system.img,userdata.img,ramdisk.img,recovery.img,cache.img,boot.img关系解析

1、系统镜像（system.img）

系统镜像是地址ROM最常使用的一个镜像，用于存储Android系统的核心文件，System.img就是设备中system目录的镜像，里面包含了Android系统主要的目录和文件。一般这些文件是不允许修改的。系统镜像对应的文件名一般叫system.img,当然，系统镜像的文件可以人以命名，之所以叫system.img,是为了与生成镜像文件之前的system目录保持一致，这样比较容易与其他类型的镜像文件区分。

system.img可以添加

1、Android系统应用，

2、更多的library

那么如何查看在system.img镜像中都有哪些内容呢，那么就需要我们解压

尽管ROM中的5个镜像文件的扩展名都是img，但其格式却不同，也就是说不能使用同一种方法对其解压。

对于system.img文件来说，可以使用unyafss命令对其解压。Android源代码中并未提供该命令，所以读者可以到

http://code.google.com/p/unyaffs/downloads/list下载unyaffs的二进制程序和源代码，要注意，unyafss的二进制程序是Linux版本，如果要得到其他系统（windows和mac）的版本，需要在相应的系统上重新编译源代码。

编译命令

gcc -o unyaffs unyaffs.c

unyaffs system.img

如果对编译Android源代码生成的system.img文件执行上面的命令，可以完美的将system.img文件还原成system目录，会从system目录中看到相应的子目录，例如，/system/app、/system/lib等，实际上，system.img文件就是Android远吗/out/target/product/generic/system中的文件压缩生成的。不过很遗憾，对官方提供的system.img文件执行上面的命令并不能将system.img解压，所以可以初步判断官方提供的system.img的格式与有Android源代码生成的system.img文件格式不同。

为了进一步验证system.img文件的格式，可以分别对官方提供的和由Android源代码生成的system.img文件执行如下的命令，并进行对比。

file system.img

我们发现不同，既然官方提供的system.img文件不能用unyaffs命令解压，那就使用另外一种方法。这种方法并不需要讲system.img解压，而是将系统镜像挂载（mount）到Linux的某个目录，实际上，这种方式比直接解压system.img文件更方便操作。

注意：

实际上，高版本Android的system.img通常是ext4格式的文件系统，而不是yaffs格式的文件系统，所以不能使用mkyaffs2image命令制作system.img,也不能使用unyaffs命令将其解压。如果想生成system.img文件，需要使用make_ext4命令，解压system.img需要使用mount命令将其挂载到某个目录.

由于system.img是压缩格式，所以并不能直接使用mount命令挂载。在编译Android 源代码后会在Android源代码目录/out/host/linux-x86/bin目录生成一个simg2img命令行工具，建议将该目录加到PATH环境变量中，因为在本书中会大量使用bin目录中的各种命令行工具。

simg2img可以通过如下的命令将system.img转化为普通的Linux镜像文件(system.img.raw)。

simg2img system.img system.img.raw

然后在/mnt目录中建立一个system子目录，并执行下面的 命令挂载系统镜像。

mount system.img.raw /mnt/system

执行文上面的命令后，进到/mnt/system目录，就会看到官方提供的系统镜像中所有文件，

所有的目录都是可读写的。

文件列表如下

===========================================================

app目录：存放一般的apk文件。

bin目录：存放一些Linux的工具，但是大部分都是toolbox的链接.

etc目录：存放系统的配置文件。

fonts目录：存放系统的字体文件。

framework目录：存放系统平台所有jar包和资源文件包。

lib目录：存放系统的共享库。

media目录：存放系统的多媒体资源，主要是铃声。

priv-app目录：android4.4开始新增加的目录，存放系统核心的apk文件。

tts目录：存放系统的语言合成文件。

usr目录：存放各种键盘布局，时间区域文件。

vendor目录：存放一些第三方厂商的配置文件、firmware以及动态库。

xbin目录：存放系统管理工具，这个文件夹的作用相当于标准Linux文件系统中的sbin.

