Android内核开发：系统编译输出的镜像文件

本文是《Android内核开发》的第四篇文章，主要介绍一下源码编译输出的几个重要的镜像文件，这里把bootloader源码和Linux内核源码的编译输出也算在其中，因为毕竟Android系统缺少了这两个部分在设备上也是跑不起来的。

1. MLO, u-boot.img

任何操作系统的启动，都离不开“引导程序”，比如桌面Windows系统的BIOS、桌面Linux系统常用的是Grub，而在嵌入式系统中，这个引导程序通常叫做“bootloader”，它通常由处理器的片上ROM中的引导代码和u-boot两部分组成（当然，也有其他类型的bootloader，这里以最常用的u-boot为主）。

这些“引导程序”的功能，通常都是完成硬件系统的检测和配置，然后到指定的位置去“加载并运行”操作系统内核，这个加载过程就是把指定的内核镜像文件解压到内存DDR中去，然后运行内核代码，并交出CPU控制权。

由此我们知道，Android系统的启动，第一个最重要的文件就是：“bootloader”。“bootloader”是与操作系统无关的，无论设备上跑的是Linux还是Android，都需要“bootloader”来启动引导。  

关于“bootloader”，需要解释的是：处理器片上ROM中的引导代码通常由处理器厂商实现，我们无法获取也无法修改，u-boot则是具体的开发板/设备厂商实现，如果我们自己设计Android硬件设备，则也需要去修改标准的u-boot代码适配我们自己的硬件模块。 

u-boot编译输出文件有2个，一个是MLO，另一个是u-boot.img，因此，对于很多Android开发板而言，一定存在一个boot分区（通常是fat32格式），该分区里存放有MLO和u-boot.img这两个重要的文件。

2. uImage

由于Android系统是基于Linux内核的，因此，与嵌入式Linux启动过程一样，“bootloader”完成硬件检测和初始化配置后，第一步要做的也是加载并运行Linux内核镜像，因此，在Android设备启动过程中，除了MLO和u-boot.img文件外，另一个最重要的文件就是内核镜像uImage文件了。

注：Linux内核编译成功后，会在arch/arm/boot/目录下生成zImage文件，通过mkimage命令，给zImage文件加上了64个字节的数据头得到uImage文件，这样才能被u-boot识别并正确引导。

3. ramdisk.img

在Linux内核启动时，首先去创建虚拟的根文件系统，然后在指定位置寻址真正的根文件系统镜像并加载到内存中，然后执行init可执行程序完成系统启动过程。

对于嵌入式Linux系统而言，一般需要用busybox等工具专门创建一个根文件系统镜像，而Android源码中已经实现了一个根文件系统，即ramdisk.img，Android内核系统启动时会首先加载ramdisk.img作为根文件系统，然后再执行init程序，解析init.rc脚本，挂载系统其他分区、开启各个进程和服务等。

因此，Android系统启动第三个必不可少的文件即ramdisk.img文件，它是Android系统的根文件系统镜像。

4. boot.img

Android系统中，通常会把zImage和ramdisk.img打包到一起，生成一个boot.img镜像文件，放到boot分区，由bootloader来引导启动，其启动过程本质也是和分开的uImage&ramdisk.img类似，只不过把两个镜像按照一定的格式合并为一个镜像而已。

bootloader如何知道去哪加载Linux内核(zImage)和根文件系统(ramdisk.img)呢？通常是由命令行参数传入bootloader程序，或者在bootloader代码中给出启动参数配置文件的路径，具体的原理可以去参考bootloader启动Linux内核相关的文章分析，这里就不做详细介绍了。

5. system.img

前面我们提到的镜像如“bootloader”，“Linux Kernel”，“文件系统”都是不包含Android系统的核心文件，那么，真正的Android操作系统核心部分在哪呢？其实就位于system.img中，它包含了Android系统的firmware、用户界面、一系列的预编译应用等等，会在内核启动后被挂载到/system分区。因此，它也是Android系统启动必不可少的镜像之一。

6. userdata.img

前面介绍的system.img镜像中包含的都是Android系统级别的数据，而“用户”的“出厂”数据则都被放到了userdata.img镜像中了，它会被挂载到文件系统的/data分区，用户新存储的数据、安装的程序均会被放置到这个分区中，如果擦除这个分区，本质上则等同于手机恢复了出厂设置，它也是Android系统启动必不可少的镜像之一。

7. 其他的镜像

前面介绍的几个都是Android系统启动涉及到的最重要的几个镜像文件，当然，编译输出还有其他的几个文件包括：用来缓存最频繁访问的数据和应用的cache.img，用来恢复系统时使用的recovery.img等，这里就不详细讲解了。