環境
Qemu：QEMU emulator version 3.1.0
Linux：Linux-4.14.13
工具鏈：arm-none-linux-gnueabi-gcc （gcc version 4.8.3 20140320）
Android：7.1.2
busybox：BusyBox v1.24.2
概述
Android系統使用的根文件系統是用mkbootfs和minigzip制作的，其中mkbootfs用於將根文件系統打包成cpio格式，也可以用cpio工具來打包，將來Linux內核在啟動時會調用init/initramfs.c中的函數unpack_to_rootfs對cpio格式進行解包[調用路徑：start_kernel --> rest_init --> kernel_init --> kernel_init_freeable --> do_basic_setup --> do_initcalls --> do_initcall_level --> do_one_initcall --> populate_rootfs --> unpack_to_rootfs]，在內存中構造出根文件系統結構，mkbootfs工具是Android自己實現的，支持的功能也比cpio弱很多。minigzip也是Android實現的一個壓縮工具，是對gzip的簡化。
minigzip的源碼位於：external/zlib/
mkbootfs的源碼位於：system/core/cpio/mkbootfs.c
不過需要注意mkbootfs的功能要比cpio弱，從mkbootfs.c的代碼注釋中可以看出來：
/* NOTES ** ** - see buffer-format.txt from the linux kernel docs for ** an explanation of this file format ** - dotfiles are ignored ** - directories named 'root' are ignored ** - device notes, pipes, etc are not supported (error) */
上面的信息說明了如下幾點：
1. 對cpio格式的說明，Linux內核文檔Documentation/early-userspace/buffer-format.txt中有詳細說明說明：
The full format of the initramfs buffer is defined by the following grammar, where: * is used to indicate "0 or more occurrences of" (|) indicates alternatives + indicates concatenation GZIP() indicates the gzip(1) of the operand ALGN(n) means padding with null bytes to an n-byte boundary initramfs := ("\0" | cpio_archive | cpio_gzip_archive)* cpio_gzip_archive := GZIP(cpio_archive) cpio_archive := cpio_file* + (<nothing> | cpio_trailer) cpio_file := ALGN(4) + cpio_header + filename + "\0" + ALGN(4) + data cpio_trailer := ALGN(4) + cpio_header + "TRAILER!!!\0" + ALGN(4)
2. 名為"."的文件會被忽略，不會進行打包。
3. 名為"root"的文件也會被忽略，不會進行打包。
4. 不支持設備節點以及管道文件。所以在使用mkbootfs時，需要確保被打包的路徑下沒有這兩種文件，否者會導致錯誤，並且Linux內核也無法正常訪問指定的文件。
此外，在使用mkbootfs時還需要注意的時，mkbootfs會對打包的文件的權限以及uid和gid進行修改（在函數fix_stat中），有可能會遇到本來具備可執行權限的文件，在用mkbootfs打包成cpio格式后，該文件的可執行權限丟失了，比如/etc/init.d/rcS。
用法
lib_path=`readlink -f ./lib` bin_path=`readlink -f ./bin/` export LD_LIBRARY_PATH=${lib_path}:$LD_LIBRARY_PATH export PATH=${bin_path}:$PATH rm -f ramdisk.img ramdisk.cpio rm -rf ./tmp/ # pack pushd rootfs2 mkbootfs -f ../config.txt . | minigzip > ../ramdisk.img mkbootfs -f ../config.txt . > ../ramdisk.cpio popd # unpack mkdir -p tmp pushd tmp cpio -i < ../ramdisk.cpio popd
其中config.txt是一個配置文件，內容如下：
etc/init.d/rcS 0 0 0755 0 0 0744
第1行，把"etc/init.d/rcS"文件的uid設置為0，gid設置為0，權限設置為0755
第2行，所有其他文件的uid都設置0，gid也設置為0，權限設置為0744
需要注意的是，第2行開始有一個空格，並且需要放在最后一行，對具體文件的設置要放到前面。詳見mkbootfs.c中函數read_canned_config。
如果沒有個指定config.txt，那么會使用Android代碼中自帶的配置機制[在fix_stat中會調用fs_config]，功能要比config.txt更完善，如果在使用mkbootfs時還設置了-d <path>，那么函數fs_config會優先使用<path>/system/etc/fs_config_dirs和<path>/system/etc/fs_config_files中描述的規則，前者針對目錄，后者針對其他文件。如果沒有給mkbootfs傳遞-d <path>參數，那么使用Android在源碼中指定的規則，它們存放在兩個數組中，一個針對目錄，一個針對其他文件：
針對目錄的配置規則：
/* Rules for directories. ** These rules are applied based on "first match", so they ** should start with the most specific path and work their ** way up to the root. */ static const struct fs_path_config android_dirs[] = { { 00770, AID_SYSTEM, AID_CACHE, 0, "cache" }, { 00500, AID_ROOT, AID_ROOT, 0, "config" }, { 00771, AID_SYSTEM, AID_SYSTEM, 0, "data/app" }, { 00771, AID_SYSTEM, AID_SYSTEM, 0, "data/app-private" }, { 00771, AID_SYSTEM, AID_SYSTEM, 0, "data/app-ephemeral" }, { 00771, AID_ROOT, AID_ROOT, 0, "data/dalvik-cache" }, { 00771, AID_SYSTEM, AID_SYSTEM, 0, "data/data" }, { 00771, AID_SHELL, AID_SHELL, 0, "data/local/tmp" }, { 00771, AID_SHELL, AID_SHELL, 0, "data/local" }, { 01771, AID_SYSTEM, AID_MISC, 0, "data/misc" }, { 00770, AID_DHCP, AID_DHCP, 0, "data/misc/dhcp" }, { 00771, AID_SHARED_RELRO, AID_SHARED_RELRO, 0, "data/misc/shared_relro" }, { 00775, AID_MEDIA_RW, AID_MEDIA_RW, 0, "data/media" }, { 00775, AID_MEDIA_RW, AID_MEDIA_RW, 0, "data/media/Music" }, { 00750, AID_ROOT, AID_SHELL, 0, "data/nativetest" }, { 00750, AID_ROOT, AID_SHELL, 0, "data/nativetest64" }, ... ...
