Android启动过程以及各个镜像的关系

Android启动过程

 
Android在启动的时候&＃xff0c;会由UBOOT传入一个init参数&＃xff0c;这个init参数指定了开机的时候第一个运行的程序&＃xff0c;默认就是init程序&＃xff0c;这个程序在ramdisk.img中。可以分析一下它的代码&＃xff0c;看看在其中到底做了一些什么样的初始化任务&＃xff0c;它的源文件在system/core/init/init.c中。 
它会调用到init.rc初始化文件&＃xff0c;这个文件在out/target/product/generic/root下&＃xff0c;我们在启动以后&＃xff0c;会发现根目录是只读属性的&＃xff0c;而且sdcard的owner是system&＃xff0c;就是在这个文件中做了些手脚&＃xff0c;可以将它改过来&＃xff0c;实现根目录的可读写。 
通过分析这几个文件&＃xff0c;还可以发现&＃xff0c;android启动时首先加载ramdisk.img镜像&＃xff0c;并挂载到/目录下&＃xff0c;并进行了一系列的初始化动作&＃xff0c;包括创建各种需要的目录&＃xff0c;初始化console&＃xff0c;开启服务等。System.img是在init.rc中指定一些脚本命令&＃xff0c;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&＃xff1a;

首先在linux终端下使用命令file ramdisk.img&＃xff0c;打印出如下字符ramdisk.img: gzip compressed data, from Unix&＃xff0c;可以看出&＃xff0c;它是一个gzip压缩的格式&＃xff0c;下面对其进行解压&＃xff0c;使用fedora自带的工具进行解压&＃xff0c;或者使用gunzip进行解压&＃xff08;可能需要将扩展名改为.gz&＃xff09;&＃xff0c;可以看到解压出一个新的ramdisk.img,这个ramdisk.img是使用cpio压缩的&＃xff0c;可以使用cpio命令对其进行解压,cpio –i –F ramdisk.img&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff0c;可以看到这么一段文字 
# The installed image, which may be optimized or unoptimized.
 #
 
INSTALLED_SYSTEMIMAGE :&＃61; $(PRODUCT_OUT)/system.img
 从这里可以看出&＃xff0c;系统应该会在$(PRODUCT_OUT)目录下生成system.img
 再继续往下看&＃xff0c;在662行有一个copy-file-to-target&＃xff0c;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&＃xff0c;而是另一个中间目录下的&＃xff0c;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&＃xff0c;知道了system.img的来历&＃xff0c;然后要分析它是一个什么东西&＃xff0c;里面包含什么&＃xff1f;&＃xff1f;
 Makefile line624
 $(BUILT_SYSTEMIMAGE_UNOPT): $(INTERNAL_SYSTEMIMAGE_FILES) $(INTERNAL_MKUSERFS)
 $(call build-systemimage-target,$&＃64;)
 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
 &＃64;echo "Target system fs image: $(1)"
 $(call build-userimage-ext2-target,$(TARGET_OUT),$(1),system,)
 endef
 else # TARGET_USERIMAGES_USE_EXT2 !&＃61; true
 ## generate a yaffs2 image
 # $(1): output file
 define build-systemimage-target
 &＃64;echo "Target system fs image: $(1)"
 &＃64;mkdir -p $(dir $(1))
 &＃xff0a;$(hide) $(MKYAFFS2) -f $(TARGET_OUT) $(1)&＃xff0a;
 endef
 endif # TARGET_USERIMAGES_USE_EXT2
 找不到TARGET_USERIMAGES_USE_EXT2的定义&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;不过从上面的分析可以推断出应该是yaffs2文件系统。
 其中MKYAFFS2&＃xff1a;&＃xff08;core/config.mk line161&＃xff09;
 MKYAFFS2 :&＃61; $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/mkyaffs2image$(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&＃xff0c;运行这个程序可得到如下信息&＃xff1a;
#./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
 &＃39;convert&＃39; 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&＃xff0a;$(hide) $(MKYAFFS2) -f $(TARGET_OUT) $(1)&＃xff0a;的功能&＃xff0c;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&＃xff0c;要弄清楚system.img里面的内容&＃xff0c;就要分析TARGET_OUT目录的内容了。 &＃xff08;想用mount把system.img挂载到linux下面看看里面什么东西&＃xff0c;却不支持yaffs和yaffs2文件系统&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;&＃xff09;
 下一步&＃xff1a;分析TARGET_OUT 在build/core/envsetup.sh文件&＃xff08;line205&＃xff09;中找到了TARGET_OUT的定义&＃xff1a;
 TARGET_OUT :&＃61; $(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
 &＃96;-- xbin
 现在一切都明白了&＃xff0c;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&＃xff0c;类似于linux的根文件系统的映像&＃xff0c;放着android的应用程序&＃xff0c;配置文件&＃xff0c;字体等。
 Userdata.img来来自于data目录&＃xff0c;默认里面是没有文件的。

ramdisk.img、system.img、userdata.img镜像拆解过程&＃xff1a;

1、ramdisk.img:

RAMDISK&＃xff08;initrd&＃xff09;是一个小的分区镜像&＃xff0c;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&＃xff08;$SDK_ROOT/tools/lib/images/ramdisk.img&＃xff09;&＃xff0c;也可以编译生成&＃xff08;$SDK_ROOT/out/target/product/$PRODUT_NAME/ramdisk.img&＃xff09;。这是一个gzip压缩的CPIO文件。

修改Android的RAMDISK镜像

要修改它&＃xff0c;首先复制它到你的Linux机器上&＃xff0c;并用如下命令解开&＃xff1a;

user&＃64;computer:$ mv ramdisk.img ramdisk.cpio.gz
gzip -d ramdisk.cpio.gz
mkdir ramdisk
cd ramdisk
cpio -i -F ../ramdisk.cpio

解开后&＃xff0c;做一些你的修改和删除无用的文件后&＃xff0c;通过如下命令重新创建ramdisk.cpio&＃xff1a;

user&＃64;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&＃xff1a;

user&＃64;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&＃xff0c;它包含了全部的系统可执行文件。

userdata.img挂载到 /data 下的镜像&＃xff0c;它包含了应用及用户相关的数据。

在实际的物理设备中&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff08;见下文&＃xff09;&＃xff1a;

3、Android模拟器镜像

system.img 被复制到一个临时文件中&＃xff0c;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&＃xff08;linux下&＃xff09;作为 /data 分区镜像挂载&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff0c;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。

一个YAFFS2文件在Linux被识别为“VMS Alpha executable”文件。

user&＃64;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&＃xff0c;你也可以下载 源代码 并重新编译它。

user&＃64;computer:$ gcc -o unyaffs unyaffs.c
sudo chmod &＃43;x /complete/directory/path/to/unyaffs

然后使用这个命令来拆解 YAFF2 镜像文件&＃xff1a;

user&＃64;computer:$ mkdir image
cd image
unyaffs ../system.img

5、拆解EXT4镜像

如果镜像是EXT4&＃xff0c;那么很简单&＃xff0c;直接挂载就可以读取其中的内容了&＃xff1a;

user&＃64;computer:$ mount -o loop -t ext4 system.img /media

6、拆解JFFS2镜像

作为补充&＃xff0c;这里说一下如何拆解JFFS2镜像&＃xff1a;

user&＃64;computer: modprobe mtdblock
modprobe jffs2
modprobe mtdram total_size&＃61;65536 erase_size&＃61;256
mknod /tmp/mtdblock0 b 31 0
dd if&＃61;/pathtoimage/rootfs.jffs2 of&＃61;/tmp/mtdblock0
mount -t jffs2 /tmp/mtdblock0 /mnt