Android boot.img 結構

原創

2020-02-22 11:47

Android 的boot.img 包括 boot header，kernel， ramdisk
首先來看看Makefile是如何產生我們的boot.img的：
boot鏡像不是普通意義上的文件系統，而是一種特殊的Android定製格式，由boot header，壓縮的內核，ramdisk以及second stage loader（可選）組成，可以從mkbootimg.h文件中看到。
boot,img文件跳過4k的文件頭之後，包括兩個 gz包，一個是boot.img-kernel.gz：Linux內核，一個是boot.img-ramdisk.cpio.gz
大概的組成結構如下
*
** +-----------------+
** | boot header | 1 page
** +-----------------+
** | kernel | n pages
** +-----------------+
** | ramdisk | m pages
** +-----------------+
** | second stage | o pages
** +-----------------+
boot header爲包括命令行參數等等,地址爲000-----0xFFF
ramdisk爲 1F8B0800000000開頭
kernel爲 0000A0E1 重複8遍開頭

關於boot header這個數據結構我們需要重點注意，在這裏我們關注其中幾個比較重要的值，這些值定義在boot/boardconfig.h裏面，不同的芯片對應vendor下不同的boardconfig，在這裏我們的值分別是（分別是kernel/ramdis/tags載入ram的物理地址）：
#define PHYSICAL_DRAM_BASE 0x00200000
#define KERNEL_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x00008000)
#define RAMDISK_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x01000000)
#define TAGS_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x00000100)
#define NEWTAGS_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x00004000)

上面這些值分別和我們開篇時候提到的那幾個名詞相對應，比如kernel_addr就是ZTEXTADDR，RAMDISK_ADDR就是INITRD_PHYS,而TAGS_ADDR就是PARAMS_PHYS。bootloader會從boot.img的分區中將kernel和ramdisk分別讀入RAM上面定義的地址中，然後就會跳到ZTEXTADDR開始執行。

ramdisk映像是一個最基礎的小型文件系統，它包括了初始化系統所需要的全部核心文件，例如:初始化init進程以及init.rc（可以用於設置很多系統的參數）等文件。以下是一個典型的ramdisk中包含的文件列表：
./init.trout.rc
./default.prop
./proc
./dev
./init.rc
./init
./sys
./init.goldfish.rc
./sbin
./sbin/adbd
./system
./data

如果要分離可以用winhex將boot。img打開
找到0000A0E1 到1F8B0800000000的前面的數據塊保持爲ramdisk.img
找到1F8B0800000000到文件尾部的數據塊保持爲kernel

out/host/linux-x86/bin/mkbootimg --kernel out/target/product/msm7630_surf/kernel --ramdisk out/target/product/msm7630_surf/ramdisk.img --cmdline "console=ttyMSM1,115200n8 Androidboot.hardware=qcom" --base 0x00200000 --pagesize 4096 --output out/target/product/msm7630_surf/boot.img

根據上面的命令我們可以首先看看mkbootimg 這個工具的源文件：system/core/mkbootimg.c。看完之後我們就能很清晰地看到boot.img的內部構造，它是由boot header /kernel /ramdisk /second stage構成的，其中前3項是必須的，最後一項是可選的。

header + padding + kernel + padding + ramdisk + padding + ...
4 * 2, magic，固定爲"Android!"
4 * 1, kernel長度，小端unsigned
4 * 1, kernel地址，應爲base + 0x00008000 (base爲0x200000)
4 * 1, ramdisk長度，小端unsigned
4 * 1, ramdisk地址，應爲base + 0x01000000
4 * 1, second stage長度，小端unsigned，爲0
4 * 1, second stage地址，應爲base + 0x00f00000
4 * 1, tags地址，應爲base + 0x00000100
4 * 1, page大小，小端unsigned, 爲2048或者4096

4 * 2, 未使用，固定爲0x00
4 * 4, 板子名字，一般爲空
4 * 128, 內核命令參數，爲mem=211M console=ttyMSM2,115200n8 Androidboot.hardware=qcom console=ttyUSBCONSOLE0 androidboot.console=ttyUSBCONSOLE0
4 * 8, id, 爲sha之類，實際寫0x00就可
padding, 以上header爲608字節，把這部分補齊到page_size * 2大小
kernel_size, kernel內容
padding，把kernel_size補齊到page_size * 2
ramdisk_size, ramdisk內容
padding, 把ramdisk補齊到page_size * 2
second_size, second內容，一般爲0
padding, 補齊second_sise爲page_size，一般爲0
配合 boot.img 來看會比較好理解.