Bootloader что это такое
Что такое Bootloader на Android
Содержание:
Bootloader: что это?
Если привести в пример компьютерные терминалы с несколькими установленными «операционками» (скажем, Windows и Linux), загрузчик после включения стационарного блока или ноутбука предлагает юзеру вход в систему на выбор, а после подтверждения загружает ту или иную ОС.
Принципы загрузки ОС
Равно как и в стационарных системах, загрузчик Bootloader в мобильных девайсах обращается к инициализационным файлам по типу того, как это делает, например, Windows при загрузке параметров из файла boot.ini.
Если обратить внимание именно на такие данные, нетрудно сделать вывод, что в Android-системах запросто можно изменить не только способ загрузки, но и загружаемую ОС либо в ручном, либо в автоматическом режиме. Однако мало кто знает, что сам этот инструмент загружает исключительно ту систему, которая написана под определенную модель смартфона или планшета.
Bootloader: как разблокировать и зачем это нужно?
Что же касается возможностей, которые предполагает разблокирование загрузчика, дело тут только восстановлением данных не ограничивается.
Любой производитель мобильной техники предусматривает работу с таким компонентом, как Bootloader. Как разблокировать его? Обычно это делается при помощи специальных утилит, устанавливаемых на ПК при соединении с мобильным девайсом через USB-интерфейс. Заметьте, права суперпользователя в данном случае не требуются.
Как разблокировать Bootloader более подробно
Восстановление данных
Достаточно просто скинуть настройки на самом гаджете, а после перезагрузки система предложит выбрать вариант: либо использовать на устройстве новые настройки, либо восстановить параметры, программы и файлы, применяя для этого учетную запись сервисов Google. При этом придется ввести адрес почты Gmail с паролем, а также подключиться к сети Интернет, например, при имеющемся активном Wi-Fi-соединении.
Установка другой «операционки»
Если говорить о возможности инсталляции другой ОС, этот вопрос достаточно сложен, хотя и решаем. Дело в том, что некоторые производители утверждают, мол, что после «Андроида» на гаджет другая система не станет. Чистой воды рекламный ход, призванный разрекламировать инсталлированную систему.
А ведь китайцы на своих «левых» аппаратах HTC уже доказали, что на одном девайсе совершенно элементарно уживаются и Android, и Windows Phone. При этом такие модели поставляются в большинстве случаев с уже разблокированным загрузчиком Bootloader. Что это в данном случае? Это средство, позволяющее не только выбирать загружаемую ОС, но и устанавливать любую другую с изменением параметров на системном уровне.
Иными словами, пользователь может обойтись даже без каких бы то ни было прошивок или дополнительных программ для оптимизации работы установленной «операционки». Более того! Для этого не потребуются даже специализированные утилиты вроде оптимизаторов, которых сегодня развелось столько, что пользователь сам не понимает, что же выбрать из всего этого огромного количества программ и приложений.
На что стоит обратить внимание отдельно?
Но вот когда дело касается кастомных прошивок, которые стали достаточно популярными у множества владельцев мобильных девайсов, с ними нужно быть очень осторожными. Конечно, толковая прошивка или обновление ОС вреда не принесет, скорее наоборот, только улучшит работу устройства, но когда инсталлируется что-то неофициальное, да еще не прошедшее проверку (вроде компьютерных бета-версий), жди беды. Тогда уж точно никакой загрузчик не поможет.
Кстати сказать, немногие соображают, что такие версии способны оказывать слишком сильную нагрузку на «железные» компоненты, что, в свою очередь, может привести к их полной неработоспособности. А ведь поменять процессор в том же смартфоне – дело далеко не самое простое.
Ко всему прочему разблокировка загрузчика в официально выпущенных фирменных гаджетах подразумевает автоматическую потерю гарантии и возможности бесплатного сервисного обслуживания. Так что придется сто раз подумать, перед тем как производить такие действия и операции.
