鋒影
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一．系統的引導啟動
1.1系統的引導啟動
https://javigon.com/2012/08/24/from-poweron-to-android-the-boot-sequence/
通常，引導裝置的塊0包含着主引導記錄(MasterBoot Record MRB)，這個塊包含着裝置分區表（partition table）的資訊。
當裝置加電啟動的時候，第一個階段的bootloader放在特定的塊上，該階段執行後會找到下個階段的bootloader，該過程可以了解為使用了低層的位址塊的，即這些位址塊用的是寫死，找到它的時候是采用直接的實體塊的，而不是分區，即bootloader和核心的定位是在分區表（partition table）之外的。
使用dd, fdisk, fastboot可以生成MRB和partitiontable，燒寫核心和ramdisk。Fdisk和fastboot比dd要更友好和快速。ODROID-A4的分區表如下：
當系統啟動的時候，處理器會從一個指定的地方讀取并執行代碼，這個位址通常是内部ROM，它初始化闆上的部件，并引導裝置，有的平台是一小段稱之為BL0的代碼，不同的處理器和開發闆有不同。
如果bootloader的第一步執行的時候，比如BL1，它會被複制到内部的RAM中，初始化時鐘，SDRAM，加載剩餘的bootloader(BL2),不同的平台都類似，如下圖所示：
在bootloader（BL0 BL1 BL2）初始化闆上的裝置後，将kernel加載進RAM中。
1.2 引導方式執行個體1
Uboot啟動以後的一種引導方式，僅做參考（作者，圍補）：
setenv loadaddr 0x10800000
setenv bootargs_base 'setenvbootargsconsole=ttymxc0,115200'
setenv bootargs_mmc 'setenvbootargs${bootargs} root=/dev/mmcblk0p1 rootwait rwvideo=mxcfb1:dev=ldb,LDB-XGA,if=RGB666video=mxcfb0:dev=hdmi,[email protected],if=RGB24ip=dhcp'
setenv bootcmd_mmc 'run bootargs_base bootargs_mmc;mmcdev 1;mmc read ${loadaddr} 0x800 0x2000;bootm'
setenv bootcmd 'run bootcmd_mmc'
saveenv
run bootcmd
rw是聲明啟動權限，即以讀寫方式啟動；rootwait是指等待裝置/dev/mmcblk0p1裝置就緒後才嘗試挂載rootfs。如果沒有此參數，linux核心啟動時可能會在儲存設備尚未就緒是就嘗試挂載rootfs，此時肯定挂載失敗，那麼啟動也就失敗了。
mmc dev 1，意思是将dev 1設定為目前裝置
mmc read0x10800000 0x800 0x2000即将儲存設備上從塊号0x800開始的0x2000個存儲塊的東西拷貝到記憶體0x10800000開始的空間内。
1.3引導方式執行個體2
http://blog.csdn.net/u014645605/article/details/52061034
sprd：
Boot1：u-boot-spl-16k.bin
Boot2：u-boot.bin
RPMB：未使用（指紋相關）
UDA：剩餘的燒寫檔案
高通：
BOOT1：bootloader
BOOT2：boot.img
RPMB:未用（指紋相關）
UDA:剩餘檔案
1.4引導執行個體3
下圖為exynos4412的啟動流程：
二EMMC分區
http://blog.sina.com.cn/s/blog_5c401a150101jcos.html
大家所最為熟知的分區方式同時也是最主流的主要有兩種：MBR（Master Boot Record）和GPT（GUID PartitionTable）。前者應用于絕大多數使用BIOS引導的PC裝置（蘋果使用EFI的方式），而後者主要是針對MBR的一些缺點進行了改進同時還可以相容MBR并且支援2TB以上的存儲（MBR不支援2TB以上的儲存設備）。
Android 2.x.x 版本上使用的是MBR，4.0版本以後就是使用的GPT分區方式。注意，不管是MBR還是GPT，他們的分區都是指“邏輯上”的！！！即通過軟體實作的，檔案系統級别的。而我現在要說明的是eMMC本身自己的分區，即實體上的，不是通過軟體就能實作的分區。
EMMC的分區有一些是AP不能修改的（如BOOT1、BOOT2和RPMB分區），有一些是可以通過特定的指令和寄存器就可以修改的（如Enhanced Partition和GPAP）。
1.BOOT Area Partition
2.BOOT Area Partition
3.RPMB
4.User Data Area
5.Vender private area
2.1Boot 1 & Boot 2
這兩個分區是由廠家在生産過程中配置好了的，并且其大小是不能由AP進行配置的，當然，如果你的公司夠牛，量足夠大，并且也有這個需求的時候可以去要求廠家重新配置此區域大小，給你專門供貨。
Boot 1 和Boot 2這兩個區域在存儲的穩定性、可靠性及擦除次數上都遠比UDA要好（至于原因請往後看），是以很多chipset上都會使用這兩個區域來存放一下關鍵資料，如boot image，default配置參數等等。當然不同的chipset的配置方法也不盡相同。這個可以找chipset的工程師詢問。據筆者所知：以大陸市占最大的兩家chipset為例，MTK使用UDA來存放boot data，而使用boot area來存放配置參數；Qualcomm則使用Boot 1來存放boot data，boot 2來存放配置參數。
另外，不同的eMMC版本一般對Boot area和RPMB的容量大小需求也不同，如下作一個簡單的參考：
2.2RPMB
RPMB是Replay Protected Memory Block的縮寫，他的存在目的是用來給系統存放一些特殊的、需要進行通路授權的資料；他的請求及回應類型如下所：
據筆者所知，目前大陸的手機及平闆廠商還沒有一家使用到此區域的。
2.3UDA
User Data Area就是AP及使用者可以進行讀寫存儲的區域，通常其大小為整塊EMMC表示大小的93%左右，即4GB的eMMC UDA的區域隻有4GB*93%=3809MB。
之前說的BOOT1&2、RPMB和UDA區域我們都可以認為他們在實體上是獨立的（當然都是存在于同一塊die上）。即他們各自的實體起始位址都是0x0。這個在出廠的時候就會設定完成。下面我們就來說兩種可以在實體上進行獨立分區的方式：
