Firefly-RK3288 双系统启动的设计和实现

busybee · October 22, 2014, 2:57am

本帖最后由 busybee 于 2014-10-23 15:31 编辑

前言

如何在安卓系统里加入 Linux 系统，实现双系统的共存和切换呢？

安卓有所谓的急救(recovery)模式，急救模式所用到的映像是独立的内核和初始内存根文件系统(initramfs)，放在 recovery 分区里。这个 recovery 分区就是最好的放置 Linux 的地方。

分区

我们先来看看纯安卓的存储分区情况。分区信息在 parameter 文件里的 CMDLINE 行：

FIRMWARE_VER:4.4.2
MACHINE_MODEL:rk30sdk
MACHINE_ID:007
MANUFACTURER:RK30SDK
MAGIC: 0x5041524B
ATAG: 0x60000800
MACHINE: 3066
CHECK_MASK: 0x80
PWR_HLD: 0,0,A,0,1
#KERNEL_IMG: 0x62008000
#FDT_NAME: rk-kernel.dtb
#RECOVER_KEY: 1,1,0,20,0
CMDLINE:console=ttyFIQ0 androidboot.hardware=rk30board androidboot.console=ttyFIQ0 board.ap_has_alsa=0 init=/init initrd=0x62000000,0x00800000 mtdparts=rk29xxnand:0x00002000@0x00002000(uboot),0x00002000@0x00004000(misc),0x00008000@0x00006000(resource),0x00008000@0x0000e000(kernel),0x00010000@0x00016000(boot),0x00010000@0x00026000(recovery),0x0001a000@0x00036000(backup),0x00040000@0x00050000(cache),0x00002000@0x00090000(kpanic),0x00180000@0x00092000(system),0x00002000@0x00212000(metadata),0x00200000@0x00214000(userdata),0x00020000@0x00414000(radical_update),-@0x00434000(user)

CMDLINE 是传递到内核的命令行，参数 mtdparts 就含有分区信息，其格式是：

 0x00002000@0x00002000(uboot)
  大小         偏移     分区名称

单位是 512 字节（即传统磁盘的扇区大小）。

转换成表格比较直观些：

分区大小（字节）

分区名称

4M

uboot

4M

misc

16M

resource

16M

kernel

32M

boot

32M

recovery

52M

backup

128M

cache

4M

kpanic

768M

system

4M

metadata

1G

userdata

64M

radical_update

总容量-2152M

user

uboot ：是用来存放第二阶段(stage two) u-boot，开发板用的是 eMMC 分区，其 u-boot 不需要分阶段，所以此处没用上。
misc ：非常有用的一个分区，下面会介绍到，用来控制启动模式的。
resource ：存放内核的开机图片和设备树(Device Tree)信息。
kernel ：存放安卓的内核
boot : 存放安卓的正常系统启动的初始内存文件系统(initramfs)。注意，如果在 OTA 方式下， boot 分区跟 recovery 分区一样，含有内核和初始内存文件系统，此时 kernel 分区不作使用。
recovery : 存放安卓急救模式所使用到的内核和初始内存文件系统。
backup : RK 设计的用来存放备份固件的分区, Firefly-RK3288 没有用到。
cache : 安卓的缓存分区
kpanic : 安卓的 kernel panic 分区（？）
system : 安卓的系统分区（挂载于 /system ）
metadata : RK 的元数据分区，使用情况不详
userdata : 安卓的数据分区（挂载于 /data ）
radical_update : RK 的升级分区，使用情况不详
user : 安卓的内部存储分区（挂载于 /mnt/sdcard ）

我们需要增加一个名为 ‘linuxroot’ 的新分区，用来存放 Linux 的根文件系统。为了使分区保持兼容，我们选择了替换 radical_update 分区，容量给够 3G ：

1G

userdata

3136M

linuxroot

总容量-5224M

user

这样，修改后的 parameter 文件，其 CMDLINE 更改为：

CMDLINE:console=ttyFIQ0 androidboot.hardware=rk30board androidboot.console=ttyFIQ0 board.ap_has_alsa=0 root=/dev/block/mtd/by-name/linuxroot rw rootfstype=ext4 init=/sbin/init initrd=0x62000000,0x00800000 mtdparts=rk29xxnand:0x00002000@0x00002000(uboot),0x00002000@0x00004000(misc),0x00008000@0x00006000(resource),0x00008000@0x0000e000(kernel),0x00010000@0x00016000(boot),0x00010000@0x00026000(recovery),0x0001a000@0x00036000(backup),0x00040000@0x00050000(cache),0x00002000@0x00090000(kpanic),0x00180000@0x00092000(system),0x00002000@0x00212000(metadata),0x00200000@0x00214000(userdata),0x00620000@0x00414000(linuxroot),-@0x00a34000(user)

如何进入 Linux

接下来的事情是解决如何进入 Linux, 因为我们将 Linux 放在 recovery 分区，因此，问题等价于如何进入安卓的急救模式。以下有几种方式：

拔掉 USB 线，按住开发板的 recovery 键开机（无论是初次上电、重启或按 reset 键开机都可以）。这是临时性的切换，下次开机不按，还是会进入 Linux 。
在安卓系统的设置里选择恢复出厂设置。实际上，恢复出厂设备这个功能已被阉割了，重启后会进入 Linux。
Firefly-RK3288 在安卓系统的关机菜单（点底部工具栏的关机按钮进入）增加了一项切换系统的选择，非常人性化。当然，它是检测到 linuxroot 分区才会出现，也就是说单系统是不会出现的。
将 SDK 里的 rkst/Image/misc.img 刷进到 misc 分区。

