• 高通Andriod开机流程与镜像说明


    # 高通Andriod开机流程与镜像说明

    Android镜像说明

    Android设备刷机时都需要ROM包,ROM包下面有很多的.img和其他的相关镜像文件,其中这里面包含了Android很多的分区,Android镜像文件是通过源码编译生成的,下面是ROM包各个镜像的作用:

    镜像文件 说明
    boot.img boot分区,包括内核文件和虚拟内存盘Ramdisk,负责设备开机,可在recovery模式进行擦除,重新安装带有boot分区的新系统
    system.img system分区,包含Android系统的用户界面以及设置上的一些预装系统应用
    recovery.img recovery分区,替代启动分区,执行恢复和维护系统的一些操作
    userdata.img data分区,用于保存用户的数据,例如联系人,短信,设置偏好和应用程序存放的地方
    cache.img cache分区,用于放置系统频繁访问的数据和应用程序组件的分区
    persist.img persist分区包含了设备的传感器和信号部分的驱动程序,例如wifi,蓝牙连接都有关系
    splash.img 开机画面文件
    NON-HLOS.bin modem image负责处理通讯协议相关的基带镜像
    prog_emmc_firehose_8953_ddr.mbn QFIL软件烧录系统的时候,需要用到此文件,应该是关于EMMC、DDR的配置参数相关的
    sbl1.mbn 硬件的初始化,并且保存加载其他模块信息的顺序
    tz.mbn trustzone是ARM TrustZone® 技术是系统范围的安全方法,基于安全需求和引导模式配置XPU,NAND MPU,它和其他模块代码运行在相互隔离的区域,主要实现底层很多安全性特性
    emmc_appsboot.mbn bootloader文件,进入fastboot模式相关文件
    rpm.mbn 电源管理器,是高通MSM平台另外加的一块芯片,虽然与AP芯片打包在一起,但其是一个独立的ARM Core。负责与SMP,MPM交互进入睡眠或者唤醒整个系统
    gpt_backup0.bin 备份gpt头和分区表
    gpt_main0.bin GPT头和分区表
    patch0.xml 服务端返回的具体磁盘大小打上最后一个分区的补丁、完成分区表头校验的配置文件
    sec.dat Secure boot相关熔丝烧录信息
    adspso.bin ADSP动态加载程序图像的分区
    Cmnlib.mbn Verified boot feature introduced in M needLK to load cmnlib corresponding partitions

    开机流程

    Android系统是基于linux内核开发的,Android的开机首先就是用bootloader加载并启动linux内核,当内核加载完成后就启动Android系统,内核就会加载Android init进程进入Andriod系统并初始化相关参数和进程,并启动Zygote进程,作为Android其他进程的父进程,Zygote进程做完初始化工作之后,启动SystemServer来启动其他系统服务。下面我们针对每个阶段的执行作介绍。

    引导程序和bootloader

    当电源按下,引导程序开始从预定义位置(固化在ROM)开始执行PBL (Primary Boot Loader),从启动设备(如eMMC)加载SBL1(Second BootLoader stage) segment1到L2。再加载SBL1 segment2到RPM处理器的RAM中。SBL1 segment1会初始化DDR,然后完成如下加载:

    1) 从启动设备加载QSEE/ TrustZone image到DDR

    2) 从启动设备加载DEVCFG image到DDR

    3) 从启动设备加载Debug Policy(调试相关)到DDR

    4) 从启动设备加载bootloader image到DDR

    5) 从启动设备加载RPMfirmware image到RPM的RAM中。

    SBL1移交运行控制权给QSEE(高通安全执行环境)。QSEE建立安全运行环境,支持fuse。QSEE通知RPM启动RPM 固件的执行。QSEE移交运行控制权给bootloader,bootloader加载、验证kernel。

    bootloader是在Android系统运行前的一个小程序,因此引导程序并不是Android系统的一部分。而是与主板芯片有关,是厂商加锁限制的地方。它主要是由固化代码程序和BootLoader程序组成,其中固化程序已经烧入到了生产的芯片中,而BootLoader程序通过它的启动模式去引导系统CPU和部分外设的初始化。

    启动内核

    BootLoader程序执行完后,标志着CPU和部分外设初始化完成,这时候就开始加载启动内核了。内核的启动和加载是一个很复杂的流程。在此只是简单的说明下,大致可以分为三个阶段:

    1)内核自解压引导程序bootloader完成后会跳转运行内核程序,第一步就是检测内核是否解压,并将内核放于指定位置

    2)设置CPU的工作模式,使能MMU(虚拟内存),设置一级页表(内存相关)等

    3)内核初始化,作是完成剩余与硬件平台相关的初始化工作,在进行一系列与内核相关的初始化之后,调用第一个用户进程init并等待其执行。

    简单地说内核的启动,就是初始化各种软硬件环境,加载modemimage和驱动程序,挂载根文件系统,并找到init文件,启动第一个进程任务。

    init进程

    init是整个系统的第一个进程,init进程的运行标志着正式进入了Android系统。 Init进程主要有三个核心工作:

    1)创建和挂载一些系统目录以及设备节点,并且设置权限(system.img是挂载到 / 下的镜像,它包含了全部的系统可执行文件。

    userdata.img挂载到 /data 下的镜像,它包含了应用及用户相关的数据。)

    2)启动属性服务,和一系列相关的进程和Android服务

    3)显示boot logo,默认是“Android”显示在屏幕上

    Android服务启动流程

    Android启动最重要的就是第二个核心工作:各个系统服务的启动,因为Andriod的所有功能都是依赖这些系统服务完成的,如音乐视频播放,拨打电话,使用wifi等等。这些服务统分为两大类一个是本地服务,另一个是Android服务。下面介绍一下服务流程的启动。

    上文提到Android系统的init进程,init进程通过init.rc启动脚本语言的执行,本地服务和Andriod服务,本地服务是指运行在C++层的系统守护进程,如 ueventd、servicemanager、debuggerd、rild、mediaserver等。还有一部分本地服务,是由这些本地服务进一步创建的,如mediaserver服务会启动AudioFlinger, MediaPlayerService, 以及 CameraService 等本地服务。

    Android服务是指运行在虚拟机进程中的服务,这些服务的创建过程描述如下:init进程会执行app_process程序,创建Zygote进程,它是Android系统最重要的进程,所有后续的Android应用程序都是由它产生的。Zygote进程会首先分出(fork)"SystemServer"进程,"SystemServer"进程的全部任务就是将所有的Android核心服务启动起来。

    核心服务:

    • 启动电源管理器;
    • 创建Activity管理器;
    • 启动电话注册;
    • 启动包管理器;
    • 设置Activity管理服务为系统进程;
    • 启动上下文管理器;
    • 启动系统Context Providers;
    • 启动电池服务;
    • 启动定时管理器;
    • 启动传感服务;
    • 启动窗口管理器;
    • 启动蓝牙服务;
    • 启动挂载服务。

    其他服务:

    • 启动状态栏服务;
    • 启动硬件服务;
    • 启动网络状态服务;
    • 启动网络连接服务;
    • 启动通知管理器;
    • 启动设备存储监视服务;
    • 启动定位管理器;
    • 启动搜索服务;
    • 启动剪切板服务;
    • 启动登记服务;
    • 启动壁纸服务;
    • 启动音频服务;
    • 启动耳机监听;
    • 启动AdbSettingsObserver(处理adb命令)

    一旦系统服务在内存中跑起来了,Android就完成了引导过程,进入安卓界面。

    如果说我的文章对你有用,只不过是我站在巨人的肩膀上再继续努力罢了。
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