Android雙系統實現

時間 2019-11-09

標籤 android 系統實現欄目 Android 简体版

原文原文鏈接

1. 前言：node

刷機，彷佛是安卓手機用戶的一項專利，但是，會刷機的用戶通常都是喜新厭舊的角色。python

一個系統用久了。就想換到還有一個系統。或者認爲沒有原來的好，或者又認爲要換回去。這樣又要重刷。linux

但是刷來刷去都麻煩啊，並且每次刷機也不是沒有風險的，一不當心就可能形成關鍵數據的丟失。android

沒有解決的方法嗎?shell

有。雙系統！ubuntu

甚至三系統，四系統！windows

！微信

本文就是解決問題的，並且用本文中的方法，全然可以實現一鍵安裝，一鍵卸載系統的功能。把系統的安裝和卸載變成apk的安裝和卸載同樣簡單。網絡

（說明下，如下的方法以三星i93xx系列的手機爲例的）async

2. 先來簡介下安卓系統的啓動過程：

在手機上電時，最早運行的集成到CPU芯片上的一段rom裏的程序

這段程序負責載入nand flash或者sd卡上的引導程序，引導程序通常來說都是uboot

uboot會完畢一些設備的初始化，這裏很是重要的部分就是nand flash，以便將linux內核載入讀到內存裏並執行。

載入的內核依據狀況，有多是boot分區裏的內核。也有多是recovery分區裏的內核。

內核跑起來以後，首先會掛載ramdisk到"/"根文件夾，而後運行/init建立第一個進程

init讀取/init.rc，進行進一步的初始化。完畢如建立文件夾。設置權限，掛載data,system,cache分區。啓動一系列的service。包含重要的zygote進程

zygote進程又會建立system_server進程以完畢進一步的初始化工做，並載入一系列的apk進程。

3. 接下來看下，一個安卓系統所需的分區：

一個uboot分區，負責引導內核

一個內核分區

一個system分區，用於存放安卓的系統程序和文件

一個data分區。用於存放系統的數據，apk程序。以及apk程序的數據等等。

一個cache分區。通常用於升級之用，用於保存ota升級包，升級日誌等等。

4. 再按下來看下雙系統的實現方案：

4.1 內核的引導問題

這是一個比較頭痛的問題。上面講到。內核是由uboot經過boot分區或者recovery分區載入進來的

假設還要載入其餘分區的內核。就要考慮改動uboot的配置參數或者代碼了

uboot的代碼咱們確定是沒有的，

儘管通常來說uboot的配置參數每每也是保存在某個分區裏的。但通常都是加密的，因此也改不了。

因此咱們僅僅能考慮利用己有的分區了。

最簡單的方法就是覆蓋boot分區，將第二個安卓的boot.img寫到boot分區，

而後寫一個apk，當要啓動哪一個系統時，就把哪一個系統的boot.img寫到boot分區。

這樣的方式的缺點是切換麻煩，每次切換都要先啓動當中的一個系統，而後執行apk進行切換。

而後，咱們把貪婪的目光瞄向了recovery分區。

你們知道，recovery分區通常在系統升級或者恢復出廠設置的時候纔會用到。因此咱們考慮對recovery分區進行下手。

最簡單的方法是把第二個安卓系統boot.img放到recovery分區裏，這樣可以實現觸發進recovery來引導第二個安卓系統了。

固然。也可以在recovery分區裏再放一個定製的uboot，從而實現更加靈活的載入方式。如可以顯示引導菜單等等，再如從SD卡里載入內核等等。

但是這仍是要有uboot的源代碼才行。

固然，在使用recovery分區以前，要對recovery分區做下備份。

使用recovery分區做爲第二個系統的linux引導分區還有個優勢就是通常手機都有開機進recovery的快捷鍵。

如三星的手機一般是在開機時同一時候按下:音量加,HOME,POWER三個按鍵就可以進recovery.

