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android启动过程及各个镜像间的关系

2012-07-19

Android启动过程Android在启动的时候,会由UBOOT传入一个init参数,这个init参数指定了开机的时候第一个运行的程序,默认就是init程序,这个程序在ramdisk.img中。可以分析一下它的代码,看看在其中到底做了一些...

Android启动过程

Android在启动的时候,会由UBOOT传入一个init参数,这个init参数指定了开机的时候第一个运行的程序,默认就是init程序,这个程序在ramdisk.img中。可以分析一下它的代码,看看在其中到底做了一些什么样的初始化任务,它的源文件在system/core/init/init.c中。
它会调用到init.rc初始化文件,这个文件在out/target/product/generic/root下,我们在启动以后,会发现根目录是只读属性的,而且sdcard的owner是system,就是在这个文件中做了些手脚,可以将它改过来,实现根目录的可读写。
通过分析这几个文件,还可以发现,android启动时首先加载ramdisk.img镜像,并挂载到/目录下,并进行了一系列的初始化动作,包括创建各种需要的目录,初始化console,开启服务等。System.img是在init.rc中指定一些脚本命令,通过init.c进行解析并挂载到根目录下的/system目录下的。
ramdisk.img、system.img、userdata.img镜像产生过程:
首先在linux终端下使用命令file ramdisk.img,打印出如下字符ramdisk.img: gzip compressed data, from Unix,可以看出,它是一个gzip压缩的格式,下面对其进行解压,使用fedora自带的工具进行解压,或者使用gunzip进行解压(可能需要将扩展名改为.gz),可以看到解压出一个新的ramdisk.img,这个ramdisk.img是使用cpio压缩的,可以使用cpio命令对其进行解压,cpio –i –F ramdisk.img,解压后可以看到生成了一些文件夹和文件。看到这些文件就会明白,它和root目录下的内容完全一样。说明了ramdisk.img其实是对root目录的打包和压缩。

下面分析system.img的来源。在build/core/Makefile里的629行,可以看到这么一段文字
# The installed image, which may be optimized or unoptimized.
#

INSTALLED_SYSTEMIMAGE := $(PRODUCT_OUT)/system.img
从这里可以看出,系统应该会在$(PRODUCT_OUT)目录下生成system.img
再继续往下看,在662行有一个copy-file-to-target,这实现了将system.img从一个中间目录复制到/generic目录。
BUILD_SYSTEM的定义在636行。
这里的system.img不是/generic目录下面我们看到的那个system.img,而是另一个中间目录下的,但是是同一个文件。一开始看到的复制就是把out /target/product/generic/obj/PACKAGING/systemimage_unopt_intermediates目录下面的system.img复制到/generic目录下。

现在,知道了system.img的来历,然后要分析它是一个什么东西,里面包含什么??
Makefile line624
$(BUILT_SYSTEMIMAGE_UNOPT): $(INTERNAL_SYSTEMIMAGE_FILES) $(INTERNAL_MKUSERFS)
$(call build-systemimage-target,$@)
这里调用了build-systemimg-target Makefile line605
ifeq ($(TARGET_USERIMAGES_USE_EXT2),true)
## generate an ext2 image
# $(1): output file
define build-systemimage-target
@echo "Target system fs image: $(1)"
$(call build-userimage-ext2-target,$(TARGET_OUT),$(1),system,)
endef
else # TARGET_USERIMAGES_USE_EXT2 != true
## generate a yaffs2 image
# $(1): output file
define build-systemimage-target
@echo "Target system fs image: $(1)"
@mkdir -p $(dir $(1))
*$(hide) $(MKYAFFS2) -f $(TARGET_OUT) $(1)*
endef
endif # TARGET_USERIMAGES_USE_EXT2
找不到TARGET_USERIMAGES_USE_EXT2的定义!!!不过从上面的分析可以推断出应该是yaffs2文件系统。
其中MKYAFFS2:(core/config.mk line161)
MKYAFFS2 := $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/mkyaffs2image$(HOST_EXECUTABLE_SUFFIX)
定义MKYAFFS2是目录/media/disk/mydroid /out/host/linux-x86/bin下的一个可执行文件mkyaffs2image,运行这个程序可得到如下信息:
#./mkyaffs2image
mkyaffs2image: image building tool for YAFFS2 built Nov 13 2009
usage: mkyaffs2image [-f] dir image_file [convert]
-f fix file stat (mods, user, group) for device
dir the directory tree to be converted
image_file the output file to hold the image
'convert' produce a big-endian image from a little-endian machine
得知这个程序可以生成yaffs2的文件系统映像。并且也清楚了上面*$(hide) $(MKYAFFS2) -f $(TARGET_OUT) $(1)*的功能,把TARGET_OUT目录转变成yaffs2格式并输出成/media/disk/mydroid/out/target /product/generic/obj/PACKAGING/systemimage_unopt_intermediates /system.img(也就是我们最终在/generic目录下看到的那个system.img)。
到现在已经差不多知道system.img的产生过程,要弄清楚system.img里面的内容,就要分析TARGET_OUT目录的内容了。 (想用mount把system.img挂载到linux下面看看里面什么东西,却不支持yaffs和yaffs2文件系统!!!)
下一步:分析TARGET_OUT 在build/core/envsetup.sh文件(line205)中找到了TARGET_OUT的定义:
TARGET_OUT := $(PRODUCT_OUT)/system
也就是/media/disk/mydroid/out/target /product/generic目录下的system目录。
#tree -L 1
.
|-- app
|-- bin
|-- build.prop
|-- etc
|-- fonts
|-- framework
|-- lib
|-- usr
`-- xbin
现在一切都明白了,我们最终看到的system.img文件是该目录下的system目录的一个映像,类似于linux的根文件系统的映像,放着android的应用程序,配置文件,字体等。
Userdata.img来来自于data目录,默认里面是没有文件的。

