android啟動過程及各個鏡像間的關系

Android啟動過程
 
Android在啟動的時候，會由UBOOT傳入一個init參數，這個init參數指定了開機的時候第一個運行的程序，默認就是init程序，這個程序在ramdisk.img中。可以分析一下它的代碼，看看在其中到底做了一些什麼樣的初始化任務，它的源文件在system/core/init/init.c中。
它會調用到init.rc初始化文件，這個文件在out/target/product/generic/root下，我們在啟動以後，會發現根目錄是只讀屬性的，而且sdcard的owner是system，就是在這個文件中做了些手腳，可以將它改過來，實現根目錄的可讀寫。
通過分析這幾個文件，還可以發現，android啟動時首先加載ramdisk.img鏡像，並掛載到/目錄下，並進行了一系列的初始化動作，包括創建各種需要的目錄，初始化console，開啟服務等。System.img是在init.rc中指定一些腳本命令，通過init.c進行解析並掛載到根目錄下的/system目錄下的。
ramdisk.img、system.img、userdata.img鏡像產生過程：
首先在linux終端下使用命令file ramdisk.img，打印出如下字符ramdisk.img: gzip compressed data, from Unix，可以看出，它是一個gzip壓縮的格式，下面對其進行解壓，使用fedora自帶的工具進行解壓，或者使用gunzip進行解壓（可能需要將擴展名改為.gz），可以看到解壓出一個新的ramdisk.img,這個ramdisk.img是使用cpio壓縮的，可以使用cpio命令對其進行解壓,cpio –i –F ramdisk.img，解壓後可以看到生成了一些文件夾和文件。看到這些文件就會明白，它和root目錄下的內容完全一樣。說明了ramdisk.img其實是對root目錄的打包和壓縮。
 
下面分析system.img的來源。在build/core/Makefile裡的629行，可以看到這麼一段文字
# The installed image, which may be optimized or unoptimized.
 #
 
INSTALLED_SYSTEMIMAGE := $(PRODUCT_OUT)/system.img
 從這裡可以看出，系統應該會在$(PRODUCT_OUT)目錄下生成system.img
 再繼續往下看，在662行有一個copy-file-to-target，這實現了將system.img從一個中間目錄復制到/generic目錄。
 BUILD_SYSTEM的定義在636行。
 這裡的system.img不是/generic目錄下面我們看到的那個system.img，而是另一個中間目錄下的，但是是同一個文件。一開始看到的復制就是把out /target/product/generic/obj/PACKAGING/systemimage_unopt_intermediates目錄下面的system.img復制到/generic目錄下。
 
現在，知道了system.img的來歷，然後要分析它是一個什麼東西，裡面包含什麼？？
 Makefile line624
 $(BUILT_SYSTEMIMAGE_UNOPT): $(INTERNAL_SYSTEMIMAGE_FILES) $(INTERNAL_MKUSERFS)
 $(call build-systemimage-target,$@)
 這裡調用了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的定義！！！不過從上面的分析可以推斷出應該是yaffs2文件系統。
 其中MKYAFFS2：（core/config.mk line161）
 MKYAFFS2 := $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/mkyaffs2image$(HOST_EXECUTABLE_SUFFIX)
 定義MKYAFFS2是目錄/media/disk/mydroid /out/host/linux-x86/bin下的一個可執行文件mkyaffs2image，運行這個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
 得知這個程序可以生成yaffs2的文件系統映像。並且也清楚了上面＊$(hide) $(MKYAFFS2) -f $(TARGET_OUT) $(1)＊的功能，把TARGET_OUT目錄轉變成yaffs2格式並輸出成/media/disk/mydroid/out/target /product/generic/obj/PACKAGING/systemimage_unopt_intermediates /system.img(也就是我們最終在/generic目錄下看到的那個system.img)。
 到現在已經差不多知道system.img的產生過程，要弄清楚system.img裡面的內容，就要分析TARGET_OUT目錄的內容了。 （想用mount把system.img掛載到linux下面看看裡面什麼東西，卻不支持yaffs和yaffs2文件系統！！！）
 下一步：分析TARGET_OUT 在build/core/envsetup.sh文件（line205）中找到了TARGET_OUT的定義：
 TARGET_OUT := $(PRODUCT_OUT)/system
 也就是/media/disk/mydroid/out/target /product/generic目錄下的system目錄。
#tree -L 1
 .
 |-- app
 |-- bin
 |-- build.prop
 |-- etc
 |-- fonts
 |-- framework
 |-- lib
 |-- usr
 `-- xbin
 現在一切都明白了，我們最終看到的system.img文件是該目錄下的system目錄的一個映像，類似於linux的根文件系統的映像，放著android的應用程序，配置文件，字體等。
 Userdata.img來來自於data目錄，默認裡面是沒有文件的。