從而實現方便的系統切換。

4.2 system,data分區的建立問題：

攻克了引導的問題。再來看下system和data分區的建立問題。

因爲cache分區僅僅在升級的時候會用到，因此兩個系統可以共用，不用再建立了。

1)又一次分區法:

也就是爲每個系統創建不一樣的分區，這樣的方法需要對存儲空間進行又一次劃分。顯然比較麻煩，風險也比較高。可行性比較低。

2)使用虛擬磁盤的方案

你們必定對ubuntu能夠在windows下直接安裝的方式印象十分深入

實際上ubuntu能夠在不又一次分區的狀況下實現安裝真是利用的虛擬磁盤實現的。

相對於第一種方案。避免了又一次分區的麻煩。

虛擬磁盤是linux下很是早內核就已經支持了，是很是成熟的技術了。

因此這裏虛擬磁盤是最好的選擇，並且藉助於虛擬磁盤。咱們不只可以實現雙系統，還可以實現三系統。四系統，這全然取決於存儲空間。

5. 理論講清楚了，接下來，看下詳細怎樣幹吧。

首先，咱們要建立一個system虛擬磁盤，這裏有兩種方法：

一種是從img直接生成虛擬磁盤，還有一種方法是要將一個ota升級包中的system分區寫到虛擬磁盤中。

第一種方法比較簡單，僅僅要運行一條命令就能夠：

simg2img system.img system.disk

simg2img可以在編譯完的out/host/linux-x86/bin/文件夾下找到

6.5 假設你拿到的是一個zip格式的ota升級包，內容相似圖中所看到的：

那麼製做system虛擬磁盤就稍微有些麻煩了，看下怎樣製做：

需要改動壓縮包的META-INF\com\google\android文件夾下的update-script腳本

1）去除format和mount /system分區的腳本

format("ext4", "EMMC", "/dev/block/mmcblk0p9", "0", "/system");
mount("ext4", "EMMC", "/dev/block/mmcblk0p9", "/system");

2）去除寫boot.img和data分區的腳本

package_extract_file("boot.img", "/dev/block/mmcblk0p5");

這裏要千萬當心，必定要把boot.img的寫操做去掉

總之。去除一卻和system分區無關的操做，去除/system分區的格式化操做和掛載操做

這裏必定要當心+細心。

3）接下來將解壓出來的ota升級包又一次打包成zip文件

4）而後進入recovery進行進一步的操做（這裏recovery最好是第三方的recovery。如cm的recovery，命令比較豐富，比較好操做）

5）用usb鏈接手機，進入recovery後，adb會本身主動鏈接到recovery，而後依次運行例如如下命令：

在運行如下的腳本以前請確認你的手機可以在shell中獲取系統權限

將升級腳本運行程序傳到手機的/data/local/tmp文件夾，update-binary在升級包裏的META-INF\com\google\android文件夾，和updater-script同一個文件夾。

adb push update-binary /data/local/tmp

將改動過update-script的ota升級包傳到手機的對應文件夾

adb push ota.zip /data/local/tmp

切換到root權限

adb shell
su

建立一個800M大小的虛擬磁盤

cd /data/local/tmp
dd if=/dev/zero of=system.disk bs=1024 count=819200

loop虛擬磁盤system.disk

busybox losetup /dev/block/loop7 system.disk

對虛擬磁盤進行格式化

busybox mkfs.ext2 /dev/block/loop7

掛載虛擬磁盤到/system文件夾

busybox mount -o loop -t ext4 /dev/block/loop7 /system

改動update-binary爲可運行

chmod 777 update-binary

開始運行update-script腳本，把ota升級包安裝到/system文件夾

./update-binary 2 0 ota.zip

卸載system虛擬磁盤

umount /system
busybox losetup -d /dev/block/loop7

退出系統權限

exit

退出adb shell

exit

從手機上將system.disk傳到PC：

adb pull /data/local/tmp/system.disk

這樣，一個燒餅--system虛擬磁盤就作好了:)。

7. 接下來看下怎樣去建立一個ext4格式的data虛擬磁盤

dd if=/dev/zero of=data.disk bs=1024 count=30720
 
busybox losetup /dev/loop0 data.disk
 
mkfs.ext4 -m 1 -v /dev/block/loop7

8. 接下來看下怎樣去掛載虛擬磁盤

1）先要對boot.img動手術。先要對其解壓，網絡上應該有解壓的工具。但是我通常都喜歡本身寫一些小工具來完畢一些簡單的任務，一來加深認識。二來也方便功能的擴展。