Напоследок остается добавить, что вопрос установки другой ОС на Android-девайс – тоже, в общем-то, достаточно спорный. Да, конечно, система встанет, что бы там производитель ни заявлял. Но вот как она будет работать – это уже другой вопрос, тем более что большинство юзеров обычно ставят какие-то облегченные версии, имеющие неизвестный источник происхождения. А зря. Тут, как говорится, таких дров наломать можно, что потом греха не оберешься. Да и сам производитель при таких изменениях по действующим международным нормам никакой ответственности за корректную работу мобильного девайса не несет. Поэтому решение о целесообразности и должен принимать сам обладатель гаджета. Но лучше с такими вещами не шутить.
Что такое загрузчик в Android и как его разблокировать
Раньше многие владельцы Android-смартфонов занимались разблокировкой «загрузчика» (или Bootloader) — зачастую без этого было нельзя обновить устройство на более новую версию операционной системы. Сейчас простому пользователю работать с загрузчиком не придется (хотя кто его знает, может и настанет такой момент), но знать о его существовании полезно. Разберемся, почему «загрузчик» бывает открытым или закрытым, и для чего он вообще нужен.
Что такое загрузчик в Android
Bootloader — это программа. Почти такая же, как любое из установленных на вашем телефоне приложений. Отличие в том, что она запускается каждый раз, как только вы включаете смартфон. «Загрузчик» отвечает за запуск нужной операционной системы: другими словами, Bootloader запускается еще до того, как будет загружен Android, и вы увидите перед собой рабочий стол с приложениями. Именно эта программа позволяет запустить Android или активировать режим восстановления, к примеру.
Почему загрузчик заблокирован
Действительно, производители часто блокируют доступ к загрузчику на своих устройствах. Таким образом они запрещают пользователям запускать какую-либо другую операционную систему на устройстве, кроме предусмотренной производителем. Желающие установить кастомную прошивку прибегают к разблокировке загрузчика, хотя есть производители, которые выпускают устройства с разблокированным загрузчиком.
Bootloader устанавливается производителем смартфонов. В случае, если он заблокирован, он позволит запустить только авторизованную версию операционной системы с соответствующей электронной подписью.
Как разблокировать загрузчик
Загрузчик на Google Pixel
Способы обхода загрузчика разнятся в зависимости от производителя смартфона и, как правило, требуют root-доступ. На нашем сайте и в нашем Телеграм-чате можно найти множество инструкций для конкретного смартфона. Если хоть раз имели дело с загрузчиком, пройдите опрос ниже — посмотрим, сколько среди нас гиков.
Иногда производители сами позволяют разблокировать загрузчик (а зачем тогда блокировали, спрашивается?). Например, Sony недавно опубликовала инструкцию, где настоятельно рекомендуют воспользоваться для этих целей специальной утилитой, которая возьмет всю черновую работу на себя. От владельца потребуется лишь IMEI и действующий адрес электронной почты. После того как программа проверит введенные данные, вам будет предоставлен уникальный код, введя который в специальном поле, устройство будет разблокировано.
А Huawei в прошлом году запретила разблокировку загрузчика фирменных устройств, чтобы… потом снова разрешить ее. Правда, обратиться за разблокировкой могут только активные участники сообщества разработчиков, представленные на площадке XDA.
Стоит отметить, что неосторожные действия пользователей порой приводят к повреждению программы-загрузчика. Это одна из причин, по которой не стоит отсоединять кабель от смартфона во время прошивки или выключать электричество. Восстановление Bootloader – это очень непростая процедура, которая не имеет ничего общего с восстановлением прошивки смартфона или обновлением версии Android.
Что такое Bootloader и для чего он служит
Понимание того, как работает ваш смартфон и какие важные компоненты в этом ему помогают, определенно не повредит. В этом посте мы познакомимся с тем, что называется Bootloader, или «загрузчик». Почему он бывает открытым или закрытым и для чего он нужен. Простому пользователю работать с загрузчиком не придется, но знать о его существовании полезно.
