u-boot的環境變數用來儲存一些常常使用的引數變數。uboot希望將環境變數儲存在靜態儲存器中（如nand nor eeprom mmc）。
當中有一些也是大家經常使用。有一些是使用人員自定義的。更改這些名字會出現錯誤，以下的表中我們列出了一些經常使用的環境變數：
bootdelay 執行自己主動啟動的等候秒數
baudrate 串列埠控制檯的波特率
netmask 乙太網介面的掩碼
ethaddr 乙太網卡的網路卡實體地址
bootfile 預設的下載檔案
bootargs 傳遞給核心的啟動引數
bootcmd 自己主動啟動時執行的命令
serverip 伺服器端的ip地址
ipaddr 本地ip 地址
stdin 標準輸入裝置
stdout 標準輸出裝置
stderr 標準出錯裝置
上面這些是uboot預設存在的環境變數，uboot本身會使用這些環境變數來進行配置。我們能夠自定義一些環境變數來供我們自己uboot驅動來使用。
Uboot環境變數的設計邏輯是在啟動過程中將env從靜態儲存器中讀出放到RAM中。之後在uboot下對env的操作（如printenv editenv setenv）都是對RAM中env的操作。僅僅有在執行saveenv時才會將RAM中的env又一次寫入靜態儲存器中。
這樣的設計邏輯能夠加快對env的讀寫速度。
基於這樣的設計邏輯。2014.4版本號uboot實現了saveenv這個儲存env到靜態儲存器的命令。而沒有實現讀取env到RAM的命令。
那我們就來看一下uboot中env的資料結構 初始化 操作怎樣實現的。
一 env資料結構
在include/environment.h中定義了env_t，例如以下：
#ifdef CONFIG_SYS_REDUNDAND_ENVIRONMENT
# define ENV_HEADER_SIZE (sizeof(uint32_t) + 1)
# define ACTIVE_FLAG 1
# define OBSOLETE_FLAG 0
#else
# define ENV_HEADER_SIZE (sizeof(uint32_t))
#endif
#define ENV_SIZE (CONFIG_ENV_SIZE - ENV_HEADER_SIZE)
typedef struct environment_s {
uint32_t crc; /* CRC32 over data bytes */
#ifdef CONFIG_SYS_REDUNDAND_ENVIRONMENT
unsigned char flags; /* active/obsolete flags */
#endif
unsigned char data[ENV_SIZE]; /* Environment data */
} env_t;CONFIG_ENV_SIZE是我們須要在配置檔案裡配置的環境變數的總長度。
這裡我們使用的nand作為靜態儲存器，nand的一個block是128K，因此選用一個block來儲存env，CONFIG_ENV_SIZE為128K。
Env_t結構體頭4個bytes是對data的crc校驗碼，未定義CONFIG_SYS_REDUNDAND_ENVIRONMENT。所以後面緊跟data陣列，陣列大小是ENV_SIZE.
ENV_SIZE是CONFIG_ENV_SIZE減掉ENV_HEADER_SIZE，也就是4bytes，
所以env_t這個結構體就包括了整個我們規定的長度為CONFIG_ENV_SIZE的儲存區域。
頭4bytes是crc校驗碼。後面剩餘的空間所實用來儲存環境變數。
須要說明的一點，crc校驗碼是uboot中在saveenv時計算出來。然後寫入nand，所以在第一次啟動uboot時crc校驗會出錯，
由於uboot從nand上讀入的一個block資料是隨機的。沒有意義的，執行saveenv後重新啟動uboot，crc校驗就正確了。
data 欄位儲存實際的環境變數。u-boot 的 env 按 name=value”\0”的方式儲存，在全部env 的最後以”\0\0”表示整個 env 的結束。
新的name=value 對總是被加入到 env 資料塊的末尾，當刪除一個 name=value 對時，後面的環境變數將前移，對一個已經存在的環境變數的改動實際上先刪除再插入。
u-boot 把env_t 的資料指標還儲存在了另外一個地方,這就
是 gd_t 結構（不同平臺有不同的 gd_t 結構 ）,這裡以ARM 為例僅列出和 env 相關的部分
typedef struct global_data
{
…
unsigned long env_off; /* Relocation Offset */
unsigned long env_addr; /* Address of Environment struct ??? */ unsigned long env_valid /* Checksum of Environment valid */ … } gd_t;
二 env的初始化
uboot中env的整個架構能夠分為3層：
（1） 命令層。如saveenv。setenv editenv這些命令的實現，還有如啟動時呼叫的env_relocate函式。
（2） 中間封裝層，利用不同靜態儲存器特性封裝出命令層須要使用的一些通用函式，如env_init,env_relocate_spec,saveenv這些函式。實現檔案在common/env_xxx.c
（3） 驅動層，實現不同靜態儲存器的讀寫擦等操作，這些是uboot下不同子系統都必須的。
依照執行流順序，首先分析一下uboot啟動的env初始化過程。
首先在board_init_f中呼叫init_sequence的env_init，這個函式是不同儲存器實現的函式，nand中的實現例如以下：
<span style="font-size:14px;">/*
* This is called before nand_init() so we can't read NAND to
* validate env data.