因此，這裏就用python寫了個解壓的程序：

unpack.py
"""
    unsigned char magic[BOOT_MAGIC_SIZE];
    unsigned kernel_size;  /* size in bytes */
    unsigned kernel_addr;  /* physical load addr */
    unsigned ramdisk_size; /* size in bytes */
    unsigned ramdisk_addr; /* physical load addr */
    unsigned second_size;  /* size in bytes */
    unsigned second_addr;  /* physical load addr */
    unsigned tags_addr;    /* physical addr for kernel tags */
    unsigned page_size;    /* flash page size we assume */
    unsigned unused[2];    /* future expansion: should be 0 */
    unsigned char name[BOOT_NAME_SIZE]; /* asciiz product name */
    unsigned char cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
    unsigned id[8]; /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
"""
import sys
import struct
import subprocess
BOOT_MAGIC_SIZE = 8
BOOT_NAME_SIZE = 16
BOOT_ARGS_SIZE = 512
boot_img = None
kernel_img = None
ramdisk_img = None
ramdisk_cpio = None
ramdisk_out = None
if len(sys.argv) >= 2:
    boot_img = sys.argv[1]
else:
    boot_img = 'boot.img'
if len(sys.argv) >= 3:
    kernel_img = sys.argv[2]
else:
    kernel_img = 'kernel.img'
if len(sys.argv) >= 4:
    ramdisk_img = sys.argv[3]
else:
    ramdisk_img = 'ramdisk.img'
if len(sys.argv) >= 5:
    ramdisk_cpio = sys.argv[4]
else:
    ramdisk_cpio = 'ramdisk-m.cpio'
if len(sys.argv) >= 6:
    ramdisk_out = sys.argv[5]
else:
    ramdisk_out = 'ramdisk'
f = open(boot_img,'rb')
magic = f.read(BOOT_MAGIC_SIZE)
kernel_size = f.read(4)
kernel_size = struct.unpack('I',kernel_size)[0]
print kernel_size
kernel_addr = f.read(4)
kernel_addr = struct.unpack('I',kernel_addr)[0]
print "0x%x"%(kernel_addr,)
ramdisk_size = f.read(4)
ramdisk_size = struct.unpack('I',ramdisk_size)[0]
print ramdisk_size
ramdisk_addr = f.read(4)
ramdisk_addr = struct.unpack('I',ramdisk_addr)[0]
print "0x%x"%(ramdisk_addr,)
second_size = f.read(4)
second_size = struct.unpack('I',second_size)[0]
print second_size
second_addr = f.read(4)
second_addr = struct.unpack('I',second_addr)[0]
print "0x%x"%(second_addr,)
"""
    unsigned tags_addr;    /* physical addr for kernel tags */
    unsigned page_size;    /* flash page size we assume */
    unsigned unused[2];    /* future expansion: should be 0 */
"""
f.seek(BOOT_MAGIC_SIZE + 3*2*4 + 4+4+4*2)
"""
    unsigned char name[BOOT_NAME_SIZE]; /* asciiz product name */
    unsigned char cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
"""    
name = f.read(BOOT_NAME_SIZE)
print name
cmdline = f.read(BOOT_ARGS_SIZE)
print cmdline
page_size = 2048
f.seek(2048)
data = f.read(kernel_size)
with open(kernel_img,'wb') as ff:
    ff.write(data)
           
ramdisk_offset = 2048 + (kernel_size+page_size-1)/page_size*page_size
print 'ramdisk_offset:',ramdisk_offset
f.seek(ramdisk_offset)
data = f.read(ramdisk_size)
with open(ramdisk_img,'wb') as ff:
    ff.write(data)
cmd = 'gzip -d -r  < %s  >%s'%(ramdisk_img,ramdisk_cpio)
subprocess.check_output(cmd,shell=True)
cmd = 'mkdir %(ramdisk)s;cd %(ramdisk)s;cpio -i < ../ramdisk-m.cpio'%{'ramdisk':ramdisk_out}
subprocess.check_output(cmd,shell=True)