a） GPAP
GPAP即General Purpose Area Partitions，eMMC的spec上定義每個eMMC最多可以通過配置寄存器來定義4個GPAP：
GPAP配置定義完成之後每一個GPAP的起始位址都為0x0；即可以相應地将其認為是獨立的一塊區域。隻是在存放資料的時候會需要從新根據他的起始位址進行計算然後再存儲資料。這樣必然會增加一定的工作量；據筆者所知，目前大陸的手機及平闆幾乎沒有用到這個功能。都是使用一整塊的UDA，然後通過檔案系統去進行邏輯上的分區使用。
我想肯定會有讀者想問那這個功能到底有什麼用呢？我想說eMMC是一個通過的儲存設備，并不止是為手機和平闆使用。當一個裝置有多個CPU的時候并且他們的功能還不同時，這個時候使用GPAP這個功能就非常友善了。
b） Enhanced Partition
Enhanced Partition這也是一個在手機及平闆上使用較少的功能。為什麼通過配置原本的UDA就可以變成“Enhanced”的呢？既然這麼有用，為什麼不将整個UDA配置成為”Enhanced”的呢？别着急，我來一一作答。
我們知道eMMC隻是指他的接口标準，而他真正的存儲媒體還是NAND Flash,而NAND又分為SLC、MLC和TLC（詳細差別請參考我之前的文章），他們的穩定性、可靠性和擦除次數又有很大差別，當然中國廠商最關心的成本也相差很大；目前市場上主流的eMMC還是以MLC的NAND存儲媒體為主，而TLC的eMMC也在逐漸的增加。其中以Samsung的TLC的emmc最為成熟市占率也最高。我們這裡先以MLC的EMMC來進行介紹：
以現在市面上最先進的NAND制程20nm的MLC為例，擦除次數大概在3000~5000cycle。而SLC的擦除次數則在25000~40000cycle。很明顯SLC要比MLC性能更好，資料存儲更穩定。
而我們這裡介紹的Enhanced Partition的主要功能就是将MLC配置成為SLC。現在大家明白他為什麼被稱之為“Enhanced”的了！是相對于MLC（也就是default storage media）來說的。
當然，從MLC配置為SLC不是沒有代價的，這個代價自然就是容量變小，會變多小呢？容量隻有原來的一半！！！原本1GB的MLC通過配置成SLC就隻剩下512MB了，你說誰會願意這樣去大容量地轉換呢？
據筆者所知，目前使用過這個功能的就隻有台灣的HTC，他們是用來存儲boot data。另外，大陸也有一家大廠正在嘗試使用Enhanced Partition來做為swap虛拟記憶體使用。
2.4 Vender Private Area
在eMMC裡面除了AP能操作（即可識别并且可以通過位址進行通路）的boot 1&2、RPMB和UDA之外，其實還有一小部分區域是AP看不見也不能進行操作的。這部分區域是由生産廠家預留的，他主要是用來存放這樣一些内容： eMMC的FW（想知道是什麼請參考我之前的文章），eMMC在boot的時候的code，FTL(Flash Transilation Layer)以及在廠家生産過程中産生的壞塊等等。
PS: 不是所有廠家的eMMC都支援Enhanced Partition這個功能，但是隻要這個eMMC是支援這個功能的那麼他的BOOT Area和RPMB就必須就Enhanced storage media。
三.制作EXT4檔案系統
http://blog.csdn.net/zuoyioo7/article/details/74529255
使用者目錄下建立目錄rootfs_tmp檔案，用于臨時挂載檔案系統：
mkdir -p rootfs_tmp
制作一個128M(128x1024=131072)的ext4空白檔案：
dd if=/dev/zero of=rootfs.ext4 bs=1024 count=131072
再将建立的rootfs.ext4檔案格式化為ext4格式：
sudo mkfs.ext4 rootfs.ext4
将rootfs.ext4檔案挂載到前面我們建立的臨時目錄rootfs_tmp，注意這裡我們要使用mount –o loop的屬性，表示我們要把rootfs.ext4當作硬碟分區挂載到rootfs_tmp：
sudo mount -o loop rootfs.ext4 ./rootfs_tmp
給rootfs.ext4填充内容了。執行如下指令拷貝檔案系統内容：
cd./rootfs_tmp
cp -avrf../busybox_rootfs
#:fdisk 2 3 0x100000:4000000 4100000:0x2f200000 33300000:0
燒寫核心
#:tftp 48000000 uImage
#:mmc write 48000000 0x800 0x3000 //寫入的位址是實體上的位址
0x48000000：源資料位址
0x800：要寫入的位置（機關是扇區，十進制512）
0x3000：要寫入的資料長度（機關是扇區，十進制512）
在上文中已經制作了EXT4根檔案系統rootfs.ext4，下面就燒寫到eMMC中去，
#:tftp 48000000 rootfs.ext4
#:mmc write 48000000 20800 0x32000
#:setenv bootargs root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 console=ttySAC0,115200
root：根檔案系統所在裝置檔案的名稱
rootfstype：根檔案系統的類型
console：控制台，ttySAC0，uart0控制器
4.2fdisk分區EMMC操作
http://blog.chinaunix.net/uid-20698826-id-5767254.html
Emmc在/dev下的裝置檔案是mmcblk0，用fdisk對emmc進行分區；
4.2.1、對emmc進行分區
# fdisk /dev/mmcblk0
Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI, OSF or GPTdisklabel
Building a new DOS disklabel. Changes will remain in memory only,
until you decide to write them. After that the previous content
won't be recoverable.
The number of cylinders for this disk is set to 238592.
There is nothing wrong with that, but this is larger than 1024,
