RK3399 GPT分区
RK3399 GPT分区
- 前言
- 一、RK3399烧写分区
- 二、GPT分区
-
- 1. MBR分区
- 2. GPT分区
- 总结
- 参考资料
前言
之前学习s3c2440时，分区信息是保存在uboot的环境变量中。通过uboot的内核命令行给MTD层传递MTD分区信息, 内核读取到的分区信息始终和u-boot中的保持一致。
如： s3c2440分区信息
/* uboot */
$printenv
bootargs=console=ttySAC0 root=/dev/mtdblock3 rootfstype=jffs2 mtdparts=nand_flash:128k(u-boot)ro,64k(u-boot envs),3m(kernel),30m(root.jffs2),30m(root.yaffs)
/* kernel*/
$cat /proc/cmdline
console=ttySAC0 root=/dev/mtdblock3 rootfstype=jffs2 mtdparts=nand_flash:128k(u-boot)ro,64k(u-boot envs),3m(kernel),30m(root.jffs2),30m(root.yaffs)
查看了RK3399的 uboot 环境变量、cmdline、dts，没有发现分区信息
/* uboot */
=> printenv
bootargs=storagemedia=emmc androidboot.storagemedia=emmc androidboot.mode=normal
/* kernel */
cat /proc/cmdline
storagemedia=emmc androidboot.storagemedia=emmc androidboot.mode=normal androidboot.verifiedbootstate=orange androidboot.slot_suffix= androidboot.serialno=12f68f4f2233d049 rw rootwait earlycon=uart8250,mmio32,0xff1a0000 swiotlb=1 console=ttyFIQ0 root=PARTUUID=614e0000-0000 rootfstype=ext4 coherent_pool=1m
/* dts */
chosen {
bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0xff1a0000 swiotlb=1 console=ttyFIQ0 rw root=PARTUUID=614e0000-0000 rootfstype=ext4 rootwait coherent_pool=1m";
};
通过fdisk发现了一些蛛丝马迹，看到了分区信息。并且发现了一些眼熟的单词：GPT 和 MBR。装过系统的人，应该不陌生。
# fdisk -l
Found valid GPT with protective MBR; using GPT
Disk /dev/mmcblk0: 30535680 sectors, 2622M
Logical sector size: 512
Disk identifier (GUID): 7d3a0000-0000-4f4c-8000-4940000036c4
Partition table holds up to 128 entries
First usable sector is 34, last usable sector is 30535646
Number Start (sector) End (sector) Size Name
1 16384 24575 4096K uboot
2 24576 32767 4096K trust
3 40960 106495 32.0M boot
4 172032 237567 32.0M backup
5 368640 30535646 14.3G rootfs
Disk /dev/mmcblk0boot1: 4 MB, 4194304 bytes, 8192 sectors
128 cylinders, 4 heads, 16 sectors/track
Units: cylinders of 64 * 512 = 32768 bytes
Disk /dev/mmcblk0boot1 doesn't contain a valid partition table
Disk /dev/mmcblk0boot0: 4 MB, 4194304 bytes, 8192 sectors
128 cylinders, 4 heads, 16 sectors/track
Units: cylinders of 64 * 512 = 32768 bytes
Disk /dev/mmcblk0boot0 doesn't contain a valid partition table
一、RK3399烧写分区
- 将RK3399的升级包update.img解包后，发现有 parameter.txt 一个文件，内容如下：
FIRMWARE_VER: 8.1
MACHINE_MODEL: RK3399
MACHINE_ID: 007
MANUFACTURER: RK3399
MAGIC: 0x5041524B
ATAG: 0x00200800
MACHINE: 3399
CHECK_MASK: 0x80
PWR_HLD: 0,0,A,0,1
TYPE: GPT
CMDLINE: mtdparts=rk29xxnand:0x00002000@0x00004000(uboot),0x00002000@0x00006000(trust),0x00010000@0x0000a000(boot),0x00010000@0x0002a000(backup),-@0x0005a000(rootfs:grow)
uuid:rootfs=614e0000-0000-4b53-8000-1d28000054a9
发现了熟悉的 CMDLINE，其中的确包含了分区信息。既然这个文件在升级包中，他应该会被烧入emmc中。
可以阅读《Rockchip-Parameter-File-Format-Version1.4.pdf》文档，了解parameter.txt 文件中个字段的作用。
- 使用AndroidTool.exe烧写工具可以按分区烧写镜像，如下图：
通过上图推断 parameter.txt 会烧写到emmc的0地址处， LOADER 也烧写在0地址出。这2个东西都烧写在emmc的0地址处，这个也太奇怪了吧。