Начнем с начала. Bootloader, или загрузчик, это программа, которая запускается каждый раз, как только вы включаете смартфон. Она отвечает за запуск нужной операционной системы. Другими словами, Bootloader запускается еще до того, как будет загружена операционная система Android. Именно эта программа позволяет запустить Android или активировать режим восстановления, к примеру.
Производители блокируют доступ к загрузчику на своих устройствах. Таким образом они запрещают пользователям запускать какую-либо другую операционную систему на устройстве, кроме предусмотренной производителем. Желающие установить кастомную прошивку прибегают к разблокировке загрузчика, хотя есть производители, которые выпускают устройства с разблокированным загрузчиком.
Bootloader устанавливается производителем смартфонов. В случае, если он заблокирован, он позволит запустить только авторизованную версию операционной системы с соответствующей электронной подписью. Способы обхода этой проверки разнятся в зависимости от производителя смартфона и, как правило, требуют root-доступ.
Стоит отметить, что неосторожные действия пользователей порой приводят к повреждению программы-загрузчика. Это одна из причин, по которой не стоит отсоединять кабель от смартфона во время прошивки или выключать электричество. Восстановление Bootloader – это очень непростая процедура, которая не имеет ничего общего с восстановлением прошивки смартфона или обновлением версии Android.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Раньше новый смартфон, представленный той или иной компанией, казался по-настоящему революционным продуктом. Появился сенсорный экран, сканер отпечатков пальцев, камеры обрели оптическую стабилизацию и многое другое. В современном мире каждый год производители смартфонов пытаются сказать нам о революции, но по факту изменения совсем небольшие. Да, многие функции значительно упрощают жизнь, однако далеко не всегда те технологии, которые были нам преподнесены как инновационные, находят применение в реальной жизни. Сегодня предлагаю поговорить о технологиях Android устройств, за которые мы год за годом переплачиваем деньги и ими не пользуемся.
Отлично. Пишите больше таких статей. Повышает грамотнось населения.
Пишем свой bootloader
Это статья была написана для людей, которым всегда интересно знать как работают разные вещи. Для тех разработчиков которые обычно пишут свои программы на высоком уровне, C, C++ или Java — не важно, но при этом столкнулись с необходимостью сделать что-то на низком уровне. Мы будем рассматривать низкоуровневое программирование на примере работы bootloader-а.
Мы опишем что происходит после включения компьютера и как система загружается. В качестве практического примера, рассмотрим как вы можете написать свой собственный загрузчик, который фактически является отправной точкой при загрузки системы.
Что такое Boot Loader
Boot loader — это программа, которая записана на первом секторе жесткого диска. BIOS автоматически считывает всё содержимое первого сектора в память, сразу после включения питания. Первый сектор также называется главной загрузочной записью. На самом деле, это не является обязательным для первого сектора жесткого диска для загрузки чего либо. Это название было исторически сложившиеся, так как разработчики использовали такой механизм для загрузки операционной системы.
Будьте готовы погружаться глубже
В этом разделе я расскажу о том, какие знания и инструменты, необходимы для разработки собственного загрузчика, а также напомню некоторую полезную информацию о загрузке системы.
И так, какой язык Вы должны знать, чтобы написать Boot Loader
В первую очереди, при работе компьютера, контроль аппаратного обеспечения осуществляется преимущественно посредством функций BIOS, известный как «прерывания». Вызвать прерывание можно только на ассемблере — будет здорово если вы хоть немного знакомы с этим языком. Но это не обязательное условие. Почему? Мы будем использовать технологию «смешанного кода», где можно совместить высокоуровневые конструкции с командами низкого уровня. Это не много упрощает нашу задачу.
В этой статье в основном будет использоваться язык C++. Но если вы знаете C, то вам будет легко узнать необходимые C++ элементы. В общем, даже знание языка C будет достаточно, но тогда вам придется изменять исходный код примеров.
И так, для разработки простого загрузчика вы должны знать, C или C++, а также было бы не плохо если вы знаете немного Ассемблера.