build.prop文件：系统属性的定义文件。

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将system.img.raw挂载到/mnt/system 目录后，该目录中的内容实际上与system.img中的内容完全一样，现在可以任意修改/mnt/system目录中的内容，例如，添加或替换/mnt/system/app 目录中的apk文件，或更换开机动画。在修改完系统镜像后，还需要使用make_extfs命令将/mnt/system目录重新生成system.img文件（EXT4文件系统）。

make_ext4fs命令在如下的目录中，所以建议读者将该目录加到PATH环境变量中，这样的任意目录下都可以使用make_ext4fs命令。

我们可以在Linux终端执行如下的命令生成system.img文件。

make_ext4fs -s -l 1024M -a system system.img /mnt/system

在执行make_ext4fs 命令使用了3个命令行参数，这些参数的含义如下：

-s：生成Spare格式的镜像。这种格式的镜像文件的尺寸会更小，但无法直接使用mount命令挂载。要想挂载Spare格式的镜像文件，需要首先使用simg2img命令按着前面描述的方式进行转换。如果不加-s参数，生成的system.img文件是可以直接通过mount挂载。不过不管是不是Spare格式的系统镜像文件，Nexus 7都可以使用（其他的Android设备应该也可以），但建议生成Spare格式的镜像文件，因为这样的镜像文件尺寸更小。

-l :  镜像的尺寸。该参数指定的值并不是生成镜像文件(r如system.img)的实际尺寸，而是文件系统的尺寸。这有些类似在Windows中建立的心得逻辑分区，而该参数指定的值就是逻辑分区的尺寸，生成的镜像文件的尺寸不能大于文件系统的尺寸。例如官方提供的用于Nexus 7的system.img文件（Spare格式的镜像文件）的尺寸大小越是480M，

-a: 指定挂载点，这里是system.

重新生成经过修改的system.img文件后，首先让Nexus 7 进入Bootloader模式，然后执行下面的命令即可刷机

fastboot flash system system.img 

 

用户镜像用来存储与用户相关的数据，一般对应的文件名是userdata.img（也可以是任何文件名，为了方便，我们将userdata称为用户镜像文件）。

这些数据大多都是有用户在使用Android设备的过程中产生的，例如，通过Google play安装的第三方APK程序，用户的配置文件等。当然，在制作ROM时，也可以将部分数据放到userdata.img中。例如，如果允许用户使用普通的方法卸载ROM内置的应用，就可以将APK文件放到userdata.img文件中 (这里是普通的应用程序，而system.img放入的是系统应用程序)

在学习userdata.img之前，首先应该了解userdata.img在整个Android系统中起到了什么作用。从前面的描述可以断定，userdata.img的作用之一就是将某些与
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用户相关的文件打包到ROM中，如果是APK程序，还允许卸载这些程序，除此之外，userdata.img还有另外一个作用，就是确定Android设备内存的大小。在Android

设备中可供用户操作的存储区域通常有如下三部分。

RAM   

内存

外出存储器（SD卡）

RAM就是传统意义上的内存，与PC的内存是一个概念，只有在通电时吗才能存储数据，断点后所有数据将自动消失，所有要运行的程序都需要调用RAM。不过Android设备的内存就与RAM不一样了，这里的内存是指内部存储器。这一部分是大多数PC所有没有。因为现在所有的Android设备都有都带有一定大小的内部存储器（嵌入到芯片上，类似于内部嵌入一个SD卡），用于存储一些随机器发布的系统和应用程序。而PC除了RAM，就是硬盘了。一般PC在出厂时并不会将硬盘嵌入的芯片上，所以PC比Android设备少了一个内部存储器。

最后一部分就是外部存储器，通常是SD卡。有的Android系统加入了OTG(On-The-Go)支持，所以通过OTG连接的U盘、移动硬盘也应属于外部存储器，有一些Android设备（如Nexus 7) 不支持插入SD卡。所以Android系统通过Linux 文件系统将内存划分成不同区域，例如，本节要讲的userdata.img就属于userdata分区，该分区就是前面所说

的内存。而剩余的内存空间就会将其作为外部存储器。通常在Android设备的shell中可以通过/sdcard目录访问，从这些描述可以得出结论。userdata.mg的另一个作用就是确定Android设备内存的大小。如果Android设备支持外部存储器，内存的设置可以占用所有剩余的内部存储器（系统镜像、缓存区等部分也需要一定的存储空间）。如果Android设备不支持外部存储器，userdata.img就不能太大我，否则系统将无法利用剩余的空间映射SD卡（/sdcard，目录）

userdata.img有如下两个功能：

 

封装与用户相关的文件，并连同ROM一起发布，或单独刷userdata.img文件。

确定Android设备内存的大小。

 

2、用户数据镜像（userdata.img）

 

学习userdata.img的第一步就是解剖他。方法与解剖system类似.

