这是笔者的一个嗜好，喜欢研究软件的内部实现。今天我们就来扒一扒termux，看看它是如何做到在Android系统上搭建一套Linux系统的，关键还不需要root权限，只通过一个APP就做到了。

系统架构

整个系统包含两部分内容：

1. 客户端软件：
   • 一个前端模拟器，用于实现一个终端命令行界面
   • 一个根文件系统，这里包含一个最小系统，类似于Linux发行版的live CD，里面包含了最基础的系统命令，通过这些命令，可以下载更大的系统。
2. 服务器软件：
   • 一套包管理系统，类似ubuntu的apt
   • 三方软件包

我们重点放在客户端软件上。

实现

我们通过几个典型问题来了解termux的一些内部实现逻辑。

1. 为什么不需要root权限？

要实现一套linux系统体验，需要三样东西，Linux内核、根文件系统、以及chroot命令，其中Linux内核是Android系统自带的，可以直接用。根文件系统是termux App提供的，chroot是一个系统命令，一般存在根文件系统中。但执行chroot需要root权限才行。termux是如何做到不需要root权限的呢？

答案就是：修改了所有软件的PREFIX到/data/data/com.termux/files/usr，这样就不需要用到传统Linux的典型目录结构了（/etc, /bin /sbin等），看上去是个笨方法，但非常有效。因此直接从其他开源仓库中下载的软件包时不能直接在termux上使用的，需要按照termux的规则重新编译和修改相关路径才可以。

2. 如何制作一个根文件系统？

通过这个子项目：termux-packages(https://github.com/termux/termux-packages)，这里有全部三方软件包的编译脚本和patch，它不但可以编译生成一个最小根文件系统，还能生成所有三方软件包，共计1000+个。

这个项目中也有编译好的最小根文件系统压缩包：bootstrap-xxx.zip，在这个地址可以找到 https://github.com/termux/termux-packages/releases。

一个典型的最小根文件系统目录结构是这样的:

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├── SYMLINKS.txt ## 符号连接配置项，首次启动APP的时候用到
├── bin          ## 系统命令
├── etc          ## 系统配置
├── include      ## 系统库头文件
├── lib          ## 系统库文件
├── libexec
├── share
├── tmp
└── var

3. 如何将一个根文件系统装进APK的？

这个项目termux-app (https://github.com/termux/termux-app)负责生成我们用到的termux.apk，在这个项目中，app/src/main/cpp目录负责将上面的bootstrap-xxx.zip打包为libtermux-bootstrap.so动态库给APK使用，实现的代码在一个termux-bootstrap-zip.S汇编代码中：

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     .global blob
     .global blob_size
     .section .rodata
 blob:
 #if defined __i686__
     .incbin "bootstrap-i686.zip"
 #elif defined __x86_64__
     .incbin "bootstrap-x86_64.zip"
 #elif defined __aarch64__
     .incbin "bootstrap-aarch64.zip"
 #elif defined __arm__
     .incbin "bootstrap-arm.zip"
 #else
 # error Unsupported arch
 #endif
 1:
 blob_size:
     .int 1b - blob

上面的代码非常简单，有用的就是两个变量：

• blob：存储者压缩包的起始地址
• blob-size：存储压缩包大小

有了这两个变量，就可以解压缩了。

这里的.incbin指令负责将压缩包打包到so中

4. APP首次启动流程是什么？
   • 启动activity:
     • TermuxActivity::onCreate()
   • 解压缩bootstrap压缩包到/data/data/com.termux/files/下：
     • TermuxInstaller::setupBootstrapIfNeeded()
   • 启动命令行$PREFIX/bin/login：
     • TermuxTerminalSessionActivityClient::addNewSession()
     • TermuxService::createTermuxSession()
     • TermuxSession.execute()
   • 启动$PREFIX/bin/bash：$PREFIX/bin/login脚本负责调用bash，接收终端用户输入。

参考

• https://github.com/termux/termux-app
• https://github.com/termux/termux-packages