Android內(nèi)核開發(fā)：系統(tǒng)編譯輸出的鏡像文件

本文是《Android內(nèi)核開發(fā)》的第四篇文章，主要介紹一下源碼編譯輸出的幾個重要的鏡像文件，這里把bootloader源碼和Linux內(nèi)核源碼的編譯輸出也算在其中，因為畢竟Android系統(tǒng)缺少了這兩個部分在設(shè)備上也是跑不起來的。

1. MLO, u-boot.img

任何操作系統(tǒng)的啟動，都離不開“引導(dǎo)程序”，比如桌面Windows系統(tǒng)的BIOS、桌面Linux系統(tǒng)常用的是Grub，而在嵌入式系統(tǒng)中，這個引導(dǎo)程序通常叫做“bootloader”，它通常由處理器的片上ROM中的引導(dǎo)代碼和u-boot兩部分組成（當(dāng)然，也有其他類型的bootloader，這里以最常用的u-boot為主）。

這些“引導(dǎo)程序”的功能，通常都是完成硬件系統(tǒng)的檢測和配置，然后到指定的位置去“加載并運行”操作系統(tǒng)內(nèi)核，這個加載過程就是把指定的內(nèi)核鏡像文件解壓到內(nèi)存DDR中去，然后運行內(nèi)核代碼，并交出CPU控制權(quán)。

由此我們知道，Android系統(tǒng)的啟動，第一個最重要的文件就是：“bootloader”?！癰ootloader”是與操作系統(tǒng)無關(guān)的，無論設(shè)備上跑的是Linux還是Android，都需要“bootloader”來啟動引導(dǎo)。  

關(guān)于“bootloader”，需要解釋的是：處理器片上ROM中的引導(dǎo)代碼通常由處理器廠商實現(xiàn)，我們無法獲取也無法修改，u-boot則是具體的開發(fā)板/設(shè)備廠商實現(xiàn)，如果我們自己設(shè)計Android硬件設(shè)備，則也需要去修改標(biāo)準(zhǔn)的u-boot代碼適配我們自己的硬件模塊。 

u-boot編譯輸出文件有2個，一個是MLO，另一個是u-boot.img，因此，對于很多Android開發(fā)板而言，一定存在一個boot分區(qū)（通常是fat32格式），該分區(qū)里存放有MLO和u-boot.img這兩個重要的文件。

2. uImage

由于Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核的，因此，與嵌入式Linux啟動過程一樣，“bootloader”完成硬件檢測和初始化配置后，第一步要做的也是加載并運行Linux內(nèi)核鏡像，因此，在Android設(shè)備啟動過程中，除了MLO和u-boot.img文件外，另一個最重要的文件就是內(nèi)核鏡像uImage文件了。

注：Linux內(nèi)核編譯成功后，會在arch/arm/boot/目錄下生成zImage文件，通過mkp_w_picpath命令，給zImage文件加上了64個字節(jié)的數(shù)據(jù)頭得到uImage文件，這樣才能被u-boot識別并正確引導(dǎo)。

3. ramdisk.img

在Linux內(nèi)核啟動時，首先去創(chuàng)建虛擬的根文件系統(tǒng)，然后在指定位置尋址真正的根文件系統(tǒng)鏡像并加載到內(nèi)存中，然后執(zhí)行init可執(zhí)行程序完成系統(tǒng)啟動過程。

對于嵌入式Linux系統(tǒng)而言，一般需要用busybox等工具專門創(chuàng)建一個根文件系統(tǒng)鏡像，而Android源碼中已經(jīng)實現(xiàn)了一個根文件系統(tǒng)，即ramdisk.img，Android內(nèi)核系統(tǒng)啟動時會首先加載ramdisk.img作為根文件系統(tǒng)，然后再執(zhí)行init程序，解析init.rc腳本，掛載系統(tǒng)其他分區(qū)、開啟各個進程和服務(wù)等。

因此，Android系統(tǒng)啟動第三個必不可少的文件即ramdisk.img文件，它是Android系統(tǒng)的根文件系統(tǒng)鏡像。

4. boot.img

Android系統(tǒng)中，通常會把zImage和ramdisk.img打包到一起，生成一個boot.img鏡像文件，放到boot分區(qū)，由bootloader來引導(dǎo)啟動，其啟動過程本質(zhì)也是和分開的uImage&ramdisk.img類似，只不過把兩個鏡像按照一定的格式合并為一個鏡像而已。

bootloader如何知道去哪加載Linux內(nèi)核(zImage)和根文件系統(tǒng)(ramdisk.img)呢？通常是由命令行參數(shù)傳入bootloader程序，或者在bootloader代碼中給出啟動參數(shù)配置文件的路徑，具體的原理可以去參考bootloader啟動Linux內(nèi)核相關(guān)的文章分析，這里就不做詳細介紹了。

5. system.img

前面我們提到的鏡像如“bootloader”，“Linux Kernel”，“文件系統(tǒng)”都是不包含Android系統(tǒng)的核心文件，那么，真正的Android操作系統(tǒng)核心部分在哪呢？其實就位于system.img中，它包含了Android系統(tǒng)的firmware、用戶界面、一系列的預(yù)編譯應(yīng)用等等，會在內(nèi)核啟動后被掛載到/system分區(qū)。因此，它也是Android系統(tǒng)啟動必不可少的鏡像之一。

6. userdata.img

前面介紹的system.img鏡像中包含的都是Android系統(tǒng)級別的數(shù)據(jù)，而“用戶”的“出廠”數(shù)據(jù)則都被放到了userdata.img鏡像中了，它會被掛載到文件系統(tǒng)的/data分區(qū)，用戶新存儲的數(shù)據(jù)、安裝的程序均會被放置到這個分區(qū)中，如果擦除這個分區(qū)，本質(zhì)上則等同于手機恢復(fù)了出廠設(shè)置，它也是Android系統(tǒng)啟動必不可少的鏡像之一。

7. 其他的鏡像

前面介紹的幾個都是Android系統(tǒng)啟動涉及到的最重要的幾個鏡像文件，當(dāng)然，編譯輸出還有其他的幾個文件包括：用來緩存最頻繁訪問的數(shù)據(jù)和應(yīng)用的cache.img，用來恢復(fù)系統(tǒng)時使用的recovery.img等，這里就不詳細講解了。

8.  小結(jié)

關(guān)于Android系統(tǒng)編譯輸出的幾個鏡像文件就介紹到這兒了，有任何疑問歡迎留言或者來信lujun.hust@gmail.com交流，你也可以關(guān)注我的微博 @盧_俊 獲取最新的文章和資訊，謝謝。