Android开机流程-从Power ON到Kernel启动init进程(基于高通平台)

techfuture

已于 2024-09-04 16:57:11 修改

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分类专栏： Android基础架构系列文章标签： android

于 2024-09-04 11:47:06 首次发布

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Android开机流程-从Power ON到Kernel启动init进程(基于高通平台)

基础概念

进入正文之前，我们先了解下涉及到的一些缩写或者专业术语。

PBL:

Primary Bootloader（主要引导加载程序），或者叫Boot ROM。PBL 是启动过程的第一个阶段，负责初始化硬件并加载下一个阶段的引导加载程序。程序固化在只读存储上，一旦出厂便不可更改。

SBL:

Secondary Bootloader（二级引导加载程序），现在叫XBL (eXtended Boot Loader)。

XBL:

eXtensible Bootloader（可扩展引导加载程序)。XBL 是一个模块化和可扩展的引导加载程序，可以加载和执行不同的引导模块，支持灵活的启动配置。提供的功能包括部分硬件环境初始化(如DDR, clocks 和 USB 等），代码安全环境初始化 (TrustZone)，高通 9008 模式(紧急下载模式，Emergency Download Mode)。XBL程序存放在emmc中。

XBL用于取代SBL，在模块化、扩展能力、安全性、启动性能和可靠性方面都优于SBL。

ABL:

Android Bootloader（Android引导加载程序，或者叫aboot）。提供的功能包括验证/加载boot.img, recovery模式，fastboot模式。ABL 功能比较复杂，内部其实运行着一个 mini 的操作系统，这个操作系统就是lk(https://github.com/littlekernel/lk)，不过高通从MSM8998开始使用UEFI替代LK（Little Kernel）作为手机的Bootloader。其他平台也有使用uboot作为bootloader。

UEFI（统一可扩展固件接口）、u-boot（统一引导加载程序）和lk（Little Kernel）是三种不同的引导加载程序或固件，用于启动计算机或设备的操作系统。它们之间的区别主要体现在以下几个方面：
UEFI：UEFI是一种固件接口标准，用于替代传统的BIOS（基本输入/输出系统）。UEFI提供了更强大、更灵活的引导和初始化系统的功能。UEFI支持图形界面、网络启动、安全启动等高级功能，使其在现代计算机系统中越来越受欢迎。
u-boot：u-boot是一种开源的引导加载程序，主要用于嵌入式系统。它提供了启动、初始化硬件以及加载操作系统等功能。u-boot通常被用于嵌入式系统中，如嵌入式Linux系统、嵌入式Android系统等。
lk：lk是一种轻量级的内核，主要用于嵌入式系统中的启动过程。lk通常用于启动Android系统的启动过程中，负责初始化硬件并启动操作系统。与u-boot相比，lk更加轻量级，适合于资源受限的嵌入式设备。LK显著的特点是实现了一个简单的线程机制（thread）。

UEFI是一种固件接口标准，而u-boot和lk是两种不同的引导加载程序，用于启动嵌入式系统中的操作系统。它们各自具有不同的特点和适用场景。

EL0, EL1, EL2, EL3

在 ARM 架构中，EL0 到 EL3 是指不同的特权级别，每个级别都有不同的访问权限和功能。高通（Qualcomm）处理器也是基于 ARM 架构的，因此遵循这些特权级别定义。具体来说：

EL0（用户模式，User Mode）：

这是最低的特权级别，通常用于运行普通的用户应用程序。应用程序在这个级别上运行时，不能直接访问硬件或修改系统的关键资源。主要目的是提供一个安全的环境，防止用户应用程序对系统造成破坏。

EL1（内核模式，Kernel Mode）：

这是操作系统内核运行的特权级别。操作系统内核在这个级别上运行时，具有访问硬件和管理系统资源的权限。内核在EL1级别上管理进程调度、内存管理和其他系统服务。

EL2（Hypervisor Mode）：

这是用于虚拟化的特权级别，主要用于运行虚拟机管理程（Hypervisor）。
Hypervisor可以创建和管理多个虚拟机，每个虚拟机运行在EL1或EL0级别上。在EL2级别上运行的Hypervisor可以直接控制硬件资源，并为每个虚拟机提供隔离和保护。

EL3（Secure Monitor Mode）：

这是用于处理安全世界（Secure World）和普通世界（Normal World）之间的切换的特权级别。在这个级别上运行的是Secure Monitor，它负责管理安全状态的转换。
TrustZone技术利用EL3来确保安全世界和普通世界之间的隔离。

HLOS： High-Level Operating System（高级操作系统）。HLOS 是运行在移动设备（如智能手机和平板电脑）上的主要操作系统，它管理和控制设备的大多数功能和应用。HLOS 通常是指运行在 EL1 特权级别上的操作系统，比如 Android 或 Windows Mobile。

IMEM（Internal Memory）:

在高通（Qualcomm）平台上，IMEM（Internal Memory）通常指的是片上(SOC)内部内存，用于在设备启动和运行过程中存储关键数据和代码。IMEM 是 SoC 的一部分，具有高访问速度和低延迟的特点。