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Bootloader - main system - Recovery的三角关系【转】

时间:2017-10-14 21:18:04      阅读:289      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:develop   生成   nal   dia   too   连接   mac   detail   版本   

本文转载自:http://blog.csdn.net/u012719256/article/details/52304273

一、MTD分区:

BOOT:        boot.img,Linux kernel (within normal ramdisk)
MISC:        bootloader message struct
RECOVERY:    recovery.img,Linux kernel (within recovery ramdisk)
SYSTEM:      system.img
DATA:        userdata.img
CACHE:       some cache files

 

 

二、 三个部分、两个接口

   Recovery的工作需要整个软件平台的配合,从架构角度看,有三个部分:
       1) Main system:用boot.img启动的Linux系统,Android的正常工作模式。

 

       2) Recovery:用recovery.img启动的Linux系统,主要是运行Recovery程序。

       3) Bootloader:除了加载、启动系统,还会通过读取flash的MISC分区获得来自Main system和Recovery的消息,并以此决定做何种操作。

      在Recovery的工作流程中,上述三个实体的通信必不可少。通信的接口有以下两个:

2.1 接口1: CACHE分区中的三个文件:/cache/recovery/…

     Recovery通过/cache/recovery里的文件与main system通信,有三个文件:
     1) /cache/recovery/command (Main System-->Recovery)
         Main system传给Recovery的命令行,每一行有一个命令,支持以下几种:
            --send_intent=anystring - write the text out to recovery.intent
            --update_package=path - verify install an OTA package file
            --wipe_data - erase user data (and cache), then reboot
            --wipe_cache - wipe cache (but not user data), then reboot
            --set_encrypted_filesystem=on|off - enables / diasables encrypted fs

     2) /cache/recovery/log(Recovery写的log文件)
         Recovery的log输出,在recovery运行过程中,stdout及stderr会重定位到/tmp/recovery.log文件,Recovery退出之前会将其转储到/cache/recovery/log中,也就是cache分区的recovery/log。

     3) /cache/recovery/intent(Recovery-->Main system)
        Recovery传给Main system的信息

2.2  接口2: BCB (bootloader control block)即bootloader_message

[cpp] view plain copy
 
 
 
  1. struct bootloader_message {  
  2.     char command[32];  
  3.     char status[32];  
  4.     char recovery[1024];  
  5. };  

       BCB是Bootloader与Recovery的通信接口,也是Bootloader与Main system的通信接口,存储在flash中的MISC分区,占用三个page,各成员意义如下:

      • command:
      当Main system(Linux)想要重启进入recovery模式,或升级radio/bootloader firmware时,会更新这个域。当firmware更新完毕,为了启动后进入recovery做最终的清除,bootloader还会修改它。

      •status:
      update-radio或update-hboot完成后,bootloader会写入相应的信息,一般是一些状态或执行结果。

      • recovery:
      仅被Main system(Linux)写入,用于向Recovery发送消息,必须以“recovery\n”开头,否则这个域的所有内容会被忽略。这一项的内容中“recovery/\n”以后的部分,是/cache/recovery/command支持的命令,可以认为这是在Recovery操作过程中,对命令操作的备份。Recovery也会更新这个域的信息,执行某操作前把该操作命令写到recovery域,并更新command域,操作完成后再清空recovery域及command域,这样在进入Main system之前,就能确保操作被执行。

      如下图所示,Main system、Recovery与Bootloader通过上述接口通信,通信逻辑依不同的目的而不同,在后面介绍具体工作流程中还会详细介绍。

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三、从Main system进入Recovery的方法

       从Main system进入到Recovery,要修改misc分区的数据并重启,从而告诉Bootloader是用boot.img还是用recovery.img启动。

 

      /system/core/init/signal_handler.c里的wait_for_one_process函数中有如下代码:

      android_reboot(ANDROID_RB_RESTART2, 0, "recovery")->

        __reboot(LINUX_REBOOT_MAGIC1, LINUX_REBOOT_MAGIC2,

                       LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2, “recovery”);

      一些关键的进程运行异常,会重启进入recovery模式,这里用__reboot函数进入recovery。跟踪这个函数,由系统调用处理函数,到kernel_restart(char *cmd),最终调用machine_restart使用体系结构相关的代码完成重启。

       Android中没有给出如何处理“recovery”重启。不过可以断定,在重启之前会向BCB中写入信息,以告知bootloader如何启动,具体操作是这样的:

        向command域中写入“boot-recovery”      // 此操作必做

        向recovery域写入“recovery\n”         // 此操作也可不做

       这些操作很可能在kernel_restart(char *cmd)中完成,因为这一部分与体系结构无关,如果要实现完整的Recovery,这部分工作是必须做的。

       Bootloader得到进入Recovery模式的指示,用recovery.img启动,进入Recovery模式,init.rc (bootable/recovery/etc/init.rc)的内容比Main system的要短的多,最重要的是把recovery程序作为服务启动:

service recovery /sbin/recovery

 