and could in certain setups cause problems with:
1) software that runs at boot time (e.g., old versions of LILO)
2) booting and partitioning software from other OSs
(e.g., DOS FDISK, OS/2 FDISK)
Command (m for help):
4.2.2、使用m指令，擷取fdisk使用幫助
Command (m for help): m
Command Action
a toggle a bootable flag
b edit bsd disklabel
c toggle the dos compatibility flag
d delete a partition
l list known partition types
n add a new partition
o create a new empty DOS partition table
p print the partition table
q quit without saving changes
s create a new empty Sun disklabel
t change a partition's system id
u change display/entry units
v verify the partition table
w write table to disk and exit
x extra functionality (experts only)
Command (m for help):
4.2.3、使用n指令，添加一個新的分區
Command (m for help): n
Command action
e extended
p primary partition (1-4)
選擇p，添加主分區
4.2.4、選擇分區号，選擇1,
Partition number (1-4): 1 // 選擇分區号
First cylinder (1-238592, default 1): Using default value 1 // 選擇分區的第一個柱面，選擇1
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-238592, default 238592): Usingdefault value 238592 // 選擇最後一個柱面
可以使用同樣的方式添加第二、第三等分區。
4.2.5、是用p指令，顯示分區資訊
Command (m for help): p
Disk /dev/mmcblk0: 7818 MB, 7818182656 bytes
4 heads, 16 sectors/track, 238592 cylinders
Units = cylinders of 64 * 512 = 32768 bytes
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/mmcblk0p1 1 238592 7634936 83 Linux
4.2.6、使用t指令，設定分區格式
Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list codes): l
0 Empty 1b Hidden Win95 FAT32 9f BSD/OS
1 FAT12 1c Hidden W95 FAT32 (LBA) a0 Thinkpad hibernation
4 FAT16 <32M 1e Hidden W95 FAT16 (LBA) a5 FreeBSD
5 Extended 3c Part.Magic recovery a6 OpenBSD
6 FAT16 41 PPC PReP Boot a8 Darwin UFS
7 HPFS/NTFS 42 SFS a9 NetBSD
a OS/2 Boot Manager 63 GNU HURD or SysV ab Darwin boot
b Win95 FAT32 80 Old Minix b7 BSDI fs
c Win95 FAT32 (LBA) 81 Minix / old Linux b8 BSDI swap
e Win95 FAT16 (LBA) 82 Linux swap be Solaris boot
f Win95 Ext'd (LBA) 83 Linux eb BeOS fs
11 Hidden FAT12 84 OS/2 hidden C: drive ee EFI GPT
12 Compaq diagnostics 85 Linux extended ef EFI (FAT-12/16/32)
14 Hidden FAT16 <32M 86 NTFS volume set f0 Linux/PA-RISC boot
16 Hidden FAT16 87 NTFS volume set f2 DOS secondary
17 Hidden HPFS/NTFS 8e Linux LVM fd Linux raid autodetect
Hex code (type L to list codes): 83
4.2.7、使用w指令，儲存配置
Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table
4.2.8、使用對應檔案系統工具對分析進行格式化
# mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p1
mke2fs 1.41.11 (14-Mar-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
477664 inodes, 1908734 blocks
95436 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=1954545664
59 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8096 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks):
done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
This filesystem will be automatically checked every 24 mounts or
180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.