ramdisk.img、system.img、userdata.img鏡像拆解過程：
1、ramdisk.img:
RAMDISK（initrd）是一個小的分區鏡像，在引導時內核以只讀方式掛載它。它只保護/init和一些配置文件。它用於初始化和掛載其它的文件系統鏡像。RAMDISK是一個標准的Linux特性。
ramdisk.img被包含Google android SDK中（$SDK_ROOT/tools/lib/images/ramdisk.img），也可以編譯生成（$SDK_ROOT/out/target/product/$PRODUT_NAME/ramdisk.img）。這是一個gzip壓縮的CPIO文件。
修改Android的RAMDISK鏡像
要修改它，首先復制它到你的Linux機器上，並用如下命令解開：
user@computer:$ mv ramdisk.img ramdisk.cpio.gz
gzip -d ramdisk.cpio.gz
mkdir ramdisk
cd ramdisk 
cpio -i -F ../ramdisk.cpio
解開後，做一些你的修改和刪除無用的文件後，通過如下命令重新創建ramdisk.cpio：
user@computer:$ cpio -i -t -F ../ramdisk.cpio | cpio -o -H newc -O ../ramdisk_new.cpio
然後可以重新改名並壓縮：
user@computer:$ cd ..
gzip ramdisk_new.cpio
mv ramdisk_new.cpio.gz ramdisk.img
2、SYSTEM和DATA鏡像
system.img是掛載到 / 下的鏡像，它包含了全部的系統可執行文件。
userdata.img掛載到 /data 下的鏡像，它包含了應用及用戶相關的數據。
在實際的物理設備中，他們通過ramdisk中的init.rc腳本掛載為文件系統。它們可以有各種不同的格式，如 YAFFS2、EXT4或 UBI-FS。
它們通過Android構建系統生成並刷入到物理設備中。模擬器對它們的使用有所不同（見下文）：
3、Android模擬器鏡像
system.img 被復制到一個臨時文件中，用於模擬器工作。所以你對模擬器中的根目錄做的任何改變都會在模擬器退出後丟失。
userdata.img 只用於使用了 -wipe-data參數時。通常將~/.android/userdata-qemu.img（linux下）作為 /data 分區鏡像掛載，而使用 -wipe-data 時會復制userdata.img中的內容到userdata-qemu.img。
sdcard.img 用於使用了-sdcard參數時，掛載到/sdcard
cache.img 用於使用了-cache參數來指定/cache內容。如果未指定該參數，模擬器啟動時會創建一個空的臨時文件掛載到/cache上。這個臨時文件會在退出時自動清除。
模擬器不會修改system.img和userdata.img。
 
4、拆解Android’s YAFFS2 鏡像
一個YAFFS2文件在Linux被識別為“VMS Alpha executable”文件。
user@computer:$ file ${SDK_ROOT}}/out/target/product/imx51_ccwmx51js/system.img
./out/target/product/imx51_ccwmx51js/system.img: VMS Alpha executable
從Google代碼站中下載 unyaffs 。
如果上面的可執行文件在你的系統不工作的話，你也可以下載 源代碼 並重新編譯它。
user@computer:$ gcc -o unyaffs unyaffs.c
sudo chmod +x /complete/directory/path/to/unyaffs
然後使用這個命令來拆解 YAFF2 鏡像文件：
user@computer:$ mkdir image
cd image
unyaffs ../system.img
5、拆解EXT4鏡像
如果鏡像是EXT4，那麼很簡單，直接掛載就可以讀取其中的內容了：
user@computer:$ mount -o loop -t ext4 system.img /media
6、拆解JFFS2鏡像
作為補充，這裡說一下如何拆解JFFS2鏡像：
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