拟化环境。AVF利用虚拟化技术，将应用程序和系统服务隔离在独立的虚拟机中运行，从而提高系统的安全性和稳定性。AVF特别适用于需要高安全性和隐私保护的应用场景，例如金融应用、企业应用和敏感数据处理等。

AVF的核心组件包括基于内核的受保护虚拟机（pKVM）、Microdroid（一个精简版的Android操作系统）以及VirtualizationService（虚拟化服务）。这些组件共同构建了一个安全、灵活且高效的虚拟化环境。

二、项目特色

1. 高安全性

AVF通过虚拟化技术提供了比传统Android应用沙盒更高的安全性。受保护的虚拟机（pVM）能够确保应用程序在一个隔离的环境中运行，即使主机系统遭到入侵，虚拟机中的数据和代码也能保持安全。

2. 灵活性

AVF支持多种应用场景，开发者可以根据需求选择不同的虚拟化配置。通过Microdroid，开发者可以在虚拟机中运行精简版的Android操作系统，从而减少资源消耗并提高性能。

3. 易于集成

AVF提供了丰富的API和工具，开发者可以轻松地将虚拟化功能集成到现有的应用程序中。VirtualizationService管理虚拟机的生命周期，并提供了便捷的接口用于创建和管理虚拟机。

4. 社区支持

作为一个开源项目，AVF拥有活跃的社区支持。开发者可以获取帮助、分享经验，并参与项目的开发和改进。

三、如何使用AVF

与 AVF 兼容的应用包含两个部分：在主机 Android OS 上运行的应用部分，以及在 pVM 内的 Microdroid 上运行的应用部分。

• 在 Android 上运行的应用部分会实现界面、非机密业务逻辑，并创建和管理 pVM 的生命周期。

• 在 pVM 内的 Microdroid 上运行的应用部分负责执行任何需要安全执行的任务。

为了启动应用的 pVM 部分并与其通信，您的主机应用会创建一个 pVM，并在该 pVM 内运行原生共享库。此库实现 Binder 服务，应用的主机部分使用该服务与应用在 pVM 内的部分进行通信。

1. 环境准备

首先，需要确保开发环境支持AVF。目前，AVF仅支持ARM64架构的设备。开发者需要安装最新版本的Android Studio，并确保设备运行支持AVF的Android版本。

2. 配置虚拟机

开发者需要创建一个配置文件来定义虚拟机的操作系统和任务。以下是一个示例配置文件vm_config.json：

{
  "os": {
    "name": "microdroid"
  },
  "task": {
    "type": "microdroid_launcher",
    "command": "MicrodroidTestNativeLib.so"
  }
}

3. 实现Binder服务

在虚拟机中运行的应用部分需要实现一个Binder服务，用于与主机应用进行通信。以下是一个示例代码：

extern "C"
int android_native_main(int, char**) {
  // 实现Binder服务
  return 0;
}

4. 创建和运行虚拟机

在主机应用中，开发者需要编写代码来创建和管理虚拟机。以下是一个示例代码：

// 准备配置文件
VirtualMachineConfig config = new VirtualMachineConfig
  .Builder(getApplication(), "assets/vm_config.json")
  .build();

// 创建或加载虚拟机
VirtualMachine vm = VirtualMachineManager
  .getInstance(getApplication())
  .getOrCreate("my_vm", config);

// 运行虚拟机
vm.run();

5. 与虚拟机通信

主机应用可以通过注册回调函数来与虚拟机中的Binder服务进行通信。以下是一个示例代码：

// 注册回调函数
vm.setCallback(Executors.newSingleThreadExecutor(),
  new VirtualMachineCallback() {
  @Override
  public void onPayloadReady(VirtualMachine vm) {
    // 连接到Binder服务
    IBinder binder = vm.connectToVsockServer(PORT).get();
    IMyService svc = IMyService.Stub.asInterface(binder);
    // 使用自定义AIDL接口与服务通信
    Result res = svc.doSomething();
  }
}); // 异常处理和线程管理省略
vm.run();

四、总结

Android虚拟化框架（AVF）为开发者提供了一个安全、灵活且高效的虚拟化解决方案。通过AVF，开发者可以在Android设备上创建隔离的虚拟机环境，从而提高应用程序的安全性和隐私保护。AVF的高安全性、灵活性和易于集成的特点，使其成为需要高安全性应用场景的理想选择。通过本文的介绍和示例代码，希望能够帮助开发者更好地理解和使用AVF，开发出更加安全和稳定的应用程序。