Какой компилятор вам нужен
Чтобы использовать технологию смешанного кода, нужно по крайней мере два компилятора: для ассемблера и для C/C++, а также компоновщик который объединит объектные файлы(.obj) в один исполняемый файл.
Теперь, давайте поговорим о некоторых особых моментов. Есть два режима функционирования процессора: реальный и защищенный режим. Реальный режим является 16-битным и имеет некоторые ограничения. Защищенный режим является 32-битным и полностью используется операционной системой. Когда компьютер только начинает работу, процессор работает в 16-битном режиме. Таким образом, чтобы написать программу и получить исполняемый файл, вам понадобится компилятор и компоновщик для ассемблера для 16-битного режима. Для C/C++ вам потребуется только компилятор, который умеет создавать объектные файлы для 16-битного режима.
Современные компиляторы сделаны для 32-разрядных приложений, поэтому мы не сможем их использовать.
Я пробовал несколько бесплатных и коммерческих компиляторов для 16-битного режима и выбрал продукт от Microsoft. Компилятор вместе с компоновщиком для ассемблера, C и C++ включены в Microsoft Visual Studio 1.52, его можно скадать с официального сайта компании. Некоторые подробности о компиляторов которые нам нужны приведены ниже.
ML 6,15 — компилятор ассемблера от Microsoft для 16-битного режима.
LINK 5,16 — компоновщик, который умеет создавать COM-файлы для 16-битного режима.
CL — С, С++ компилятор для 16-битного режима.
Вы также можете использовать несколько альтернативных вариантов.
DMC — бесплатный компилятор для компиляции ассемблера, C, C++ для 16 и 32-битном режиме Digital Mars.
LINK — бесплатный компоновщик для компилятора DMC.
Есть также некоторые продукты от Borland.
BCC 3,5 — С, С++ компилятор, который умеет создавать файлы для 16-битного режима.
TASM — компилятор асемблера для 16-битного режима.
TLINK — компоновщик, который может создавать файлы COM для 16-битного режима.
Все примеры кода в этой статьи, были разработаны с инструментами от Microsoft.
Как система загружается
Для того, чтобы решить нашу задачу мы должны вспомнить, как система загружает.
Рассмотрим кратко, как компоненты системы взаимодействуют при загрузке системы.
После того, как управление было передано по адресу 0000:7C00, Master Boot Record (MBR) начинает свою работу и запускает загрузку операционной системы.
Давайте перейдем к кодированию
В следующих разделах мы будем непосредственно заняты низкоуровневым программированием — мы будем писать наш собственный загрузчик.
Архитектура программы
Первый объект это StartPoint, который написан исключительно в ассемблере, поскольку в языках высокого уровня нет необходимых нам инструкции. Это говорит компилятору, какой тип памяти должен использоваться, и адрес команды в RAM, которая должна выполняться после его чтения. Он также исправляет регистры процессора и передает управление функции BootMain, которая написано на языке высокого уровня.
Следующий объект- BootMain — является аналогом main, что, в свою очередь является основной функцией в которой сконцентрированы все функции программы.
Классы CDisplay и CString заботиться о функциональной части программы и выводит сообщение на экран. Как вы можете видеть на предыдущей картинки, класс CDisplay использует класс CString в своей работе.
Среда разработки
Здесь я использую стандартные среды разработки Microsoft Visual Studio 2005 или 2008. Вы можете использовать любые другие инструменты, но я уверен, что эти два, с некоторыми настройками, компилируют и работают легко и удобно.
Сначала мы должны создать проект Makefile Project, где будет выполнена основная работа.
File->New\Project->Общие\Makefile Project
BIOS прерывания и очистка экрана
Чтобы вывести сообщение на экране, мы должны очистить его для начала. Мы будем использовать специальные BIOS прерывания для этой цели.
BIOS предлагает ряд прерываний для работы с железом, таким как видеокарта, клавиатура, системный диск. Каждое прерывание имеет следующую структуру:
Где «number_of_interrupt» является числом прерывания.