*
* Mark it OK for now. env_relocate() in env_common.c will call our
* relocate function which does the real validation.
*
* When using a NAND boot image (like sequoia_nand), the environment
* can be embedded or attached to the U-Boot image in NAND flash.
* This way the SPL loads not only the U-Boot image from NAND but
* also the environment.
*/
int env_init(void)
{
gd->env_addr = (ulong)&default_environment[0];
gd->env_valid = 1;
return 0;
}</span>從凝視就基本能夠看出這個函式的作用，由於env_init要早於靜態儲存器的初始化，所以無法進行env的讀寫，這裡將gd中的env相關變數進行配置，
預設設定env為valid。
方便後面env_relocate函式進行真正的env從nand到ram的relocate。
繼續執行，在board_init_r中，例如以下：
/* initialize environment */
if (should_load_env())
env_relocate();
else
set_default_env(NULL);這是在全部儲存器初始化完畢後執行的。
首先呼叫should_load_env。例如以下：
/*
* Tell if it's OK to load the environment early in boot.
*
* If CONFIG_OF_CONFIG is defined, we'll check with the FDT to see
* if this is OK (defaulting to saying it's not OK).
*
* NOTE: Loading the environment early can be a bad idea if security is
* important, since no verification is done on the environment.
*
* @return 0 if environment should not be loaded, !=0 if it is ok to load
*/
static int should_load_env(void)
{
#ifdef CONFIG_OF_CONTROL
return fdtdec_get_config_int(gd->fdt_blob, "load-environment", 1);
#elif defined CONFIG_DELAY_ENVIRONMENT
return 0;
#else
return 1;
#endif
}從凝視能夠看出，CONFIG_OF_CONTROL未定義，鑑於考慮安全性問題，假設我們想要推遲env的load，能夠定義CONFIG_DELAY_ENVIRONMENT,這裡返回0，就呼叫set_default_env使用預設的env。預設env是在配置檔案裡CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS設定的。
我們能夠在之後的某個地方在呼叫env_relocate來load env。
這裡我們選擇在這裡直接load env。所以未定義CONFIG_DELAY_ENVIRONMENT,返回1。呼叫env_relocate。
在common/env_common.c中：
void env_relocate(void)
{
#if defined(CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC)
env_reloc();
env_htab.change_ok += gd->reloc_off;
#endif
if (gd->env_valid == 0) {
#if defined(CONFIG_ENV_IS_NOWHERE) || defined(CONFIG_SPL_BUILD)
/* Environment not changable */
set_default_env(NULL);
#else
bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_CHECKSUM);
set_default_env("!bad CRC");
#endif
} else {
env_relocate_spec();
}
}
Gd->env_valid在之前的env_init中設定為1。所以這裡呼叫env_relocate_spec。
這個函式也是不同儲存器的中間封裝層提供的函式，對於nand在common/env_nand.c中，例如以下：
void env_relocate_spec(void)
{
int ret;
ALLOC_CACHE_ALIGN_BUFFER(char, buf, CONFIG_ENV_SIZE);
ret = readenv(CONFIG_ENV_OFFSET, (u_char *)buf);
if (ret) {
set_default_env("!readenv() failed");
return;
}
env_import(buf, 1);
} 首先定義一個長度為CONFIG_ENV_SIZE的buf，然後呼叫readenv。
CONFIG_ENV_OFFSET是在配置檔案裡定義的env在nand中偏移位置。我們這裡定義的是在4M的位置。
Readenv也在env_nand.c中，例如以下：
int readenv(size_t offset, u_char *buf)
{
size_t end = offset + CONFIG_ENV_RANGE;
size_t amount_loaded = 0;
size_t blocksize, len;
u_char *char_ptr;
blocksize = nand_info[0].erasesize;
if (!blocksize)
return 1;
len = min(blocksize, CONFIG_ENV_SIZE);
while (amount_loaded < CONFIG_ENV_SIZE && offset < end) {
if (nand_block_isbad(&nand_info[0], offset)) {
offset += blocksize;
} else {
char_ptr = &buf[amount_loaded];
if (nand_read_skip_bad(&nand_info[0], offset,
&len, NULL,
nand_info[0].size, char_ptr))
return 1;
offset += blocksize;
amount_loaded += len;
}
}
if (amount_loaded != CONFIG_ENV_SIZE)
return 1;
return 0;
}Readenv函式利用nand_info[0]對nand進行讀操作，讀出指定位置。指定長度的資料到buf中。Nand_info[0]是一個全域性變數，來表徵第一個nand device，這裡在nand_init時會初始化這個變數。Nand_init必須在env_relocate之前。
回到env_relocate_spec中，buf讀回後呼叫env_import，例如以下：
/*
* Check if CRC is valid and (if yes) import the environment.