我猜测：软件中可能设置了一个偏移量，其中的一个没有烧写在0地址处。
- 阅读《Rockchip-Parameter-File-Format-Version1.4.pdf》文档，发现了一些奇怪的东西：
这句话的意思是说， parameter.txt 不会烧录存储器件里面？
还是 parameter.txt 中的 CMDLINE 不会烧录存储器件里面？
（所有数值的单位是sector，1个sector为512Bytes）
从上表可以看出： GPT 烧写下 emmc 的 0 地址，LOADER 烧写下 emmc 的 0x40 * 512 地址。可以说明（2）中我的猜测是正确的。
- 在uboot中读取emmc中的内容，验证上面的内容。
（1）读取emmc 0地址，读出的内容与 parameter.txt 不一致。
=> mmc read 0x0a200000 0 0x40
MMC read: dev # 0, block # 0, count 64 ... 64 blocks read: OK
=> md.b 0x0a200000 0x8000
（2） 读取 emmc 0x40 * 512 地址的内容，与 MiniLoaderAll.bin 不一致。
/* 从 0x40 * 512 地址，读取1K */
=> mmc read 0x0a200000 40 2
MMC read: dev # 0, block # 64, count 2 ... 2 blocks read: OK
=> md.b 0x0a200000 0x8000
（3） 我再测试读取了 emmc 0x4000 * 512 地址出的uboot，读取的内容是一致的。
结论： 我在uboot下读取emmc的数据是没有问题的，但是 parameter.txt 和 MiniLoaderAll.bin 却不一样，到底是为什么呢？继续往下看。
百度中也没有找到关于 parameter.txt 烧写位置的详细资料。想到了2点可以继续入手分析的地方。
（1）在uboot命令行中可以解析到分区信息，所以分析uboot源码，从 part list … 命令入手。大概看了下流程，涉及的函数调用也不少，暂未详细分析。
=> part list mmc 0
Partition Map for MMC device 0 -- Partition Type: EFI
Part Start LBA End LBA Name
Attributes
Type GUID
Partition GUID
1 0x00004000 0x00005fff "uboot"
attrs: 0x0000000000000000
type: 3b600000-0000-423e-8000-128b000058ca
guid: 727b0000-0000-4069-8000-68d500005dea
2 0x00006000 0x00007fff "trust"
attrs: 0x0000000000000000
type: bf570000-0000-440f-8000-42dc000079ef
guid: ff3c0000-0000-4d3a-8000-5e9c00006be6
3 0x0000a000 0x00019fff "boot"
attrs: 0x0000000000000000
type: 4f030000-0000-4744-8000-545300000e1e
guid: 0c240000-0000-4f6a-8000-207e00006722
4 0x0002a000 0x00039fff "backup"
attrs: 0x0000000000000000
type: d3460000-0000-4360-8000-37d9000037c0
guid: 81500000-0000-4f59-8000-166100000c05
5 0x0005a000 0x01d1efde "rootfs"
attrs: 0x0000000000000000
type: 33770000-0000-401d-8000-505400004c3e
guid: 614e0000-0000-4b53-8000-1d28000054a9
（2）分区信息中提到了GPT，GPT分区的资料网上一大把，所以考虑从GPT入手继续分析
二、GPT分区
1. MBR分区
MBR磁盘分区是一种使用最为广泛的分区结构，它也被称为DOS分区结构，但它并不仅仅应用于Windows系统平台，也应用于Linux，基于X86的UNIX等系统平台。它位于磁盘的0号扇区（一扇区等于512字节），是一个重要的扇区（简称MBR扇区）。
MBR扇区由以下四部分组成：
（1）引导代码：引导代码占MBR分区的前440字节，负责整个系统启动。如果引导代码被破坏，系统将无法启动。
（2）Windows磁盘签名：占引导代码后面的4字节，是Windows初始化磁盘写入的磁盘标签，如果此标签被破坏，则系统会提示“初始化磁盘”。
（3）MBR分区表：占Windows磁盘标签后面的64个字节，是整个硬盘的分区表。
（4）MBR结束标志：占MBR扇区最后2个字节，一直为“55 AA”。
2. GPT分区
GPT磁盘分区结构解决了MBR只能分4个主分区的的缺点，理论上说，GPT磁盘分区结构对分区的数量好像是没有限制的。但某些操作系统可能会对此有限制。GPT磁盘分区结构由6部分组成，与MBR对比如下图：
LBA地址和GPT分区结构的对应关系:
其中LBA0表示第一个扇区，占512字节。LBA1表示第二个扇区，以此类推。
（1）保护MBR
在GPT分区表的最开头（LBA0），处于兼容性考虑仍然存储了一份传统的MBR，用来防止不支持GPT的硬盘管理工具错误识别并破坏硬盘中的数据，这个MBR也叫做叫做保护MBR。
在linux系统中直接读取LBA0的数据进行分析：
# dd if=/dev/mmcblk0 skip=$((0x0)) count=1 | hexdump -C
00000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
000001c0 00 00 ee 00 00 00 01 00 00 00 ff ff ff ff 00 00 |................|
000001d0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
000001f0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 55 aa |..............U.|
00000200
0x000001c0 - 2 地址是第一个主分区的分区表项开始地址.