Каждое прерывание имеет некоторое количество параметров, которые должны быть установлены до его вызова. Регистр процессора — ah, всегда несет ответственность за количество функций для текущего прерывания, и другие регистры обычно используются для других параметров текущей операции. Давайте посмотрим, как работа прерывания номер 10h выполняется на ассемблере. Мы будем использовать 00-функцию, она меняет видео режим и очищает экран:
Мы будем рассматривать только те прерывания и функции, которые будут использоваться в нашем приложении. Нам понадобится:
«Смешанный код»
Компилятор C++ поддерживает встроенный Ассемблер, то есть при написании кода на языке высокого уровня вы можете также использовать язык низкого уровня. Инструкции ассемблера, которые используются на высоком уровне, также называют asm вставками. Они состоят из ключевого слова «__asm» и блока ассемблерных инструкций:
Чтобы продемонстрировать пример смешанного кода мы будем использовать ранее упомянутый код на ассемблере, который выполняет очистку экрана и объединим его с кодом написанный на C++.
CString реализация
CString класс предназначен для работы со строками. Он включает в себя метод Strlen(), который получает в качестве параметра указатель на строку и возвращает количество символов в этой строке.
CDisplay — реализация
Types.h — реализация
Types.h является заголовочным файлом, который включает определения типов данных и макросов.
BootMain.cpp — реализация
BootMain() является основной функцией программы, которая является первой точкой входа (аналог main()). Основная работа проводится здесь.
StartPoint.asm — реализация
Давайте соберем все
Создание COM файла
Поместите компиляторы и компоновщик в каталог проекта. В том же каталоге, мы создаем командный файл и заполняем в соответствии с примером (можно использовать любой каталог вместо VC152, главное чтобы компиляторы и компоновщик находились в нем).:
Ассамблирование — автоматизация
В качестве заключительного этапа в этом разделе мы опишем как превратить Microsoft Visual Studio 2005, 2008, в среду разработки с поддержкой любого компилятора. Для этого нужно перейти в свойствах проекта: Project->Properties->Configuration Properties\General->Configuration Type.
Вкладка Configuration Properties включает в себя три пункта: General, Debugging и NMake. Выберите NMake и укажите путь к «build.bat» в Build Command Line и Rebuild Command Lin.
Если все сделано правильно, то вы можете скомпилировать нажав клавиши F7 или Ctrl + F7. При этом вся сопутствующие информация будет отображаться в окне вывода. Основным преимуществом здесь является не только автоматизация сборки, но и мониторинг ошибок в коде если они будут.
Тестирование и демонстрация
Этот раздел расскажет, как увидеть сделанный загрузчик в действии, как выполнить тестирование и отладку.
Как проверить загрузчик
Вы можете проверить загрузчик на реальном оборудовании или с использованием разработанных для этих целей виртуальных машинам — VMware. Тестирование на реальном оборудовании дает вам больше уверенности, что он работает также как и на виртуальной машине. Конечно, мы можем сказать, что VmWare отличный способ для тестирования и отладки. Мы рассмотрим оба метода.
Прежде всего, нужен инструмент, чтобы записать наш загрузчик на виртуальный или физический диск. Насколько я знаю, есть несколько бесплатных и коммерческих консолей и GUI приложений. Я использовал Disk Explorer для NTFS 3.66 (версия для FAT, называется Disk Explorer для FAT) для работы в ОС Windows и Norton Disk Editor 2002 для работы в MS-DOS.
Я опишу только Disk Explorer для NTFS 3,66 потому что это самый простой способ и подходит для наших целей больше всего.
Тестирование с помощью виртуальной машины VmWare
Создание виртуальной машины
Нам понадобится VmWare версия программы 5.0, 6.0 или выше. Чтобы проверить загрузчик мы создадим новую виртуальную машину с минимальным размером диска, например, 1 Gb. Отформатируйте его в файловую систему NTFS. Теперь нам нужно отобразить отформатированный жесткий диск на VmWare в качестве виртуального диска. Для этого выберите:
File->Map or Disconnect Virtual Disks.