針對其他文件的規則：
static const struct fs_path_config android_files[] = { { 00440, AID_ROOT, AID_SHELL, 0, "system/etc/init.goldfish.rc" }, { 00550, AID_ROOT, AID_SHELL, 0, "system/etc/init.goldfish.sh" }, { 00550, AID_ROOT, AID_SHELL, 0, "system/etc/init.ril" }, { 00555, AID_ROOT, AID_ROOT, 0, "system/etc/ppp/*" }, { 00555, AID_ROOT, AID_ROOT, 0, "system/etc/rc.*" }, { 00440, AID_ROOT, AID_ROOT, 0, "system/etc/recovery.img" }, { 00444, AID_ROOT, AID_ROOT, 0, conf_dir + 1 }, { 00444, AID_ROOT, AID_ROOT, 0, conf_file + 1 }, { 00644, AID_SYSTEM, AID_SYSTEM, 0, "data/app/*" }, { 00644, AID_MEDIA_RW, AID_MEDIA_RW, 0, "data/media/*" }, { 00644, AID_SYSTEM, AID_SYSTEM, 0, "data/app-private/*" }, { 00644, AID_SYSTEM, AID_SYSTEM, 0, "data/app-ephemeral/*" }, { 00644, AID_APP, AID_APP, 0, "data/data/*" }, { 00640, AID_ROOT, AID_SHELL, 0, "data/nativetest/tests.txt" }, { 00640, AID_ROOT, AID_SHELL, 0, "data/nativetest64/tests.txt" }, ... ...
驗證
1. 使用壓縮格式的ramdisk.img (mkbootfs -f ../config.txt . | minigzip > ../ramdisk.img)
kernel_dir=./Linux-4.14.13 kernel_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/zImage dtb_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb qemu_path=/home/pengdonglin/disk_ext/Qemu/qemu-3.1.0/build/install/bin ${qemu_path}/qemu-system-arm \ -M vexpress-a9 \ -m 1024M \ -smp 1 \ -kernel ${kernel_image} \ -nographic \ -append "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ramfs console=ttyAMA0 init=/init ignore_loglevel" \ -initrd ./rootfs/ramdisk.img \ -dtb ${dtb_image}
部分啟動log：
[ 0.609270] Trying to unpack rootfs image as initramfs... [ 0.965940] Freeing initrd memory: 3616K
2. 使用非壓縮的ramdisk.cpio （mkbootfs -f ../config.txt . > ../ramdisk.cpio）
kernel_dir=./Linux-4.14.13 kernel_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/zImage dtb_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb qemu_path=/home/pengdonglin/disk_ext/Qemu/qemu-3.1.0/build/install/bin ${qemu_path}/qemu-system-arm \ -M vexpress-a9 \ -m 1024M \ -smp 1 \ -kernel ${kernel_image} \ -nographic \ -append "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ramfs console=ttyAMA0 init=/init ignore_loglevel" \ -initrd ./rootfs/ramdisk.cpio \ -dtb ${dtb_image}
部分啟動log：
[ 0.610055] Trying to unpack rootfs image as initramfs... [ 0.760468] Freeing initrd memory: 7040K
此外，Linux內核本身也支持在編譯時將指定的外部根文件系統編譯成cpio.gz格式，然后跟Linux內核鏈接到一起，在啟動時就不需要指定initrd了，Linux內核支持的打包工具usr/gen_init_cpio.c也比mkbootfs強大：
配置內核：
General setup --->
[*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
(/home/pengdonglin/aarch32/rootfs/rootfs) Initramfs source file(s)
Linux內核對這部分的處理請參考usr/Makefile，下面是加入上面的配置之后的部分內核編譯log：
GEN usr/initramfs_data.cpio.gz GZIP kernel/config_data.gz CHK kernel/config_data.h UPD kernel/config_data.h CC kernel/configs.o AR kernel/built-in.o AS usr/initramfs_data.o AR usr/built-in.o
展開：
/bin/bash ./scripts/gen_initramfs_list.sh -o usr/initramfs_data.cpio.gz -u 0 -g 0 /home/pengdonglin/disk_ext/Qemu/aarch32/rootfs/rootfs
下面是測試命令:
kernel_dir=./Linux-4.14.13 kernel_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/zImage dtb_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb qemu_path=/home/pengdonglin/disk_ext/Qemu/qemu-3.1.0/build/install/bin ${qemu_path}/qemu-system-arm \ -M vexpress-a9 \ -m 1024M \ -smp 1 \ -kernel ${kernel_image} \ -nographic \ -append "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ramfs console=ttyAMA0 init=/init ignore_loglevel" \ -dtb ${dtb_image}
此外，在Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.txt提供了一個使用cpio打包的腳本：
185 #!/bin/sh 186 187 # Copyright 2006 Rob Landley <rob@landley.net> and TimeSys Corporation. 188 # Licensed under GPL version 2 189 190 if [ $# -ne 2 ] 191 then 192 echo "usage: mkinitramfs directory imagename.cpio.gz" 193 exit 1 194 fi 195 196 if [ -d "$1" ] 197 then 198 echo "creating $2 from $1" 199 (cd "$1"; find . | cpio -o -H newc | gzip) > "$2" 200 else 201 echo "First argument must be a directory" 202 exit 1 203 fi
完。