這個程序會從boot.img中提取出kernel.img和ramdisk.img。並且默認將zip格式的ramdisk.img解壓到ramdisk文件夾

2）改動fstab.smdk4x12

原內容：

# Android fstab file.
#<src>                  <mnt_point>         <type>    <mnt_flags and options>                               <fs_mgr_flags>
# The filesystem that contains the filesystem checker binary (typically /system) cannot
# specify MF_CHECK, and must come before any filesystems that do specify MF_CHECK
/dev/block/mmcblk0p9    /system             ext4      ro,errors=panic                                                                   wait
/dev/block/mmcblk0p3    /efs                ext4      nosuid,nodev,noatime,noauto_da_alloc,discard,journal_async_commit,errors=panic    wait,check
/dev/block/mmcblk0p8    /cache              ext4      nosuid,nodev,noatime,noauto_da_alloc,discard,journal_async_commit,errors=panic    wait,check
# data partition must be located at the bottom for supporting device encryption
/dev/block/mmcblk0p12   /data               ext4      nosuid,nodev,noatime,noauto_da_alloc,discard,journal_async_commit,errors=panic    wait,check,encryptable=footer
# VOLD
/devices/platform/s3c-sdhci.2/mmc_host/mmc1/ /storage/extSdCard      vfat        default     voldmanaged=sdcard:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveA      vfat        default     voldmanaged=sda:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveB      vfat        default     voldmanaged=sdb:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveC      vfat        default     voldmanaged=sdc:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveD      vfat        default     voldmanaged=sdd:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveE      vfat        default     voldmanaged=sde:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveF      vfat        default     voldmanaged=sdf:auto

改動後的內容：

# Android fstab file.
#<src>                  <mnt_point>         <type>    <mnt_flags and options>                               <fs_mgr_flags>
# The filesystem that contains the filesystem checker binary (typically /system) cannot
# specify MF_CHECK, and must come before any filesystems that do specify MF_CHECK
/dev/block/mmcblk0p3    /efs                ext4      nosuid,nodev,noatime,noauto_da_alloc,discard,journal_async_commit,errors=panic    wait,check
/dev/block/mmcblk0p8    /cache              ext4      nosuid,nodev,noatime,noauto_da_alloc,discard,journal_async_commit,errors=panic    wait,check
# data partition must be located at the bottom for supporting device encryption
/dev/block/mmcblk0p12   /dat               ext4      nosuid,nodev,noatime,noauto_da_alloc,discard,journal_async_commit,errors=panic    wait,check,encryptable=footer
# VOLD
/devices/platform/s3c-sdhci.2/mmc_host/mmc1/ /storage/extSdCard      vfat        default     voldmanaged=sdcard:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveA      vfat        default     voldmanaged=sda:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveB      vfat        default     voldmanaged=sdb:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveC      vfat        default     voldmanaged=sdc:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveD      vfat        default     voldmanaged=sdd:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveE      vfat        default     voldmanaged=sde:auto
/devices/platform/s5p-ehci/usb1                 /storage/UsbDriveF      vfat        default     voldmanaged=sdf:auto

這裏主要是刪除了system分區的掛載，並且把data分區由原來的掛載到dat改成掛載到/dat文件夾

因爲這裏咱們實際上要掛載的是虛擬磁盤

3）init.rc中：

改動on init：

在

mkdir /system

後面加上：

mkdir /dat

4）init.smdk4x12.rc中，改動on fs

在

mount_all /fstab.smdk4x12

後面加上：