После этого появится окно. Там вы должны нажать кнопку «Map». В следующем появившемся окне вы должны указать путь к диску. Теперь Вы также можете выбрать букву диска.
Не забудьте снять флажок «Open file in read-only mode (recommended)». После того как выполнили все выше описанные индикации диск должен быть доступен в режиме только для чтения чтобы избежать повреждения данных.
После этого мы можем работать с диском виртуальной машины, как с обычными логическим диском в ОС Windows. Теперь мы должны использовать Disk Explorer для NTFS 3,66 чтобы записать загрузочную запись с позиции 0.
Работа с Disk Explorer для NTFS
После запуска программы мы идем в наш диск (File-> Drive). В появившемся окне идем в раздел логические диски и выбираем наш созданный диск(в моем случае это Z).
Теперь мы выбираем меню пункт View как Hex команды. В это появившемся окне мы можем видеть информацию диска в 16-разрядном представлении, разделенная на сектора. Сейчас у нас только 0-ли, так как диск пуст, пока что.
Сейчас мы должны записать наш загрузчик в первый сектор. Мы устанавливаем маркер в положение 00, как это показано на предыдущей картинке. Чтобы скопировать загрузчик мы используем пункт меню Edit->Paste from file command. В открывшемся окне укажите путь к файлу и кликните Open. После этого содержимое первого сектора должен измениться и выглядеть, как это показано на картинке — если вы, конечно, ничего не меняли в коде.
Вы также должны записать подпись 55AAh по позиции 1FE от начала сектора. Если вы не сделаете это, BIOS проверит последние два байта, и не найдя указанную подписи, будет считать что этот сектор не является загрузочным и не загрузит его в память.
Для переключения в режим редактирования нажмите клавишу F2 и напишите необходимые номера — 55AAh подписи. Чтобы выйти из режима редактирования нажмите ESC.
Теперь нам нужно подтвердить записанные данные.
Чтобы применить записанное мы идем в Tools-> Options, теперь мы идем в пункт Mode и выбираем метод записывания — Virtual Write и нажмите кнопку Write.
Большую часть рутинных действий закончили, наконец, и теперь вы можете видеть, что мы разработали с самого начала этой статьи. Давайте вернемся к VwWare чтобы отключить виртуальный диск (File->Map or Disconnect Virtual Disks … and click Disconnect).
Давайте запустим виртуальную машину. Мы видим теперь, как из глубины царства машинных кодов появляются знакомые строки — «Hello World… », from low-level. «.
Тестирование на реальном оборудовании
Тестирование на реальном оборудовании почти такая же, как и на виртуальной машине, за исключением того, что если что-то не работает, вам потребуется намного больше времени, чтобы восстановить ее, чем создать новую виртуальную машину. Чтобы проверить загрузчик не имея возможность потерять данные (все может случиться), я предлагаю использовать флэш-накопитель, но сначала вы должны перезагрузить компьютер, зайдите в BIOS и убедитесь, что он поддерживает загрузку с флэш-накопителя. Если он поддерживает его, то все в порядке. Если нет, то вы должны ограничить тестированием на виртуальной тестовой машине.
Процесс написание загрузчика на флэш-диск в Disk Explorer для NTFS 3,66 такой же как и для виртуальной машины. Вы просто должны выбрать сам жесткий диск вместо своего логического раздела.
Заключение
В этой статье мы рассмотрели, что такое загрузчик, как работает BIOS, и как компоненты системы взаимодействуют при загрузке системы. Практическая часть дала нам понимание о том, как можно разработать свой собственный, простой загрузчик. Мы продемонстрировали технологию смешанного кода и процесс автоматизации сборки с использованием Microsoft Visual Studio 2005, 2008.
Конечно, это лишь малая часть по сравнению с огромной темой низкоуровневого программирования, но если вам было интересна это статья — то это круто.