Android工程搭建与系统启动
Android工程集成一直是工作中的部分内容，这里简要记述一下Android集成中涉及Kernel、Android修改和配置的要点，在一个全新的板子上配置时需要注意一些什么内容等等。
Android源码下载
Platform Source Code
Android源码版本号确认：
- 编译的时候在终端中一开始就会打印出来：PLATFORM_VERSION：2.3.1
- 直接去make文件中去看：
build/core/version_defaults.mk，搜索该文件中的PLATFORM_VERSION值，然后与上面Android Version描述中对比
Kernel Source Code
① 制作独立ramdisk.img（不启动Android的）
- 使用busybox制作ramdisk镜像：
TODO...
- 人工手动制作ramdisk进行：
我们用busybox制作了一个miniramdisk可以独立使用，放到了coding代码托管：下载路径
TODO...
② 打/解包ramdisk.img
- 解包ramdisk： 得到ramdisk目录，里面包含root/下的所有文件
mv ramdisk.img ramdisk.img.gz
gunzip ramdisk.img.gz
mkdir ramdisk
cd ramdisk
cpio -i -F ../ramdisk.img - 打包ramdisk： 将上面解包的ramdisk重新打包生成ramdisk.img
cd ramdisk
find . | cpio -o -H newc | gzip > ../ramdisk-new.imgAndroid工程配置
Platform Config
① fstab分区表修改：
挂载/data和/cache分区需要通过device/${board}/fstab进行配置。
② system.prop属性配置：
- ro.hardware：
通过kernel的bootargs中参数androidboot.hardware=XXXX带入，在init.cpp中会对这个做解析，然后设置到ro.hardware这个属性中。
- ro.product.hardware：
通过在build/make/target/board/generic_arm64/system.prop中添加ro.product.hardware=xxxx来定义，将来这个文件的内容会被copy合并到system.img中的property文件中。
③ rc文件配置：
④ selinux配置：
Kernel Config
① 串口
② defconfig
③ dts - 需要配置soc上各种东西core、memory、gic、uart、等等
特别需要跟android启动有关的：
* android firmware中配置system、vendor分区
* fb配置，包含它的reserved memory等
* 这里如果没有屏幕只想通过log验证的话，kernel里面有一个vfb设备可以使用
* 配置CONFIG_FB_VIRTUAL=y，同时bootargs中带字段video=vfb指定GPU去找vfb这个framebuffer
以arm64的版本为例：
① 确认编译的版本是arm64的版本
② 将aarch64-linux-android-4.9工具链路径export到shell环境变量中
export PATH=/home/acean/.buildman-toolchains/aarch64-linux-android-4.9/bin/:$PATHAndroid工程编译
Platform Compile
source build/envsetup.sh
lunch 2 //以generic_arm64为例
make -jN以上编译完毕之后，会生成如下几个镜像文件：
- ramdisk.img
- system.img
- userdata.img
- vendor.img
- cache.img
Kernel Compile
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-android- hikey_defconfig //以hikey板子为例
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-android-以上编译完毕之后，会生成如下镜像文件：
- Image
- dtb
被Uboot加载的镜像的格式化
这里说“格式化”不知道是否合适，其实目的只是通过uboot提供的工具mkimage来指定镜像加载与运行地址，以便uboot运行后能自动加载或者通过bootm等命令手动加载这些image到内存中，然后跳转并运行。
格式化ramdisk
mkimage -A arm64 -O linux -T ramdisk -C none -a 88080000 -n ramdisk -d ramdisk.img ramdisk_a格式化Image
mkimage -A arm64 -O linux -T kernel -C none -a 80080000 -e 80080000 -n linux-4.10 -d out/tmparm64/arch/arm64/boot/Image hm_uImage镜像打包成image文件
这里主要指的是kernel镜像、ramdisk镜像、dtb镜像三者或者二者可以打包在一起成boot.img加载，加载到开发板后再进行解包。
Tips:
或者也可以像上面uboot操作临时单独去分别下载
将uImage与ramdisk一起打包
TODO...
将uImage与ramdisk与dtb一起打包
TODO...