在这个MBR中，只有一个标识为0xEE的分区，以此来表示这块硬盘使用GPT分区表。
MBR结束标志：占MBR扇区最后2个字节，一直为“55 AA”
（2）GPT分区表头
GPT分区表头（也称EFI信息）位于磁盘的1号扇区（LBA1），GPT分区表头会定义分区表的起始位置，分区表的结束位置、每个分区表项的大小、分区表项的个数及分区表的校验等信息。其具体结构如下表所示：
| 相对字节偏移量 (十六进制) | 字节数 | 说明[整数皆以little endian方式表示] |
|---|---|---|
| 00～07 | 8 | GPT头签名“45 46 49 20 50 41 52 54”(ASCII码为“EFI PART”) |
| 08～0B | 4 | 版本号，目前是1.0版，其值是“00 00 01 00” |
| 0C～0F | 4 | GPT头的大小(字节数)，通常为“5C 00 00 00”(0x5C)，也就是92字节。 |
| 10～13 | 4 | GPT头CRC校验和(计算时把这个字段本身看做零值) |
| 14～17 | 4 | 保留，必须为“00 00 00 00” |
| 18～1F | 8 | EFI信息区(GPT头)的起始扇区号，通常为“01 00 00 00 00 00 00 00”，也就是LBA1。 |
| 20～27 | 8 | EFI信息区(GPT头)备份位置的扇区号，也就是EFI区域结束扇区号。通常是整个磁盘最末一个扇区。 |
| 28～2F | 8 | GPT分区区域的起始扇区号，通常为“22 00 00 00 00 00 00 00”(0x22)，也即是LBA34。 |
| 30～37 | 8 | GPT分区区域的结束扇区号，通常是倒数第34扇区。 |
| 38～47 | 16 | 磁盘GUID(全球唯一标识符,与UUID是同义词) |
| 48～4F | 8 | 分区表起始扇区号，通常为“02 00 00 00 00 00 00 00”(0x02)，也就是LBA2。 |
| 50～53 | 4 | 分区表总项数，通常限定为“80 00 00 00”(0x80)，也就是128个。 |
| 54～57 | 4 | 每个分区表项占用字节数，通常限定为“80 00 00 00”(0x80)，也就是128字节。 |
| 58～5B | 4 | 分区表CRC校验和 |
| 5C～* | * | 保留，通常是全零填充 |
在linux系统中直接读取LBA1的数据进行分析：
# dd if=/dev/mmcblk0 skip=$((0x1)) count=1 | hexdump -C
00000000 45 46 49 20 50 41 52 54 00 00 01 00 5c 00 00 00 |EFI PART....\...|
00000010 8d 7f 41 a7 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 |..A.............|
00000020 ff ef d1 01 00 00 00 00 22 00 00 00 00 00 00 00 |........".......|
00000030 de ef d1 01 00 00 00 00 00 00 3a 7d 00 00 4c 4f |..........:}..LO|
00000040 80 00 49 40 00 00 36 c4 02 00 00 00 00 00 00 00 |..I@..6.........|
00000050 80 00 00 00 80 00 00 00 5a 07 ba 30 00 00 00 00 |........Z..0....|
00000060 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000200
a. GPT头的起始扇区号： 01
b. GPT头的备份位置的扇区号： 0x01d1efff
c. GPT分区区域的起始扇区号： 0x22，也即是LBA34
d. GPT分区区域的结束扇区号，通常是倒数第34扇区：0x01d1efde
e. GUID = 00 00 3a 7d 00 00 4c 4f 80 00 49 40 00 00 36 c4
f. 分区表起始扇区号：02
g. 分区表总项数： 128
h. 每个分区表项占用字节数： 128
i. 分区表CRC校验和： 5a 07 ba 30
查看写备份GPT头：
# dd if=/dev/mmcblk0 skip=$((0x1d1efff)) count=1 | hexdump -C
00000000 45 46 49 20 50 41 52 54 00 00 01 00 5c 00 00 00 |EFI PART....\...|
00000010 63 ea 98 31 00 00 00 00 ff ef d1 01 00 00 00 00 |c..1............|
00000020 01 00 00 00 00 00 00 00 22 00 00 00 00 00 00 00 |........".......|
00000030 de ef d1 01 00 00 00 00 00 00 3a 7d 00 00 4c 4f |..........:}..LO|
00000040 80 00 49 40 00 00 36 c4 df ef d1 01 00 00 00 00 |..I@..6.........|
00000050 80 00 00 00 80 00 00 00 5a 07 ba 30 00 00 00 00 |........Z..0....|
00000060 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000200
对比结果：