ramdisk.img、system.img、userdata.img镜像拆解过程:
1、ramdisk.img:
RAMDISK(initrd)是一个小的分区镜像,在引导时内核以只读方式挂载它。它只保护/init和一些配置文件。它用于初始化和挂载其它的文件系统镜像。RAMDISK是一个标准的Linux特性。
ramdisk.img被包含Google android SDK中($SDK_ROOT/tools/lib/images/ramdisk.img),也可以编译生成($SDK_ROOT/out/target/product/$PRODUT_NAME/ramdisk.img)。这是一个gzip压缩的CPIO文件。
修改Android的RAMDISK镜像
要修改它,首先复制它到你的Linux机器上,并用如下命令解开:
user@computer:$ mv ramdisk.img ramdisk.cpio.gz
gzip -d ramdisk.cpio.gz
mkdir ramdisk
cd ramdisk
cpio -i -F ../ramdisk.cpio
解开后,做一些你的修改和删除无用的文件后,通过如下命令重新创建ramdisk.cpio:
user@computer:$ cpio -i -t -F ../ramdisk.cpio | cpio -o -H newc -O ../ramdisk_new.cpio
然后可以重新改名并压缩:
user@computer:$ cd ..
gzip ramdisk_new.cpio
mv ramdisk_new.cpio.gz ramdisk.img
2、SYSTEM和DATA镜像
system.img是挂载到 / 下的镜像,它包含了全部的系统可执行文件。
userdata.img挂载到 /data 下的镜像,它包含了应用及用户相关的数据。
在实际的物理设备中,他们通过ramdisk中的init.rc脚本挂载为文件系统。它们可以有各种不同的格式,如 YAFFS2、EXT4或 UBI-FS。
它们通过Android构建系统生成并刷入到物理设备中。模拟器对它们的使用有所不同(见下文):
3、Android模拟器镜像
system.img 被复制到一个临时文件中,用于模拟器工作。所以你对模拟器中的根目录做的任何改变都会在模拟器退出后丢失。
userdata.img 只用于使用了 -wipe-data参数时。通常将~/.android/userdata-qemu.img(linux下)作为 /data 分区镜像挂载,而使用 -wipe-data 时会复制userdata.img中的内容到userdata-qemu.img。
sdcard.img 用于使用了-sdcard参数时,挂载到/sdcard
cache.img 用于使用了-cache参数来指定/cache内容。如果未指定该参数,模拟器启动时会创建一个空的临时文件挂载到/cache上。这个临时文件会在退出时自动清除。
模拟器不会修改system.img和userdata.img。

4、拆解Android’s YAFFS2 镜像
一个YAFFS2文件在Linux被识别为“VMS Alpha executable”文件。
user@computer:$ file ${SDK_ROOT}}/out/target/product/imx51_ccwmx51js/system.img
./out/target/product/imx51_ccwmx51js/system.img: VMS Alpha executable
从Google代码站中下载 unyaffs 。
如果上面的可执行文件在你的系统不工作的话,你也可以下载 源代码 并重新编译它。
user@computer:$ gcc -o unyaffs unyaffs.c
sudo chmod +x /complete/directory/path/to/unyaffs
然后使用这个命令来拆解 YAFF2 镜像文件:
user@computer:$ mkdir image
cd image
unyaffs ../system.img
5、拆解EXT4镜像
如果镜像是EXT4,那么很简单,直接挂载就可以读取其中的内容了:
user@computer:$ mount -o loop -t ext4 system.img /media
6、拆解JFFS2镜像
作为补充,这里说一下如何拆解JFFS2镜像:
user@computer: modprobe mtdblock
modprobe jffs2
modprobe mtdram total_size=65536 erase_size=256
mknod /tmp/mtdblock0 b 31 0
dd if=/pathtoimage/rootfs.jffs2 of=/tmp/mtdblock0
mount -t jffs2 /tmp/mtdblock0 /mnt
作者:zhengmeifu

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