* Note that "buf" may or may not be aligned.
*/
int env_import(const char *buf, int check)
{
env_t *ep = (env_t *)buf;
if (check) {
uint32_t crc;
memcpy(&crc, &ep->crc, sizeof(crc));
if (crc32(0, ep->data, ENV_SIZE) != crc) {
set_default_env("!bad CRC");
return 0;
}
}
if (himport_r(&env_htab, (char *)ep->data, ENV_SIZE, '\0', 0,
0, NULL)) {
gd->flags |= GD_FLG_ENV_READY;
return 1;
}
error("Cannot import environment: errno = %d\n", errno);
set_default_env("!import failed");
return 0;
}首先將buf強制轉換為env_t型別，然後對data進行crc校驗，跟buf中原有的crc對照，不一致則使用預設env。
最後呼叫himport_r，該函式將給出的data依照‘\0’切割填入env_htab的雜湊表中。
之後對於env的操作。如printenv setenv editenv，都是對該雜湊表的操作。
Env_relocate執行完畢。env的初始化就完畢了。
三 env的操作實現
Uboot對env的操作命令實如今common/cmd_nvedit.c中。
對於setenv printenv editenv這3個命令。看事實上現程式碼，都是對relocate到RAM中的env_htab的操作。這裡就不再具體分析了，重點來看一下savenv實現。
static int do_env_save(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,
char * const argv[])
{
printf("Saving Environment to %s...\n", env_name_spec);
return saveenv() ? 1 : 0;
}
U_BOOT_CMD(
saveenv, 1, 0, do_env_save,
"save environment variables to persistent storage",
""
);在do_env_save呼叫saveenv,這個函式是不同儲存器實現的封裝層函式。對於nand，在common/env_nand.c中，例如以下：
int saveenv(void)
{
int ret = 0;
ALLOC_CACHE_ALIGN_BUFFER(env_t, env_new, 1);
ssize_t len;
char *res;
int env_idx = 0;
static const struct env_location location[] = {
{
.name = "NAND",
.erase_opts = {
.length = CONFIG_ENV_RANGE,
.offset = CONFIG_ENV_OFFSET,
},
},
#ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND
{
.name = "redundant NAND",
.erase_opts = {
.length = CONFIG_ENV_RANGE,
.offset = CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND,
},
},
#endif
};
if (CONFIG_ENV_RANGE < CONFIG_ENV_SIZE)
return 1;
res = (char *)&env_new->data;
len = hexport_r(&env_htab, '\0', 0, &res, ENV_SIZE, 0, NULL);
if (len < 0) {
error("Cannot export environment: errno = %d\n", errno);
return 1;
}
env_new->crc = crc32(0, env_new->data, ENV_SIZE);
#ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND
env_new->flags = ++env_flags; /* increase the serial */
env_idx = (gd->env_valid == 1);
#endif
ret = erase_and_write_env(&location[env_idx], (u_char *)env_new);
#ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND
if (!ret) {
/* preset other copy for next write */
gd->env_valid = gd->env_valid == 2 ? 1 : 2;
return ret;
}
env_idx = (env_idx + 1) & 1;
ret = erase_and_write_env(&location[env_idx], (u_char *)env_new);
if (!ret)
printf("Warning: primary env write failed,"
" redundancy is lost!\n");
#endif
return ret;
}定義env_t型別的變數env_new。準備來儲存env。
利用函式hexport_r對env_htab操作。讀取env內容到env_new->data，
校驗data。獲取校驗碼env_new->crc。
最後呼叫erase_and_write_env將env_new先擦後寫入由location定義的偏移量和長度的nand區域中。
這樣就完畢了env寫入nand的操作。在savenv readenv函式以及printenv setenv的實現函式中涉及到的函式himport_r hexport_r hdelete_r hmatch_r都是對env_htab雜湊表的一些基本操作函式。
這些函式都封裝在uboot的lib/hashtable.c中。這裡就不細緻分析這些函式了。