2~4 项都是通过写 misc 分区，达到切换到 recovery，这里也即是 Linux 的目的。

用 hexdump 命令可以方便地查看 misc.img 的内容：

$ hexdump -C rkst/Image/misc.img
00000000  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00004000  62 6f 6f 74 2d 72 65 63  6f 76 65 72 79 00 00 00  |boot-recovery...|
00004010  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00004040  72 65 63 6f 76 65 72 79  0a 2d 2d 77 69 70 65 5f  |recovery.--wipe_|
00004050  61 6c 6c 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |all.............|
00004060  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
0000c000

可见，前 16K (0x4000) 字节都是 0，然后是一个 “boot-recovery” 命令，后面又跟着 “recovery”, “–wipe_all” 这些动作和参数。

启动加载器(bootloader, 这里是 u-boot)，会读出这个分区的内容，如果是 “boot-recovery”，则加载 recovery 分区。

第一次启动

虽然说去掉了安卓恢复出厂设置的功能，但初始设置还是不可缺少的。

我们在 Linux 的根文件系统里增加了一个标志文件 /firstboot 。当 Linux 启动，检测到此文件存在，便判断这是第一次启动，需要做以下安卓系统的初始化动作：

使用 resize2fs 扩展根文件系统，修正文件系统的容量信息
格式化 userdata 分区
格式化 cache 分区
格式化 metadata 分区
格式化 user 分区
删除标志文件 /firstboot
重启回安卓系统

实现细节在在 /etc/rc.local 里:

/usr/local/bin/mtd-by-name.sh

if [ -e /firstboot ]; then
    echo "======Expanding the rootfs..."
    resize2fs /dev/block/mtd/by-name/linuxroot
    if [ -e /dev/block/mtd/by-name/userdata ]; then
        echo "=======Formatting userdata(/data)..."
        mkfs.ext4 /dev/block/mtd/by-name/userdata

        echo "=======Formatting metadata(/metadata)..."
        mkfs.ext4 /dev/block/mtd/by-name/metadata

        echo "=======Formatting cache(/cache)..."
        mkfs.ext4 /dev/block/mtd/by-name/cache

        echo "=======Formatting user(/sdcard)..."
        mkfs.vfat /dev/block/mtd/by-name/user

        # reboot to android
        dd if=/dev/zero of=/dev/block/mtd/by-name/misc bs=16k count=3
        rm -f /firstboot
        sync
        reboot
    fi
    rm -f /firstboot
fi

如何从 Linux 切换回 Android

很简单，写个脚本将 misc 分区清空，然后重启即可：

sudo dd if=/dev/zero of=/dev/block/mtd/by-name/misc bs=16k count=3
sudo reboot

/usr/local/bin/b2android.sh 脚本正是干这事的。

jpchen · October 22, 2014, 9:06am

哇~~~长见识了

connet · November 6, 2014, 4:42am

android 下mtd 分区可以直接 dd 写？ linux 的 flash 操作貌似都要先 flash_erase，然后才能写

sunlh · May 8, 2015, 8:30am

請問如此的 Linux 是使用原先安卓的同一個內核嘛?

busybee · May 13, 2015, 1:59am

两个系统所使用的内核，源码相同，内核配置有所不同，因此不是用同一个内核。

cjr198300 · December 2, 2015, 1:59pm

请教版主，双系统中ubuntu的kernel如何才能更新呢？

guoke5 · September 14, 2016, 6:25am

见长识了，自己晚上回去尝试下

dreamsong2046 · October 12, 2016, 3:28pm

请教版主：
两个系统所使用的内核，源码相同，内核配置有所不同，因此不是用同一个内核。
—》这个如何做

magic8421 · November 2, 2016, 3:29am

菜鸟求助》》刷linux内核应该刷到哪个分区里面呢？。。。

mtdparts=rk29xxnand:0x00002000@0x00002000(uboot),0x00002000@0x00004000(misc),0x00008000@0x00006000(resource),0x00008000@0x0000e000(kernel),0x00010000@0x00016000(boot),0x00010000@0x00026000(recovery),0x0001a000@0x00036000(backup),0x00040000@0x00050000(cache),0x00002000@0x00090000(kpanic),0x00300000@0x00092000(system),0x00008000@0x00392000(metadata),0x00002000@0x0039A000(baseparamer),0x00200000@0x0039C000(userdata),0x00620000@0x0059C000(linuxroot),-@0x00BBC000(user)

busybee · November 2, 2016, 7:29am

安卓有所谓的急救(recovery)模式，急救模式所用到的映像是独立的内核和初始内存根文件系统(initramfs)，放在 recovery 分区里。这个 recovery 分区就是最好的放置 Linux 的地方。

(linux kernel + initrd) --合成–> linux-boot.img --烧写–> recovery 分区

orbbec-wmy · February 20, 2017, 3:15am

问题请教：android进入linux你提供了四个方法，关于这一点Firefly-RK3288 在安卓系统的关机菜单（点底部工具栏的关机按钮进入）增加了一项切换系统的选择，非常人性化。当然，它是检测到 linuxroot 分区才会出现，也就是说单系统是不会出现的。请问这部分代码已经集成到firefly提供的android代码中了吗比如百度网盘上的4.4的代码？