首先需要使用simg2img命令将userdata.img文件还原成非压缩格式的镜像文件，这样可以直接使用mount命令将userdata.img文件挂载到某个目录，进而查看userdata.img中的内容。可以使用前面章节编译官方Android源代码或CM Android源代码生成userdata.img文件做这个实验，也可以使用官方发布的Nexus系列ROM中的userdata.img文件做这个实验。还原userdata.img的命令如下：

simg2img userdata.img userdata.img.raw

执行上面的命令后，会生成还原后的userdata.img.raw文件。然后使用下面的命令挂载userdata.img.raw文件。

mkdir -p /mnt/rom/userdata

mount  userdata.img.raw /mnt/rom/userdata

如果挂载成功，会在/mnt/rom/userdata 目录看到userdata.img 中的内容。通常该目录除了“lost+found”(该目录一般为空，在系统非法关机时会存放一些文件) 系统目录外，什么都没有。读者可以执行下面的命令查看当前挂载的用户镜像尺寸。，

df -h

现在可以在/mnt/rom/userdata目录放一些目录或文件，例如，将Test.apk作为普通的Android应用放入userdata.img,如要在/mnt/rom/userdata目录建立一个app子目录，然后将Test.apk文件放入app目录即可。

在修改完/mnt/roim/userdata目录后，需要使用下面的命令重新打包/mnt/rom/userdata 目录。为了与userdata.img区别即可。

在修改完/mnt/rom/userdata目录后，需要使用下面的命令重新打包/mnt/rom/userdata目录，为了与userdata.img区别，在这里将该目录打包成了userdata.img.new。 要注意，在打包的过程中会确定用户镜像对应的空间大小，例如，下面的命令生成了最大为128M的用户镜像文件（userdata.img.new,ext4格式的镜像文件）。

make_ext4fs -s -l 128M -a data userdata.img.new /mnt/rom/userdata

要注意的是，加上"-s"命令行，参数就表示生成的userdata.img.new 文件是压缩格式，不能直接使用mount命令挂载，需要按着签名的而方法通过simg2img命令来还原才能挂载到某一目录。“-a”命令行参数后面的是文件系统，这里需要制定data。

接下来可以使用下面的命令将userdata.img.new 文件刷到Android设备上（加上目录Android设备正处于正常的启动状态，并通过USB线PC相连）。注意：在刷userdata.img.new文件之前，一定 要备份Android设备上已安装的应用程序、配置和其他数据，否则这些数据将全部丢失（SD卡中的数据不会丢失）。

adb reboot bootloader

fastboot flash userdata userdata.img.new

fastboot reboot

上面的命令在刷完userdata.img.new 后，会重启Android设备。在进行一些设置后（因为以前的配置都丢失了），会重新进入Home界面。然后通过“设置”》"存储"可以查看使用情况，

make_ext4fs -s -l 1G -a data userdata.img.new /mnt/rom/userdata

注意：

用户镜像占用的存储空间不能超过Android设备的内部存储器的总尺寸，否则即使成功刷机，Android设备也可能会启不来，即使启来也由于SD卡无法挂载而出现如图4-10所示的界面，要求输入密码（实际上就是映射失败）。

 

 

3、内存磁盘镜像（ramdisk.img）

内存磁盘镜像存储了Linux内核启动时要装载的核心文件，通常的镜像文件名为ramdisk.img.尽管ramdisk.img需要放在Linux内核镜像（boot.img）中，但却属于Android源代码的一部分。也就是说，在编译Android 源代码后，会生成一个ramdisk.img文件，其实该文件就是root目录压缩后生成的文件。ramdisk.img文件中封装的内容是Linux内核与Android系统杰出的第一批文件，其中有一个非常重要的init命令（在root目录中可以找到该命名文件），该命令用于读取init.rc以及相关配置文件中的初始化命令。之所以称ramdisk.img为内存磁盘镜像，是因为ramdisk.img中的文件映射的实际上都是内存中的文件，也就是说，即使有权修改init.rc等文件，也只是修改原始文件在内存中的镜像，重新启动Android设备后，有会恢复到最初的状态。而修改这些文件的唯一方法就是重新制作ramdisk.img文件，并连同Linux内核二进制文件（ZImage）生成boot.img文件，并且在Bootloader模式刷机才可以。而ramdisk.img是boot.img中重要的组成部分之一，

ramdisk.img文件与前面介绍的system.img、userdata.img不一样，不能使用simg2img还原，并使用mount挂载。其实ramdisk.img文件只是一个普通的zip压缩文件，可以直接使用gunzip命令解压，不过解压后并不是原声文件和目录，而是有cpio命令备份的文件，所以还需要使用cpio继续还原。

