Android构建boot.img

1.root目录与ramdisk.img的生成

以TCC88XX为例，当在Android顶层源码目录使用make编译完成后，会生成这样一个目录：

out/target/product/tcc8800,该目录内部有我们需要的boot.img和system.img，boot.mg

使用kernel和out/target/product/tcc8800/root目录打包而成(广义的ramdisk)，也就是说，

boot.img是由kernel和ramdisk.img生成得到，在本文中主要分析root目录和ramdisk.img的生成，

在Android编译框架中，把许多固定的、反复用到的目录路径定义为宏变量，而上述生成的目录

out/target/product/tcc8800的宏即为:PRODUCT_OUT

out/target/product/tcc8800/system的宏即为:TARGET_OUT

而out/target/product/tcc8800/root的宏即为：TARGET_ROOT_OUT，

out/target/product/tcc8800/root主要是由system/core/rootdir目录拷贝得到的，

为此我分析了system/core/rootdir目录中的Android.mk文件，具体情况是这样的：

copy_from := etc/dbus.conf   etc/hosts

copy_from += etc/vold.fstab 

以上内容将需要拷贝的文件添加到copy_from变量中，以便后续处理。

拷贝到那里呢? 在看看copy_to的定义：

copy_to := $(addprefix $(TARGET_OUT)/,$(coby_from))

该语句即为copy_from中每个字符串片段添加一个TARGET_OUT前缀(即system)，这样copy_to的

内容就很明了：

copy_to :=out/target/product/tcc8800/system/etc/dbus.conf ...之类，在此略掉。

之后，给copy_from添加路径前缀：

copy_from := $(addprefix $(LOCAL_PATH)/, $(copy_from)

之所以要添加前缀的原因是接下来马上要设置的拷贝语句：

$(copy_to) : $(TARGET_OUT)/% : $(LOCAL_PATH)/% | $(ACP)

        $(stransform-prebuilt-to-target)

上述语句会让Android在构建img前，自动完成拷贝工作，其中使用到符号%进行匹配，这也是为什么要

给copy_from添加前缀的原因。

随后，脚本将copy_to变量添加进 ALL_PREBUILT全局宏中：

ALL_PREBUILT += $(copy_to)

最后，在build/core/Makefile中看到copy_to的内容被提取到了另外一个全局宏 ，具体如下：

#build/core/Makefile

INTERNAL_SYSTEMIMAGE_FILES := $(filter $(TARGET_OUT)/%,$(ALL_PREBUILT) ......

由于上述4行内容设计到system.img的生成，在此不深究。

看来system/core/rootdir中的部分内容是拷贝到了out/target/product/tcc8800/system中的，并不是

完完全全拷贝到out/target/product/tcc8800/root目录中去的。

我们回头继续查看system/core/rootdir/Android.mk文件，该文件中剩下的内容才是与root密切相关的。

file := $(TARGET_ROOT_OUT)/init.rc

然后也是经典的拷贝设置：

$(file) : $(LOCAL_PATH)/% | $(ACP)

        $(stransform-prebuilt-to-target)

接下来的脚本的内容是为生成boot.img而写的。

ALL_PREBUILT +=$(file)

$(INSTALLED_RAMDISK_TARGET):$(file)

看来原理也和上述system的拷贝相同，在build/core/Makefile中是由INTERNAL_RAMDISK_FILE提取的，

具体如下:INTERNAL_RAMDISK_FILES := $(filter $(TARGET_ROOT_OUT)/%, $(ALL_PREBUILT) ...

随后有一段很关键的句子直接道破了ramdisk.img的生成：

INSTALLED_RAMDISK_TARGET=$(BUILT_RAMDISK_TARGET)

$(INSTALLED_RAMDISK_TARGET):$(MKBOOTFS $(INTERNAL_RAMDISK_FILES | $(MINIGZIP)

        $(hide) $(MKBOOTFS) $(TARGET_ROOT_OUT) | $(MINIGZIP) > $@

如此多的宏，让我们一一列出它们的值：

BUILT_RAMDISK_TARGET = $(PRODUCT_OUT/ramdisk.img 这是我们的目标

INSTALLED_RAMDISK_TARGET = BUILT_RAMDISK_TARGET 目标伪装了一下。

MKBOOTFS = mkbootfs 就是位于out/host/linux-x86/bin目录下的mkbootfs,这东西自然也有后话。

INTERNAL_RAMDISK_FILES = 所有TARGET_ROOT_OUT中的文件

由此可以看出root目录先被打包生成了ramdisk.img，然后才合并进boot.img的。

 作者“Weike的博客”
 

2. kernel的拷贝与打包
 

上文已经对boot.img其中组成部分之一ramdisk.img做了分析，boot.img另外一个重要的组成部分就是kernel了，

这里所说的kernel，可以只理解为位于out/target/product/tcc8800/中的kernel文件，本文主要分析kernel的拷贝

过程以及如何被打包到boot.img中。经过分析得知位于out/target/product/tcc8800/中的kernel文件其实就是内核

编译后的Image文件，位于kernel/arch/arm/boot目录下，线索就是这个Image文件，经过搜索发现一处定义：

LOCAL_KERNEL :=  kernel/arch/arm/boot/Image

该定义位于devices/telechips/tcc88xx-common/BoardConfigCommon.mk中，紧接着，在同目录的Android.mk中

有以下一段定义：

PRODUCT_COPY_FILES += \

       $(LOCAL_KERNEL):kernel

意在将Image文件拷贝且重命名为kernel,随后的拷贝设置是在build/core/Makefile中完成的，在此略掉。

那么，拷贝完成后，kernel文件如何被打包到boot.img中呢？同样在build/core/Makefile中有以下一段内容：

INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS := ... --kernel $(INSTALLED_KERNEL_TARGET)