下载镜像到开发板
磁盘分区
从磁盘启动android的话，磁盘需要要存在如下分区：
- uboot (可选，有的开发板可能固化在rom中)
- boot (必选)
- ramdisk (可选，有的开发板可能与kernel打包的一起)
- dt （可选，有的开发板可能与boot打包在一起）
- system （必选）
- vendor （必选）
- usrdata （必选）
- cache （必选）
① GPT分区表： ==> 磁盘分区挂载时走/kernel/block/partitions/efi.c驱动来添加分区
首先，使用diskginus对硬盘进行分区，将以上分区都划分出来，格式化成ext4格式的
其次，修改GPT分区表中PARTNAME（name），使用工具parted，命令格式：
sudo bash //切换到root用户
parted -l //查看所有分区表
parted /dev/sdb //查看image所在的硬盘上分区细节
$$name 6 sda6 //将system区分修改成对应磁盘名字，这里名字对应dts中dev=/dev/block/system，这两边需要一致的，否则从init主动触发的uevent上报会因在sysfs中找不到分区名字而失败
Tips:
注意一般我们会做从/dev/block/system --到-->/dev/block/sda6这种映射
因此通常是是需要将GPT分区表中名字修改成从其它修改成system即可、而并不需要将system再修改成sda6
我这里这样修改，原因是我还没有找到system->sda6映射是在哪里做的，如果不这样修改，会在__mount时找不到对应dev设备
② MBR分区表： ==> 磁盘分区挂载时走/kernel/block/partitions/msdos.c驱动来添加分区
TODO...
一般使用SOC厂家提供的特定下载工具（比如展讯的ResearchDownload）按照给定的xml分区表进行分区固化。
① GPT分区表：
TODO...
② MBR分区表：
一般嵌入式板子上面，跑Linux的话通常不使用MBR分区，直接用GPT分区格式。
通过Uboot临时下载Ramdisk镜像
这里并不是必须的，一般我们验证的时候，为了调试方便，可以从uboot下载ramdisk.img和uImage文件。
但是系统固定之后，我们会将ramdisk、uImage等全部放到磁盘上，系统启动时uboot会从磁盘去load这些镜像文件的。
一般我们比较常用的是走网络下载方式，通过host侧建立tftpd server，在uboot侧建立tftp guest，两者通过接入同一个路由器来在同一网段IP地址下通信。
① 电脑PC侧（host）配置tftp server：
- 在ubuntu上安装tftp
apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa xinetd- 配置ftfp server
vim /etc/default/tftpd-hpa
TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/tftpboot" ##指定tftp服务目录，将来image放入其中
TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69" ##指定IP和端口
TFTP_OPTIONS="-l -c -s" ##这里是选项，-c是可以上传文件的参数，-s是指定tftpd-hpa服务目录，上面已经指定 - 手动启动tftpd并验证
sudo /etc/init.d/xinetd restart
sudo /etc/init.d/tftpd-hpa restart
ps aux | grep -E 'netd|tftpd' ##查看一下是否已经有了这两个daemon进程- 本地验证上传下载
cd /tftpboot ##进入服务目录
tftp localhost ##链接本机
tftp>get test.txt ##test.txt 是之前在 /tftpboot 目录下新建的文件
tftp>put test1.txt ##test1.txt 是在 /home 目录下新建的文件
tftp>q ##退出后，在/home目录下会有一个test.txt文件，在/tftpboot 目录下有test1.txt，表示tftp服务器安装成功！- 配置tftpd开机启动
ps aux | grep -E 'netd|tftpd' ##查看一下是否已经有了这两个daemon进程在开发板侧，主要设置以下几个uboot中环境变量：
setenv gatewayip 192.168.1.1 ##网关，路由器ip
setenv ipaddr 192.168.1.111 ##开发板ip，需要在路由器配置一下静态ip
setenv serverip 192.168.1.101 ##主机ip，需要在路由器配置一下静态ip通过网口用tftp下载ramdisk镜像
ftfp ramdisk.img 0x????????Tips:
ramdisk.img可能需要首先经过mkimage进行格式转化，否则bootm不认识
0x????????是uboot中规划的ramdisk放的地址
TODO...
TODO ...
