Android系统启动升级流程

1、摘要本文首先介绍了 Android系统更新要用到的一些概念：硬件、三种模式及 相互之间的通信。然后介绍了 Android系统的启动和升级流程。概述通常，Android系统的升级包名称为update.zip。Android系统内部自带 了烧写升级包的工具，我们可以手动烧写，也可以通过某些机制自动更新系统。同 时，我们可以手动修改和制作升级包。本文主要阐述在 Android系统升级中用到的 一些概念，本文只是作为索引，并不涉及到具体的烧写工作。本文基于Android系统的版本：4.0.4 0硬件Android系统的烧写，是非常贴近硬件的。一是，烧写是在实实在在的硬件上操作的。二则，有时在翻阅源码的

2、时候，需要知道硬件的类型，以便找到和硬 件相对应的源码。烧写相关的硬件主要有三部分：CPU内存和nand flash。当然,只是相 对本文而言。CPUS来执行程序中的指令。内存只是在运行中，将需要运行的程序 加载其中并运行，关机后即消失。nandflash用来存储程序的数据，它会一直存 在。系统启动时，会将nand flash上的操作系统加载到内存，然后运行在 CPU 中，对于非系统程序，按需加载到内存中运行。了解这些，有助于了解整个烧写的 过程。在板子上，可以通过下面的命令，查看 CPU勺信息：plaincat /proc/cpuinfo通过如下命令查看内存的信息：plaincat /pro

3、c/meminfonand flash 是需要分区的，每个分区中对应了 Android系统烧写包中不 同的image,比如：boot、system分区等。可以通过如下命令来查看 nand flash 的分区情况：plaincat /proc/mtd # 查看分区状况通常，nand flash包含了以下分区：开机动画：用于在开机或者升级过程中显示在屏幕上的内容。boot :用于Android系统的正常启动recovery :用于 Android系统进入recovery 模式下，参见本文后续介 绍。misc :用于保存BCB的内容，参见本文后续介绍。system :对应于Android系统的正常模

4、式下的/system目录。cache :用于不同模式之间的通信，参见本文后续介绍。user-data :用于Android应用数据的存放。nand flash上的分区可以按需要增减，这取决于不同的Android系统配置。不过它有可能在Android不同的模块中都有定义。同时，这些分区的可能在 Android不同的模块中都有配置，比如：内核、 bootloader。通过下面的命令查看nand flash的总大小：plaindmesg | grep NAND三种模式烧写的过程中，需要在三种模式下互相切换。确切的说，应该是三个操作 环境：bootloader、recovery 和 main syst

5、em 0bootloader主要用来屏蔽硬件的差异，类似于 PC中的BIOS,它的功能相对比较简单，内部提供了一些命令，比如：可以将 nand flash分区加载到内存、 运行内存中的程序、操作 SD卡等。Android中的booloader是uboot,位于源码的 uboot目录下。main system就是正常运行的Android操作系统，而recovery则是一个mini的Android系统，顾名思义，就是用来进行系统恢复相关的操作的，它的运 行规则和main system 一样，只是，它在启动时只加载 recovery服务，此服务用 于烧写Android系统。三者之间的关系如下图所示：

6、系统先启动到bootloader模式下，然后根据情况，启动到recovery或者 main system 模式下。bootloader板子启动时，在Putty控制台中接回车，可以进入uboot,输入help可 以查看其可用的命令。uboot的命令是可以自定义的，需要在 uboot源码中进行设 置。uboot下可以使用fastboot命令，进入fastboot模式下，可以使用PC与之 连接（此时，使用fastboot协议通信），进行Android系统的烧写工作。在uboot中，你可以更新uboot在内的所有系统模块。recoveryrecovery系统包含了内核和类似于根文件系统两部分，启动时仍