a. 10~13Bytes：GPT头CRC校验和不一样，因为两个分区表不一样；
b. GPT头的起始、备份扇区号互换了，这个没有问题；
c. 分区表起始扇区号不一样，备份GPT头保存的是备份分区表起始扇区号。
（3）GPT分区表
GPT分区表位于磁盘的2-33号扇区（LBA2~32），一共占用32个扇区，能够容纳128个分区表项。每个分区表项大小为128字节。 每个分区表项中记录着分区的起始，结束地址，分区类型的GUID，分区的名字，分区属性和分区GUID。其具体结构如下表所示：
| 相对字节偏移量(十六进制) | 字节数 | 说明[整数皆以little endian方式表示] |
|---|---|---|
| 00～0F | 16 | 用GUID表示的分区类型 |
| 10～1F | 16 | 用GUID表示的分区唯一标示符 |
| 20～27 | 8 | 该分区的起始扇区，用LBA值表示。 |
| 28～2F | 8 | 该分区的结束扇区(包含)，用LBA值表示，通常是奇数。 |
| 30～37 | 8 | 该分区的属性标志 |
| 38～7F | 72 | UTF-16LE编码的人类可读的分区名称，最大32个字符。 |
注意： 扇区尺寸不能假定为512字节，也就是说，一个扇区内可能存放4个以上的分区项，也可能只存放一个分区项的一部分。也就是说，除了头两个扇区(LBA 0 和 LBA 1)之外，GPT规范仅定义了数据结构的尺寸，而不关心使用多少个扇区进行存储。
在linux系统中直接读取LBA2的数据进行分析：
#dd if=/dev/mmcblk0 skip=$((0x2)) count=1 | hexdump -C
00000000 00 00 60 3b 00 00 3e 42 80 00 12 8b 00 00 58 ca |..`;..>B......X.|
00000010 00 00 7b 72 00 00 69 40 80 00 68 d5 00 00 5d ea |..{r..i@..h...].|
00000020 00 40 00 00 00 00 00 00 ff 5f 00 00 00 00 00 00 |.@......._......|
00000030 00 00 00 00 00 00 00 00 75 00 62 00 6f 00 6f 00 |........u.b.o.o.|
00000040 74 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |t...............|
00000050 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000080 00 00 57 bf 00 00 0f 44 80 00 42 dc 00 00 79 ef |..W....D..B...y.|
00000090 00 00 3c ff 00 00 3a 4d 80 00 5e 9c 00 00 6b e6 |..<...:M..^...k.|
000000a0 00 60 00 00 00 00 00 00 ff 7f 00 00 00 00 00 00 |.`..............|
000000b0 00 00 00 00 00 00 00 00 74 00 72 00 75 00 73 00 |........t.r.u.s.|
000000c0 74 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |t...............|
000000d0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000100 00 00 03 4f 00 00 44 47 80 00 54 53 00 00 0e 1e |...O..DG..TS....|
00000110 00 00 24 0c 00 00 6a 4f 80 00 20 7e 00 00 67 22 |..$...jO.. ~..g"|
00000120 00 a0 00 00 00 00 00 00 ff 9f 01 00 00 00 00 00 |................|
00000130 00 00 00 00 00 00 00 00 62 00 6f 00 6f 00 74 00 |........b.o.o.t.|
00000140 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000180 00 00 46 d3 00 00 60 43 80 00 37 d9 00 00 37 c0 |..F...`C..7...7.|
00000190 00 00 50 81 00 00 59 4f 80 00 16 61 00 00 0c 05 |..P...YO...a....|
000001a0 00 a0 02 00 00 00 00 00 ff 9f 03 00 00 00 00 00 |................|
000001b0 00 00 00 00 00 00 00 00 62 00 61 00 63 00 6b 00 |........b.a.c.k.|
000001c0 75 00 70 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |u.p.............|
000001d0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000200
可以粗略的看出，LBA2中有4个分区表，uboot、trust、boot、backup。就其中的第一个分区uboot，进行分析：
a. GUID分区类型：00 00 60 3b 00 00 3e 42 80 00 12 8b 00 00 58 ca