将image放到hard disk分区：
这里只需要直接将image镜像文件放到磁盘任意分区X即可，比如我们放到分区1，比如sda1上，那么使用下面命令下载镜像。
从hard disk分区下载image到开发板：例如ext4load scsi 12:1 0x90100000 hm_uImage
- 下载命令：ext4load
- 磁盘分区：scsi 12:1，可以通过
scsi info查看编号（12是通过scsi info打印出来的18的十六进制表示，1表示第1个分区） - 板子目标地址：0x90100000
- 镜像文件：hm_Image
通过Uboot临时下载Kernel镜像
基本过程与uboot下载ramdisk类似，这里就不再赘述了。。。
镜像启动调试
Uboot启动Kernel
Uboot阶段涉及对SOC芯片和部分外设初始化，一般最简单的情况至少需要初始化如下部分：
- uart 串口调试用
- DDR
- eMMC/Nand/Hardisk 命令bootm从这些存储设备加载kernel镜像到内存中（或者也可以通过net网络下载）
- 检测机器类型，machine-id
- 标记kernel启动参数列表或者设备树地址，atag or dtb
TODO...
TODO...
Kernel启动Android
① 在ARM64上：
从uboot通过函数boot_jump_linux()调用armv8_switch_to_el2()，再跳转到image->ep这个地址开始，
② 在ARM32上：
从uboot通过函数boot_jump_linux()调用start_kernel()，直接跳转到image->ep这个地址开始
Tips:
需要注意的是，从uboot的代码中可以看出image文件中image->ep记录了kernel代码段起始地址
我们可以通过Kernel启动中所完成的功能，简单地人为将它分成如下几个阶段：
① 硬件环境准备 - 汇编函数：_head - 在kernel/arch/arm64/kernel/head.S
- 创建临时页表
- 开启MMU
② 软件环境准备 - C函数：start_kernel() - 在kernel/init/main.c
- 多种初始化，比如：lock、irq/exception、clock/timer、memory、dts、vfs、scheduler等等
- 这里函数都是用__init标记放在init.section段中的，捡来会被释放掉
③ 单线程变多线程 - C函数：rest_init() - 在kernel/init/main.c
- 启动另外2个线程：kernel_init、kthreadd
- 激活调度器
- 自身变为idle线程
④ 单核变多核 - C函数：kernel_init()/kernel_init_freeable() - 在kernel/init/main.c
- 启动SMP多核
- 激活SMP调度
- 初始化外设驱动
- 打开/dev/console
- 创建用户态init进程
Android启动流程
Android启动流程中有几个关键点是必须成功的，这点上进程一旦启动失败，系统就会reboot重启：
① 设置default.prop中属性：
- 这里属性很重要，会影响到android系统启动的，比如ro.hardware需要通过bootargs带参数androidboot.hardware=${board_name}来带入，然后是在init.rc中解析并赋值给ro.hardware的
② 创建/data/dalvik-cache目录：
- 该目录/data/dalvik-cache是在init.rc中创建的，如果创建失败，则会导致zegote启动时创建/data/dalvik-cache/arm64失败，进而zygote启动失败
- Debug：
- 在怀疑并检查是否/data分区没有mount成功时，可以查看logcat中zygote启动失败的NativeCrash信息，进而可以手动mount /data分区、并手动mkdir创建dalvik-cache目录，然后logcat看zygote启动流程是否能进行下去
- /data分区的创建在init.$(ro.hardware).rc中，可以通过在init中开启log去查看init.$(ro.hardware).rc是否确实被import了
- 如果发现这个rc没有被import的话，一般应该是ro.hardware属性没有被设置，可以通过getprop查看，这ro.hardware是在init.cpp中从bootargs中的androidboot.hardware=xxxx解析出来的
③ 将Selinux置为permissive模式：
- 需要置为permissive模式，或者内核defconfig中关闭selinux，否则可能会因为某些进程访问某些文件的权限未配置导致启动失败
④ 加载SurfaceFlinger
- libEGL：libEGL.so库必须要有，并且版本匹配，否则surfaceflinger会启动失败
- libGLES：libGLES.so/libGLESv1_CM.so/libGLESv2.so/libGLESv3.so库必须有
TODO...
参考文档