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Android雙系統實現

阿新 • • 發佈：2019-01-03

1. 前言：

刷機，似乎是安卓手機使用者的一項專利，但是，會刷機的使用者一般都是喜新厭舊的角色，

一個系統用久了，就想換到另一個系統，或者覺得沒有原來的好，或者又覺得要換回去，這樣又要重刷。

但是刷來刷去都麻煩啊，並且每次刷機也不是沒有風險的，一不小心就可能造成重要資料的丟失。

沒有解決辦法嗎?有！雙系統！甚至三系統，四系統！！

本文就是解決這個問題的，並且用本文中的方法，完全可以實現一鍵安裝，一鍵解除安裝系統的功能，把系統的安裝和解除安裝變成apk的安裝和解除安裝一樣簡單。

（說明下，下面的方法以三星i93xx系列的手機為例的）

2. 先來簡單介紹下安卓系統的啟動過程：

在手機上電時，最先執行的整合到CPU晶片上的一段rom裡的程式

這段程式負責載入nand flash或者sd卡上的載入程式，載入程式一般來講都是uboot

uboot會完成一些裝置的初始化，這裡很重要的部分就是nand flash，以便將linux核心載入讀到記憶體裡並執行。

載入的核心根據情況，有可能是boot分割槽裡的核心，也有可能是recovery分割槽裡的核心。

核心跑起來之後，首先會掛載ramdisk到"/"根目錄，然後執行/init建立第一個程序

init讀取/init.rc，進行進一步的初始化，完成如建立目錄，設定許可權，掛載data,system,cache分割槽，啟動一系列的service，包括重要的zygote程序

zygote程序又會建立system_server程序以完成進一步的初始化工作，並載入一系列的apk程序。

3. 接下來看下，一個安卓系統所需的分割槽：

一個uboot分割槽，負責引導核心

一個核心分割槽

一個system分割槽，用於存放安卓的系統程式和檔案

一個data分割槽，用於存放系統的資料，apk程式，以及apk程式的資料等等。

一個cache分割槽，一般用於升級之用，用於儲存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 核心的引導問題

這是一個比較頭痛的問題，上面講到，核心是由uboot通過boot分割槽或者recovery分割槽載入進來的

如果還要載入其它分割槽的核心，就要考慮修改uboot的配置引數或者程式碼了

uboot的程式碼我們肯定是沒有 的，

雖然一般來講uboot的配置引數往往也是儲存在某個分割槽裡的，但一般都是加密的，所以也改不了。

所以我們只能考慮利用己有的分割槽了。

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

然後寫一個apk，當要啟動哪個系統時，就把哪個系統的boot.img寫到boot分割槽。

這種方式的缺點是切換麻煩，每次切換都要先啟動其中的一個系統，然後執行apk進行切換。

然後，我們把貪婪的目光瞄向了recovery分割槽。 

大家知道，recovery分割槽一般在系統升級或者恢復出廠設定的時候才會用到，所以我們考慮對recovery分割槽進行下手。

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

當然，也可以在recovery分割槽裡再放一個定製的uboot，從而實現更加靈活的載入方式，如可以顯示引導選單等等，再如從SD卡里載入核心等等。

但是這還是要有uboot的原始碼才行。

當然，在使用recovery分割槽之前，要對recovery分割槽作下備份。

使用recovery分割槽作為第二個系統的linux引導分割槽還有個好處就是一般手機都有開機進recovery的快捷鍵，

如三星的手機一般是在開機時同時按下: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分割槽的建立問題：

解決了引導的問題，再來看下system和data分割槽的建立問題。

因為cache分割槽只在升級的時候會用到，所以兩個系統可以共用，不用再建立了。

1)重新分割槽法:

也就是為每個系統建立不同的分割槽，這種方法需要對儲存空間進行重新劃分，顯然比較麻煩，風險也比較高，可行性比較低。

2)使用虛擬磁碟的方案 

大家一定對ubuntu能夠在windows下直接安裝的方式印象十分深刻

實際上ubuntu能夠在不重新分割槽的情況下實現安裝真是利用的虛擬磁碟實現的。

相對於第一種方案，避免了重新分割槽的麻煩。

虛擬磁碟是linux下很早核心就已經支援了，是很成熟的技術了。

所以這裡虛擬磁碟是最好的選擇，並且藉助於虛擬磁碟，我們不僅可以實現雙系統，還可以實現三系統，四系統，這完全取決於儲存空間。

5. 理論講清楚了，接下來，看下具體如何幹吧。 

首先，我們要建立一個system虛擬磁碟，這裡有兩種方法：

一種是從img直接生成虛擬磁碟，另一種方法是要將一個ota升級包中的system分割槽寫到虛擬磁碟中。

第一種方法比較簡單，只要執行一條命令即可：

simg2img system.img system.disk

simg2img可以在編譯完的out/host/linux-x86/bin/目錄下找到

6.5 如果你拿到的是一個zip格式的ota升級包，內容類似圖中所示：

那麼製作system虛擬磁碟就略微有些麻煩了，看下如何製作：

需要修改壓縮包的META-INF\com\google\android目錄下的update-script指令碼

1）去除format和mount /system分割槽的指令碼

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

2）去除寫boot.img和data分割槽的指令碼

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

這裡要千萬小心，一定要把boot.img的寫操作去掉

總之，去除一卻和system分割槽無關的操作，去除/system分割槽的格式化操作和掛載操作

這裡一定要小心+細心。

3）接下來將解壓出來的ota升級包重新打包成zip檔案

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

5）用usb連線手機，進入recovery後，adb會自動連線到recovery，然後依次執行如下命令：

在執行下面的指令碼之前請確認你的手機可以在shell中獲取系統許可權

將升級指令碼執行程式傳到手機的/data/local/tmp目錄，update-binary在升級包裡的META-INF\com\google\android目錄，和updater-script同一個目錄。

  1. adb push update-binary /data/local/tmp  

將修改過update-script的ota升級包傳到手機的相應目錄

  1. adb push ota.zip /data/local/tmp  

切換到root許可權

  1. adb shell  
  2. su  

建立一個800M大小的虛擬磁碟
  1. cd /data/local/tmp  
  2. dd if=/dev/zero of=system.disk bs=1024 count=819200

loop虛擬磁碟system.disk
  1. busybox losetup /dev/block/loop7 system.disk  

對虛擬磁碟進行格式化

  1. busybox mkfs.ext2 /dev/block/loop7  

掛載虛擬磁碟到/system目錄
  1. busybox mount -o loop -t ext4 /dev/block/loop7 /system  

修改update-binary為可執行

  1. chmod 777 update-binary  

開始執行update-script指令碼，把ota升級包安裝到/system目錄
  1. ./update-binary 20 ota.zip  

解除安裝system虛擬磁碟
  1. umount /system  
  2. busybox losetup -d /dev/block/loop7  


退出系統許可權

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虛擬磁碟就做好了:)。

7. 接下來看下如何去建立一個ext4格式的data虛擬磁碟

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


8. 接下來看下如何去掛載虛擬磁碟

1）先要對boot.img動手術，先要對其解壓， 網路上應該有解壓的工具，但是我一般都喜歡自己寫一些小工具來完成一些簡單的任務，一來加深認識，二來也方便功能的擴充套件。

所以，這裡就用python寫了個解壓的程式：

  1. unpack.py  
  2. """ 
  3.     unsigned char magic[BOOT_MAGIC_SIZE]; 
  4.     unsigned kernel_size;  /* size in bytes */ 
  5.     unsigned kernel_addr;  /* physical load addr */ 
  6.     unsigned ramdisk_size; /* size in bytes */ 
  7.     unsigned ramdisk_addr; /* physical load addr */ 
  8.     unsigned second_size;  /* size in bytes */ 
  9.     unsigned second_addr;  /* physical load addr */ 
  10.     unsigned tags_addr;    /* physical addr for kernel tags */ 
  11.     unsigned page_size;    /* flash page size we assume */ 
  12.     unsigned unused[2];    /* future expansion: should be 0 */ 
  13.     unsigned char name[BOOT_NAME_SIZE]; /* asciiz product name */ 
  14.     unsigned char cmdline[BOOT_ARGS_SIZE]; 
  15.     unsigned id[8]; /* timestamp / checksum / sha1 / etc */ 
  16. """
  17. import sys  
  18. import struct  
  19. import subprocess  
  20. BOOT_MAGIC_SIZE = 8
  21. BOOT_NAME_SIZE = 16
  22. BOOT_ARGS_SIZE = 512
  23. boot_img = None
  24. kernel_img = None
  25. ramdisk_img = None
  26. ramdisk_cpio = None
  27. ramdisk_out = None
  28. if len(sys.argv) >= 2:  
  29.     boot_img = sys.argv[1]  
  30. else:  
  31.     boot_img = 'boot.img'
  32. if len(sys.argv) >= 3:  
  33.     kernel_img = sys.argv[2]  
  34. else:  
  35.     kernel_img = 'kernel.img'
  36. if len(sys.argv) >= 4:  
  37.     ramdisk_img = sys.argv[3]  
  38. else:  
  39.     ramdisk_img = 'ramdisk.img'
  40. if len(sys.argv) >= 5:  
  41.     ramdisk_cpio = sys.argv[4]  
  42. else:  
  43.     ramdisk_cpio = 'ramdisk-m.cpio'

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