b. GUID分区唯一标示符：00 00 7b 72 00 00 69 40 80 00 68 d5 00 00 5d ea
c. 分区的起始扇区：0x4000
d. 分区的结束扇区：0x5fff
e. 分区的属性标志：0x00
f. 分区名称(UTF-16LE编码)：uboot
uboot分区的起始地址和大小与 parameter.txt 中的定义是一样的。
查看写备份GPT分区表：
# dd if=/dev/mmcblk0 skip=$((0x1d1efdf)) count=1 | hexdump -C
00000000 00 00 60 3b 00 00 3e 42 80 00 12 8b 00 00 58 ca |..`;..>B......X.|
00000010 00 00 7b 72 00 00 69 40 80 00 68 d5 00 00 5d ea |..{r..i@..h...].|
00000020 00 40 00 00 00 00 00 00 ff 5f 00 00 00 00 00 00 |.@......._......|
00000030 00 00 00 00 00 00 00 00 75 00 62 00 6f 00 6f 00 |........u.b.o.o.|
00000040 74 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |t...............|
00000050 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000080 00 00 57 bf 00 00 0f 44 80 00 42 dc 00 00 79 ef |..W....D..B...y.|
00000090 00 00 3c ff 00 00 3a 4d 80 00 5e 9c 00 00 6b e6 |..<...:M..^...k.|
000000a0 00 60 00 00 00 00 00 00 ff 7f 00 00 00 00 00 00 |.`..............|
000000b0 00 00 00 00 00 00 00 00 74 00 72 00 75 00 73 00 |........t.r.u.s.|
000000c0 74 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |t...............|
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*
00000100 00 00 03 4f 00 00 44 47 80 00 54 53 00 00 0e 1e |...O..DG..TS....|
00000110 00 00 24 0c 00 00 6a 4f 80 00 20 7e 00 00 67 22 |..$...jO.. ~..g"|
00000120 00 a0 00 00 00 00 00 00 ff 9f 01 00 00 00 00 00 |................|
00000130 00 00 00 00 00 00 00 00 62 00 6f 00 6f 00 74 00 |........b.o.o.t.|
00000140 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000180 00 00 46 d3 00 00 60 43 80 00 37 d9 00 00 37 c0 |..F...`C..7...7.|
00000190 00 00 50 81 00 00 59 4f 80 00 16 61 00 00 0c 05 |..P...YO...a....|
000001a0 00 a0 02 00 00 00 00 00 ff 9f 03 00 00 00 00 00 |................|
000001b0 00 00 00 00 00 00 00 00 62 00 61 00 63 00 6b 00 |........b.a.c.k.|
000001c0 75 00 70 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |u.p.............|
000001d0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000200
对比结果：一模一样
（4）分区区域
uboot分区 ： 0x00004000 ~ 0x00005fff
trust分区 ： 0x00006000 ~ 0x00007fff
boot分区 ：0x0000a000 ~ 0x00019fff
backup分区 ：0x0002a000 ~ 0x00039fff
rootfs分区 ：0x0005a000 ~ 0x01d1efde
（5）备份GPT分区表
（6）备份GPT分区表头
总结
- 采用GPT分区的方式，不是将 parameter.txt 文件保存在emmc的0地址处，而是将其中的CMDLINE信息解析为标准的GPT分区结构，保存在emmc的0地址处。
- 通过上面的分析，GPT分区结构占用了1（MBR）+ 1（GPT Header） + 32（GPT Entry） = 34个扇区，从LBA34~LBA63读取的数据都是0，从LBA64开始有数据，与文档中的）LOADER位置一致，但是为什么读出的数据与MiniLoaderAll.bin不一致，我也不知道，请知道高手指教下，谢谢。
参考资料
- Rockchip-Parameter-File-Format-Version1.4.pdf
- GPT 分区详解
- GPT分区表的备份与恢复