By 高焕堂 2013/06/01
Android HAL驱动框架的商业策略
1. HAL框架改变了甚么?
HAL框架的设计可吸引硬件厂商，削弱Linux对硬件厂商的约束力。换句话说，框架设计不在于框架内部类别的多少或内涵的复杂性，而在于接口的制定权。简单的HAL框架设计，改变了Google、Linux基金会和硬件厂商之间三角的商业利益关系。在没有HAL框架的情形下，传统的Linux-based驱动架构是：
图-1 传统驱动模块放置于Linux内核空间里
有了HAL框架之后，驱动模块可以从Linux的内核空间(Kernel Space)里移出来，摆入HAL框架区域内，此区域属于用户空间(User Space)。如下图所示：
图-2 HAL-based驱动模块放置于HAL框架里
驱动模块摆在HAL框架的用户空间里，采取ASL自由软件协议，而避开了GPL协议。采用ASL协议，驱动模块不必提供原始码，也不必送审，就能卖钱。
2. 没钱就去改版
强龙提供两道奶水：框架API和SDK(含NDK)来协助地头蛇开发AP或驱动模块。这些是软件开发(即生产)阶段的协助，仅是强龙的「必备」条件而已。如果想成为真正强龙的话，还需要一项「充分」条件：协助地头蛇去赚钱(即营销)。其中，大家最熟悉的就是：让地头蛇能够「没钱就改版，改版就有钱」。于此，兹拿HAL框架为例，说明「没钱就改版」的实践途径。
2.1 拿万里长城来比喻
为了说明HAL框架与「没钱就改版」的逻辑关系，于此兹拿万里长城来比喻HAL框架。万里长城攸关三方面的利益：
- 关内居民最先获利
例如，还没兴建万里长城之前，关内居民受到北方游牧民族的侵扰，生活节奏随时可能受到干扰，失去自己安排作息的自由度，无法安居乐业。有了万里长城之后，就能安居乐业，居民获得自由度，不受外力干扰了。例如，还没兴建万里长城之前，关内居民受到北方游牧民族的侵扰，生活节奏随时可能受到干扰，失去自己安排作息的自由度，无法安居乐业。有了万里长城之后，就能安居乐业，居民获得自由度，不受外力干扰了。
- 关外居民获利较小
对于关外游牧民族而言，万里长城反而框住了他们的行为，所以获利最小，但在汉元帝期间，至少获得一位美女王昭君，以及60年和平相处的好日子。
- 万里长城主导者获利最大(但获利较慢)
无论是秦始皇、汉武帝或汉元帝等都是万里长城的最大获利者。例如汉元帝期间，获得关内与关外双方居民的拥戴，加上王昭君出塞，缔造长达60年的和平日子。所以，秦汉皇朝虽然是万里长城的最后获利者，但却是获利最大者。
2.2 自由度的来源：以HAL框架为例
Google强龙开发HAL(Hardware Abstraction Layer)驱动框架(它是用来衔接硬件组件的驱动模块)，然后拿它当做礼物来赠送硬件厂。这让全球硬件厂获得「没钱就改版」的自由度，因而大受欢迎和支持，于此就来说明这项自由度来源。
2.3 HAL框架的商业效益
HAL框架就像一座万里长城，将整个Android平台分隔开来，分成关内和关外两部分。如下图：
图-3 HAL框架将Android平台分成关内和关外
HAL框架将平台分隔开来。成为两部分。其中，
- 关内：如上图所示，包含HAL框架内的驱动模块(如GPS、Bluetooth、WiFi等)，以及HAL框架之下的Linux内核组件。
- 关外：则包括HAL框架之上的各部份(如Libraries、Application Framework、Android Runtime等)。
根据万里长城的攸关利益，可以知道关内是优先获利者，其主要获得了「自由度」，例如自己决定睡觉到什么时刻才起床，不必因关外民族入侵而被迫起床避难。由于万里长城的分隔(Separate)，让关内居民不会受到关外的干扰，而拥有自由度。同理，由于HAL框架的分隔，让HAL框架之下(即关内)的驱动模块不受框架之上(关外)的牵制或干扰，而获得变动自由度；于是，驱动开发者(硬件供货商)拥有自由度(容易改版)。如下图的说明：
图-4 带来「没钱就改版」的机会
(这是 Patrick Brady (Google) 在 2008 Google I/O 所发表的演讲「 Anatomy & Physiology of an Android 」中的说明。)
这说明了，驱动开发者(硬件供货商)拥有自由度(容易改版)，所以乐意替Google抬轿。就如同，关内居民拥有高自由度(不受制于北方游牧民族)，所以乐意拥戴皇上。基于这个 HAL框架，Google让驱动变动不牵动上层，没有涟漪效应，变动成本低，客户容易接受改版，带来改版机会。
2.4 HAL框架的内涵
HAL是以C语言撰写的框架，其主要结构如下图：
图-5 HAL是以C语言写成的驱动框架
由于C语言不是对象导向(Object-Oriented)语言，它没有类别(Class)机制，但可以拿C语言的结构(struct)机制来表达「型态」(Type)概念。简而言之，在C++里，我们是以类别来表达型态概念；而在C语言里则是拿结构来表达型态概念。例如，上图里的hw_module_t就是hw_module_type的缩写，意味着它是一个型态；而open()就是定义于hw_module_t型态(相当于C++或Java的类别)里的抽象函数。由于hw_module_t内含抽象函数，它是一个抽象型态，相当于C++或Java的抽象类别，也就相当于C++或Java里的基础类别(Base Class，简称基类)。所以，hw_module_t就是HAL框架里的基础型态(即基类)，其内含的open()抽象函数就成为HAL框架的主动型API。此外，HAL框架也提供hw_get_module()具象函数给其它Client模块来呼叫，这具象函数就成为HAL框架的被动型API。