假设ramdisk.img文件在当前目录下，则还原ramdisk.img文件的命令如下：

mkdir ramdisk

cp ramdisk 

gunzip -c ../ramdisk.img > ../ramdisk.cpio

cpio -i < ../ramdisk.cpio

也可以将最后两行命令合成如下的一行。

gunzip -c ../ramdisk.img | cpio -i

执行上面的命令后，就会在ramdisk目录中看到内存磁盘镜像还原后的目录结构，

如果现在要修改init.rc等配置文件，可以自己在ramdisk目录中找到相应的文件并修改。例如，有Linux的瑞士军刀之称busybox，可以放到ramdisk中的sbin目录下。这样在Recovery模式下就可以使用busybox命令完成很多操作了。

修改完ramdisk目录的内容后，就需要使用下面的命令将ramdisk目录重新生成ramdisk.img文件。为了与原来的ramdisk.img文件有所区别，这里生成了ramdisk.img.new文件，在执行下面的命令之前，要保证Linux终端的当前目录是ramdisk。

mkbootfs . | minigzip > ../ramdisk.img.new

 

4、Linux内核镜像(boot.img)

Linux内核镜像包含了内核二进制（zImage）和内存磁盘镜像（ramdisk.img）,一般对应的镜像文件是boot.img(也可以是任何其他的名字)。由于ramdisk.img中包含的init命令是与Linux内核第一个交互的程序，所以在boot.img中需要同时包含Linux内核（zImage）和ramdisk.img。当Linux内核调用init后，系统就会根据init.rc及其相关文件的代码对整个Android系统进行初始化。其中主要的初始化工作就是建立如/system、/data、等系统目录，然后使用mount命令将相应的镜像挂载到这些目录上。

Android源代码经过编译后，也可以在其中找到对boot.img解压和生成boot.img文件的命令。

其中unpackbooting 为解压命令，mkbooting命令可以将zImage和ramdisk.img文件合并成boot.img。下面先来用unpackbooting命令将boot.img解压，再看看boot.img是不是有zImage和ramdisk.img文件组成的。

假设boot.img文件（我们可以使用从其他Rom压缩包中获得的boot.img,也可以使用通过Android源代码生成的boot.img）在当前目录中，使用下面的命令可以将boot.img文件解压到boot目录中。

mkdir boot

cd boot 

unpackbootimg -i  ../boot.img

 

执行完上面的命令后，会发现boot目录中多了几个文件，其中有两个主要的文件：

boot.img-zImage 和boot.img-ramdisk.gz。前者是Linux 内核文件（与zImage文件完全一样），后者是内存磁盘镜像（与ramdisk.img完全一样）。为了证明boot.img-ramdisk.gz 与ramdisk.img文件完全相等，可以使用下面的命令将boot.img-ramdisk.gz 解压到ramdisk目录。

mkdir ramdisk

cd ramdisk

gunzip -c ../boot.img-ramdisk.gz | cpio  -i

目录结构与ramdisk.img 一样

、如果想向init.rc或娶她文件中添加新的内容，或在内存磁盘镜像中添加新的命令，可以修改刚才由boot.img-ramdisk.gz 文件解压生成的ramdisk目录中的相应文件和目录的内容，然后使用下面的命令重新将ramdisk目录中的相应文件和目录的内容，然后使用下面的命令重新将ramdisk打包成boot.img-ramdisk.gz.new(当前目录是ramdisk)。

mkbootfs . " minigzip > ../boot.img-ramdisk.gz.new

接下来推到上一层目录，然后使用下面的命令将boot.img-zImage 和boot.img-ramdisk.gz.new

文件合并成boot.img.new 文件（为了区分boot.img,这里生成了boot.img.new 文件）。

mkbootimg --kernel boot.img-zImage --ramdisk boot.img-ramdisk.gz.new -o boot.img.new

如果想修改Linux内核，需要下载Linux内核源代码（官方和CM都提供了相应Android设备的Linux内核源代码）

接下来退到上一层目录，然后使用下面的命令将boot.img-zImage  和boot.img-ramdisk.gz.new

现在可以使用下面的命令重新刷Linux内核（加上Android系统处于正常启动状态，并通过USB线和PC相连）。不过要注意的是Linux内核必须与当前Android设备匹配，否则刷完后Android设备有可能起不来。刷Linux内核不会对系统（system.img）和用户数据（userdata.img）造成任何影响。

adb reboot bootloader

fastboot flash boot boot.img,new 

fastboot reboot

重启Android设备后，如果我们修改了Linux内核和内存磁盘镜像，就会立刻生效

注意：

(boot.img解压后，除了生成boot.img-zImage和boot.img-ramdisk.gz文件外，还会生成一些其他的文件，如boot.img-base、boot.img-cmdline、boot.img-pagesize等，这些文件都是一些配置文件。例如,boot.img-cmdline文件中包含了Linux内核启动时传入的参数。通常并不需要管这些文件，只需要保持默认值即可)。