现在的问题就是查看 INSTALLED_KERNEL_TARGET的定义，该宏位于build/target/board/Android.mk中：

INSTALLED_KERNEL_TARGET ：= $(PRODUCT_OUT)/kernel

内容很明显了，至此，内核Image算是到位了。

 另外INSTALL_KERNEL_TARGET定义在build/target/board/Android.mk中有点怪怪的，

build/target/board/Android.mk在main.mk中通过subdir_makefiles抽取得到，并包含进main.mk中

 作者“Weike的博客”

3. boot.img的生成与结构

 

在前两篇同一系列的文章中都提到了以下一段语句：

1#build/core/Makefile

2 

3INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS := \

4 

5            --kernel $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) \

6 

7            --ramdisk $(INSTALLED_RAMDISK_TARGET)

显然，boot.img中包含了Image和ramdisk.img文件，但boot.img中的内容远不只这么多，本文将介绍

boot.img中的其它参数,boot.img的生成以及最终boot.img的组成格式.

INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS还包含以下内容：

1.附加的内核命令行(cmdline): BOARD_KERNEL_CMDLINE

同样在build/core/Makefile中，有以下一段内容(strip起到去除空格的作用)：

1BOARD_KERNEL_CMDLINE := $(strip $(BOARD_KERNEL_CMDLINE)

2 

3ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE

4 

5    INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS += --cmdline"$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)"

6 

7#endif

而BOARD_KERNEL_CMDLINE则在文件device/telechips/tcc88xx-common/BoardConfigCommon.mk中定义：

1BOARD_KERNEL_CMDLINE := console=ttyTCC, 115200n8

2.内核加载的基地址，BOARD_KERNEL_BASE

同样在build/core/Makefile中，有以下一段内容：

1BOARD_KERNEL_BASE := $(strip $(BOARD_KERNEL_BASE))

2 

3ifdef BOARD_KERNEL_BASE

4 

5    INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS += --base $(BOARD_KERNEL_BASE)

6 

7endif

而BOARD_KERNEL_BASE也在device/telechips/tcc88xx-common/BoardConfigCommon.mk中定义。

1BOARD_KERNEL_BASE := 0x40000000

3.映像的页面大小：BOARD_KERNEL_PAGESIZE

同样在build/core/Makefile中，有以下一段内容：

1BOARD_KERNEL_PAGESIZE:= $(strip $(BOARD_KERNEL_PAGESIZE))

2 

3ifdef BOARD_KERNEL_PAGESIZE

4 

5    INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS += --pagesize $(BOARD_KERNEL_PAGESIZE)

6 

7endif

而BOARD_KERNEL_PAGESIZE 却在device/telechips/tcc8800/BoardConfig.mk中定义：

1BOARD_KERNEL_PAGESIZE := 8192

剩下的内容就是生成boot.img的关键语句，在 build/core/Makefile中，内容如下：

1INSTALLED_BOOTIMAGE_TARGET := $(PRODUCT_OUT)/boot.img

2 

3$(INTALLED_BOOTIMAGE_TARGET) : $(MKBOOTIMG) $(INTERNAL_BOOTIMAGE_FILE

4 

5      $(hide) $(MKBOOTIMG) $(INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS)  --output $@

到此，我们可以知道 INTERNAL_BOOTIMAGE_ARGS的内容是：

1--kernel     out/target/product/tcc8800/kernel

2--ramdisk   out/target/product/tcc8800/ramdisk.img

3--cmdline   console=ttyTCC,115200n8

4--base 0x40000000  --pagesize 8192

而预知boot.img的格式，必须查看MKBOOTIMG这个程序，其实就是out/host/linux-x86/bin/mkbootimg中的mkbootimg程序。

mkbootimg程序由system/core/mkbootimg工程生成得到，为此我们来看看其中的mkbootimg.c文件，其中有这样一段：

01//信息头部分

02if(write(fd,&hdr,sizeof(hdr)) !=sizeof(hdr))goto fail;

03if(write_padding(fd,pagesize,sizeof(hdr)))gotofail;

04 

05//内核部分

06if(write(fd,&kernel_data, hdr.kernel_size)!= hdr.kernel_size)

07   gotofail;

08if(write_padding(fd,pagesize,hdr.kernel_size))gotofail;

09 

10//文件系统部分

11if(write(fd,&ramdisk_data,hdr.ramdisk_size)!= hdr.ramdisk_size)

12   gotofail;

13if(wirte_padding(fd,pagesize,hdr.ramdisk_size))gotofail;

可见boot.img是由文件头信息，内核数据以及文件系统数据组成，它们之间非页面对齐部分用0填充（可以

查看write_padding的代码），文件头信息的具体结构可以在system/core/mkbootimg/bootimg.h中看到：

01struct boot_img_hdr

02 

03{

04 

05    unsigned char magic[BOOT_MAGIC_SIZE];

06 

07    unsigned  kernel_size;

08 

09    unsigned  kernel_addr;

10 

11    unsigned  ramdisk_size;

12 

13    unsigned  ramdisk_addr;

14 

15    unsigned  second_size;

16 

17    unsigned  second_addr;

18 

19    unsigned  tags_addr;

20 

21    unsigned  page_size;

22 

23    unsigned  unused[2];

24 

25    unsigned  char  name[BOOT_NAME_SIZE]

26 

27    unsigned  char cmdline[BOOT_ARGS_SIZE]

28 

29    unsigned id[8]; //存放时间戳，校验和，SHA加密等内容

30 

31}

其它成员也很明了，由此可知boot.img的大致组成结构了。