2.5 自由度的表现：「没钱就改版」
驱动模块开发者撰写HAL的子类(又称为HAL的Stub模块)，并实作open()函数。如下图：
图-6 撰写HAL框架的子类
由于基类提供主动型API，拥有高度的制约力量，所以敢开放给子类去自由改版，产生子类的差异化，带动了驱动模块差异化，也带动了硬件组件差异化，创造高利润。随然子类受制于基类的主动型API，但是它的改变并不会牵动基类以外的模块，没有涟漪效应，变动成本低，客户愿意改版，带来改版(及差异化)机会。同理，驱动模块的改变并不会牵动上层(即Libraries和Runtime等Android核心模块)，没有涟漪效应，变动成本低，客户愿意改版，带来改版机会。基于这项自由度，驱动模块就能随时改版，尤其是没钱时，就能加速改版。这就是所谓的「没钱就改版」。驱动模块的「没钱就改版」，也意味着硬件组件的「没钱就改版」，这种自由度替全球各硬件厂商带来差异化的机会，亦即创造了有利的商场竞争优势。[歡迎光臨 高煥堂 網頁： http://www.cnblogs.com/myEIT/ ]
3. 改版就会有钱
3.1 框架改变商业利益关系
简单的HAL框架设计，改变了Google、Linux基金会和硬件厂商之间三角的商业利益关系。刚才，兹以万里长城来比喻HAL框架，说明了Android HAL框架的首先获利者是全球的手机硬件厂(如HTC、Motorola等)。他们获得了驱动模块和硬设备的变动自由度和自主性；因此，获得「没钱就改版」的创意机会。
「没钱就改版」只是必备条件，并不充分。如果能够获得充分条件：改版又能卖钱；那就更完美了。不仅仅位于底层(即C/C++层)的HAL框架能带来「没钱就改版，改版就有钱」的商业效益；另外位于上层(即Java层)的应用框架(Application Framework)也能带来「没钱就改版，改版就有钱」的美好效益。
然而，Android框架是建立于开源(Open-sourced)的Linux内核上，依据GPL自由软件协议，摆在Linux内核空间里的驱动模块，也都必须开源。
就硬件厂商而言，开源的驱动软件，可能会让硬件的创新功能曝光，容易被仿制，难以产生差异化和利润，因而无法实现「没钱就改版，改版就有钱」的完美境界。Google强龙为了替硬件厂商(即地头蛇)解决上述的困境，就采取下述对策：
- 让驱动模块可以从Linux的内核空间(Kernel Space)里移出来，摆入HAL框架区域内，此区域属于用户空间(User Space)。
- 驱动模块摆在HAL框架的用户空间里，采取ASL自由软件协议，而避开了GPL协议。
- 采用ASL协议，驱动模块不必提供原始码，也不必送审，就能卖钱。因而，获得「没钱就改版，改版就有钱」的高获利商机。如下图的说明：
图-7 厂商获得「改版就有钱」的获利商机
(这是 Patrick Brady (Google) 在 2008 Google I/O 所发表的演讲「 Anatomy & Physiology of an Android 」中的说明。)
Google掌握HAL框架，藉由HAL的主动型API来包容驱动模块的改版机会。由于驱动模块不必开放原始码，保护硬设备的机密性，因此不仅容易改版，还能卖钱，所以地头蛇会日益壮大，更有力量支持Google强龙。同时，Google强龙(盟主)地位自然形成了。
3.2 HAL的启示：做框架API送人
框架设计不在于框架内部类别的多少或内涵的复杂性，而在于接口的制定权。Google开发了Android框架(基类)API来当礼物送人。此外，在Android框架里，人人皆能开发各种领域(如TV领域)的小框架(小基类)API去当礼物送人，而实现「没钱就做基类，做基类就有钱」的商业利益，成为幸运赢家。将框架(基类)当礼物大量送人之后，这些基类可以嘉惠众多AP开发者(或驱动开发者)，让他们能获得「没钱就做改版，改版就有钱」商业利益。当硬件厂商(即驱动开发者)在享受Android框架礼物，也享受框架所带来的数十万支AP之际；可能有一天这些厂商会发现，假如他们从原来的礼物「享受者」转变成为礼物的「赠送者」时，可获得更大利益时，在其心中，「框架」这项礼物所代表的意义，就完全改观了，进而激发他们热情投入，开发与硬件服务有关的框架API来送人，也会是幸运赢家。
同样地，全球的AP开发者在享受Android框架礼物，也享受框架所带来的跨硬件好处之际；可能有一天这些开发者会发现，假如他们从原来的礼物「享受者」转变成为礼物的「赠送者」时，可获得更大利益时，在其心中，「框架」这项礼物所代表的意义，就完全改观了，进而激发他们热情投入，开发各种应用领域(如医疗等)的框架API来当礼物送人，也会是幸运赢家。但愿人人都持着幸运者观点，热情投入、嘉惠别人，让人人都能幸福美满。◆
[Go Back]