 

 

 

5、5、Recovery镜像（recovery.img）



Recovery镜像只用于刷机，通常的镜像文件名为：receovery.img，其实制作ROM并不一定要制作Recovery镜像。因为有很多现成好用的Recovery，例如，Clockworkmod Recovery就是其咋红的佼佼者。尽管有很多Recovery可以同不过有时由于特殊的需要或显示自己更加geek。想定制自己的Recovery。本节将详细介绍如何定制recovery.img，不过事先说明一点,定制recovery.img的方法只是在已经有recovery镜像文件的前提下完成的。关于如何更深入定制recovery和修改recovery的源代码。

在学习定制Recovery.img之前，先清除recovery.img到底是个什么东西。从本质上说，recovery.img和boot.img高达90%是一样的。这就意味着，recovery.img也是Linux内核（zImage）和内存磁盘镜像（ramdisk.img）组成的。这两个镜像中的Linux内核是完全一样的，区别只是ramdisk.img中的少部分文件存在差异。其中最主要的差异是recovery.img和ramdisk.img中的sbin目录中多了一个recovery命令进入Recovery主界面，而不会正常启动Android系统。实现的原理是Recovery.img和boot.img在自己的分区各自有一个Linux内核（zImage）,尽管Linux内核都一样，但Linux内核调用的init命令解析的init.rc及其相关文件的内容有一定的差异。而Bootloader根据用户的选择决定使用boot.img中Linux内核，还是使用Recovery.img中的Linux内核启动系统。如果使用前者，Android系统就会正常启动，如果使用后者，就会进入Recovery选择菜单，所以recovery.img和boot.img的第二个差异就是其中的init.rc及其相关配置文件的内容略有不同。

从前面的描述还可以看出，recovery.img和boot.img其实都是一个最小的运行系统，也就是说他们都各自带一个满足最低要求的运行环境（ramdisk.img）。boot.img利用这个运行环境监理更大的运行环境（system.img） ,而recovery.img就直接使用了这个运行环境进行基本的操作（复制文件、删除文件、加压文件、mount等），这些操作也就是Recovery模式下刷机要进行的一些操作。

既然了解了recovery.img是什么东西，那么就可以解压recovery.img，并且重写生成recovery.img文件。

假设recovery.img文件在当前目录下，具体的解压和打包命令如下。

解压recovery.img

mkdir recovery

cd recovery

uppackbootimg -i ../recovery.img

执行下面的命令会在recovery目录下生成如下5个文件。

recovery.img-zImage

recovery.img-ramdisk.gz

recovery.img-cmdline

recovery.img-pagesize

recovery.img-base

其中前两个分别为recovery.img中的Linux内核和内存磁盘镜像。可以使用下面的命令解压recovery.img-ramdisk.gz文件。

解压recovery.img-ramdisk.gz文件

mkdir ramdisk

cd ramdisk

gunzip -c ../recovery.img-ramdisk.gz | cpio -i

现在回到上一层目录，最后按着4.2.4小节的方法重新生成内存镜像文件（这里为Recovery.img-randisk.gz.new），并使用下面的命令重新生成Recovery镜像（这里为recovery.img.new ）。

重新生成Recovery镜像文件

mkbootimg --kernel recovery.img-zImage --ramdisk recovery.img-ramdisk.gz.new -o recovery.img.new

现在可以使用下面的命令重新刷Recovery（加上Android 处在正常启动状态），并进入Recovery模式。

刷Recovery镜像

adb reboot bootloader

fastboot flash recovery recovery.img.new

fastboot reboot

adb reboot recovery

6、缓存镜像（cache.img）

缓存镜像用于存储系统或用户应用产生的临时数据，通常的镜像文件名为chche.img。一般ROM并不需要包含缓存镜像，不过在这里还是介绍一下如何制作和刷缓存镜像。

缓存镜像实际上就是一个空的ext4格式的文件系统镜像，可以使用下面的命令生成缓存镜像。

mkdir -p /mnt/rom/cache

make_ext4fs -s -l 256M -a cache cache.img /mnt/rom/cache

可以使用下面的命令刷缓存镜像。

adb reboot bootloader

fastboot flash cache cache.img

fastboot reboot