android boot.img 结构

android 的boot.img 包括 boot header，kernel， ramdisk

首先来看看Makefile是如何产生我们的boot.img的：

boot镜像不是普通意义上的文件系统，而是一种特殊的Android定制格式，由文件头信息boot header，压缩的内核，文件系统数据ramdisk以及second stage loader（可选）组成，它们之间非页面对齐部分用0填充
,可以从mkbootimg.h文件中看到。

文件头信息的具体结构可以在system/core/mkbootimg/bootimg.h中看到：
struct boot_img_hdr  
{  
    unsigned char magic[BOOT_MAGIC_SIZE];  
    unsigned  kernel_size;  
    unsigned  kernel_addr;  
    unsigned  ramdisk_size;  
    unsigned  ramdisk_addr;  
    unsigned  second_size;  
    unsigned  second_addr;  
    unsigned  tags_addr;  
    unsigned  page_size;  
    unsigned  unused[2];  
    unsigned  char  name[BOOT_NAME_SIZE]  
    unsigned  char cmdline[BOOT_ARGS_SIZE]  
    unsigned  id[8]; //存放时间戳，校验和，SHA加密等内容  
}

boot,img文件跳过4k的文件头之后，包括两个 gz包，一个是boot.img-kernel.gz：Linux内核，一个是boot.img-ramdisk.cpio.gz

大概的组成结构如下

 

*
** +-----------------+ 
** | boot header     | 1 page
** +-----------------+
** | kernel              | n pages  
** +-----------------+
** | ramdisk           | m pages  
** +-----------------+
** | second stage    | o pages
** +-----------------+

boot header为包括命令行参数等等,地址为000-----0xFFF

ramdisk为 1F8B0800000000开头

kernel为 0000A0E1 重复8遍开头

 

关于boot header这个数据结构我们需要重点注意，在这里我们关注其中几个比较重要的值，这些值定义在boot/boardconfig.h里面，不同的芯片对应vendor下不同的boardconfig，在这里我们的值分别是（分别是kernel/ramdis/tags载入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)

上面这些值分别和我们开篇时候提到的那几个名词相对应，比如kernel_addr就是ZTEXTADDR，RAMDISK_ADDR就是INITRD_PHYS,而TAGS_ADDR就是PARAMS_PHYS。bootloader会从boot.img的分区中将kernel和ramdisk分别读入RAM上面定义的地址中，然后就会跳到ZTEXTADDR开始执行。

ramdisk映像是一个最基础的小型文件系统，它包括了初始化系统所需要的全部核心文件，例如:初始化init进程以及init.rc（可以用于设置很多系统的参数）等文件。以下是一个典型的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

如果要分离可以用winhex将boot。img打开

找到0000A0E1 到1F8B0800000000的前面的数据块保持为kernel

找到1F8B0800000000到文件尾部的数据块保持为ramdisk.img 

 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

 

        根据上面的命令我们可以首先看看mkbootimg 这个工具的源文件：system/core/mkbootimg.c。看完之后我们就能很清晰地看到boot.img的内部构造，它是由boot header /kernel  /ramdisk /second stage构成的，其中前3项是必须的，最后一项是可选的。mkbootimg分析参数后，依次写入header, kernel ,ramdisk .

 

header + padding + kernel + padding + ramdisk + padding + ...
4 * 2, magic，固定为"ANDROID!"
4 * 1, kernel长度，小端unsigned
4 * 1, kernel地址，应为base + 0x00008000 (base为0x200000)
4 * 1, ramdisk长度，小端unsigned
4 * 1, ramdisk地址，应为base + 0x01000000
4 * 1, second stage长度，小端unsigned，为0
4 * 1, second stage地址，应为base + 0x00f00000
4 * 1, tags地址，应为base + 0x00000100
4 * 1, page大小，小端unsigned, 为2048或者4096

4 * 2, 未使用，固定为0x00
4 * 4, 板子名字，一般为空
4 * 128, 内核命令参数，为mem=211M console=ttyMSM2,115200n8 androidboot.hardware=qcom console=ttyUSBCONSOLE0 androidboot.console=ttyUSBCONSOLE0
4 * 8, id, 为sha之类，实际写0x00就可
padding, 以上header为608字节，把这部分补齐到page_size * 2大小 
kernel_size, kernel内容
padding，把kernel_size补齐到page_size * 2
ramdisk_size, ramdisk内容
padding, 把ramdisk补齐到page_size * 2
second_size, second内容，一般为0
padding, 补齐second_sise为page_size，一般为0

 

配合 boot.img 来看会比较好理解.

由此可知 boot_img_hdr 中各成员值为：

 

 

 

TAGS_ADDR 如上 target/<your-platform>/rules.mk 所定义的 : 0x40200100, 所以 boot_linux(), 就是传入TAGS_ADDR,

 

然后将资料写入 tag, tag 的结构如下所示.

 

然后进入到 kernel 的入口函数: entry(0, machtype, tags)