7、采用init进程和init.rc配置脚本，不同的是init.rc脚本比较简单，system目录中只存放了一些必备的工具。recovery 系统下，你能更新除uboot之外的所有Android系统模块。recovery 模式下， 只有个 recovery月艮务， 该务对应于 recovery 进 程，源码位置： bootablerecovery 。main systemmain system 是正常运行的 Android系统。通信Android板子每个时亥U只可以处于 bootloader 、recovery main system其中的一个模式中，烧写过程中，三个模式之间需要通信，比如： ma

8、in system通 知recovery烧写那个升级包。大致有三种方式可以用来通信：BCB寄存器和cache分区。BCBBCB (bootloader control block)可以用于 main system 传递数据给bootloader和recovery模式。BCB的内容存在于nand flash 的一个独立的分区， 可以在nand flash分区表中看到，分区的名称为 misc。通过BCB main system 可以通知bootloader启动到recovery 模式下， 同时也可以传递命令给recovery ,比如烧写哪个文件。recovery在烧写的过程中，会设置 BCB以确保

9、烧写成功前，一直会开机启动到recovery模式下，这样可以防止烧写过程中断电的情况。寄存器main system模式下，运行如下命令会重启，并进入 recovery 模式：(也可调用android_reboot 函数)plainreboot recoveryreboot命令实际上是系统调用，最终会调用到内核的kernel_restart 函数，该函数最终会设置某个寄存器的位置，然后执行重启操作。重启后，bootloader会检测到该寄存器的值，并根据其值，启动到 recovery模式 下。cache分区recovery 和 main system 模式下，者B会将 nand flash 的

10、cache 分区挂载 到cache目录从而实现这两种模式下的通信。比如： main system模式下，下载升 级包update.zip ,并将其路径设置到文件/cache/recovery/command 中，然后重启 至U recovery 模式下，recovery 进程会读取至U文件 /cache/recovery/command 中的 值，并执行系统升级工作。升级包通常升级包的名称为update.zip ,它包含了要升级的内容和升级脚本， 也就是说，整个升级的过程都由升级包本省控制。升级脚本解析对应的源码：META-INFcomgoogleandroidupdater-script 。

11、可用的命令列表可以参见 bootablerecoveryupdaterinstall.c 的函数 RegisterInstallFunctions() 。解析升级脚本采用语言 Edify ,源码位置：bootablerecoveryupdater 和 bootablerecoveryedify 。若想自己制作update.zip包，需要使用的以下三个文件：out/host/linux-x86/framework/signapk.jar build/target/product/security/testkey.pk8 build/target/product/security/testkey.

12、x509.pem 制作的过程：解压从源码中编译出来的update.zip。修改解压后的文件。重新压成包update.zip使用命令处理update.zip，该命令主要是最zip执行签名操作：java - Xmx1024m -jar signapk.jar -w testkey.x509.pem testkey.pk8 update.zip update_unsigned.zipupdate_unsigned.zip就是最终的升级包。启动流程启动流程大致如下：1. 开机后，启动到bootloader下，bootloader会作一些初始化的操作， 然后会从三个地方确定后面的动作：查找SD卡上指定的

13、文件：此种情况，主要用于，通过SD卡，升级系统。只要在SD卡中按照规则放置升级文件和相关的脚本，即可实现系统的升级。查找按键的状态：此种情况主要用于开机后进入bootloader或者recovery模式，按键也通常是硬件上的几个键按下的状态。获取BCB的内容：需要根据BCB的内容，来执行具体的操作，通常是进入 recovery 模式。若没有发现上述的三种信息，则会按照正常的启动流程，进入 main system 模式。2. 若需要通过SD卡升级，则会显示升级提示界面，并开始系统升级，完 成后，重启进入 main system 03. 若需要进入 recovery 模式，在 bootloader 模式下，会力口载 recovery 分区到内存，然后进入recovery模式下。recovery 会启动 recovery 进程，该进程会读取 /cache/recovery 分区中 的内容，决定具体的操作。若没有相关的配置，则进入控制台模式。4. 若需要进入main system模式，则会加载boot分区中的内容，然后进 入正常的启动流程。升级流程升级的流程大致如下：1. main system模式下，下载 update.zip