四、Android Recovery: 总体流程

      根据Recovery的initrc,kernel启动完成后,启动recovery服务,这是一个C程序,入口在/bootable/recovery/recovery.c中,main函数结构清晰,主要流程如图:

 

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 4.1 get_args

    首先调用get_args获取参数,主要流程如下:

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      get_args不仅传回获取到的参数,还会将其写入misc分区中的BCB,这样,一旦升级或擦除数据的过程中出现错误,重启之后依然进入Recovery并做相同操作。

4.2 install_package

    或install_rkimage

    或wipe_data

    或wipe_cache

 

4.3 finish_recovery

    离开Recovery进入Main system的必经之路,流程如下:

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• intent内容作为参数传进来,如果有intent需要告知Main system,将其写入/cache/recovery/intent;
• 将所有log信息转储到/cache/recovery/log文件,以供Main system读取;
• 清除BCB,也就是告知Bootloader启动进入Main system;
• 删除/cache/recovery/command;
以上是整体流程中的几个函数,关于安装升级包、升级firmware等操作将在具体流程中介绍。

 

 

五、Android Recovery: Factory data reset流程

      如果系统不稳定,可以尝试恢复出厂设置,该操作会擦除DATA分区及CACHE分区,有两种恢复方式,下面分别介绍:

 

 

 

5.1  通过Setting程序发起Facory data reset

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        1) 在应用程序Setting中选择factory data reset

     2) Main system向/cache/recovery/command写入”–wipe_data”

     3) Main system重启进入recovery模式(方法:修改BCB)

     4) Recovery向BCB写入”boot-recevory”和”recovery\n–wipe_data\n”

     5) 擦除DATA分区,里面是用户数据,擦除CACHE分区

     6) finish_recovery函数

     7) 重启,回到Main system

     第4) 步骤,Recovery向BCB写入boot-recovery和–wipe_data,这是为了保证后面几个步骤的完整执行。如,在擦除DATA分区或CACHE分区过程中,如果发生了重启、关机等操作,导致没有擦除成功,那么再次用常规方式开机后,Bootloader会依据misc分区中BCB的指示,引导进入Recovery,并重新擦除这两个分区。擦完DATA分区与CACHE分区后,调用finish_recovery,做返回Main system前最后的工作,最终要的是擦除BCB,即MISC分区。此后,用常规方式重新开机,系统会进入Main system。

      阅读Android的代码,发现Setting通过RPC调用Checkin Service的masterClear()启动这个过程,然而在Android中并没有找到masterClear()的实现,相关代码需要在产品化的过程中加入。从ICheckinService.aidl的注释可以了解到这个函数的作用:

     /** Reboot into the recovery system and wipe all user data. */

    代码位置:

     /packages/apps/Settings/src/com/android/settings/MasterClear.java

      /frameworks/base/core/java/android/os/ICheckinService.aidl

 

5.2 通过HOME+POWER组合键进入Recovery,再按ALT+W启动Factory data reset

过程比较简单,而且与上一种方式类似,结合总体流程,步骤如下:

   1) 捕获按键Alt + W。

   2) 擦除DATA分区、擦除CACHE分区。

   3a) 若激活了log显示(ALT+L:toggle log text display),调用finish_recovery函数重启,回到Main system。

   3b) 若没有激活log显示,继续接收按键,可用HOME+BACK重启回到Main system。

 

 

六、Android Recovery: Update流程

6.1 update.zip

    update操作需要升级包,该升级包是文件名是*.zip,但观察包内结构会发现其实就是JAR包,JAR包是具有特定目录和文件结构的ZIP压缩包,因此可以作为ZIP包解开。

    • MANIFEST.MF:这个manifest文件定义了与包相关数据。

    • XXX.SF:这是JAR文件的签名文件,占位符xxx标识签名者,如CERT。

    • XXX.DSA:与签名文件相关联的签名程序块文件,它存储了用于签名JAR文件的公共签名。

    • 在META-INF/com/google/android目录下有updater-script文件,内容就是update要做的操作,也就是前面提到过的command序列。

    出于安全性及版本控制的考虑,JAR包要求必须有完整性以及合法性签名。可以看出这是Android确保安全的策略。JAR相关内容参见http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jar/,这里就不再详细介绍。

 

 

6.2 Main system部分

      通过Android系统下载升级包并启动升级操作,需要上层应用Updater的支持,它是Java程序,代码位置android/packages/apps/Updater。大致流程:

 

     • 系统启动后,如果存在网络连接,则检查是否存在升级包;
     • 如果存在升级包,则下载至/cache目录;
     • 调用Updater程序来提示是否升级;
     • 如果Updater程序进程不存在,则自动启动此程序;
     • 没有在代码中找到开始升级后执行哪些操作。不过由recovery.c的注释部分可以肯定一定需要重启进入Recovery,重启前要更新/cache/recovery/command,以告知Recovery进行升级:
      –update_package=root:path

6.3 update流程

     update有两种方式,第一种是上面提到的由Android启动的自动update过程,升级包在cache/下,升级包的名字在/cache/recovery/command文件中指定。第二种是手动进入Recovery模式,然后输入Alt + S,安装/sdcard/update.zip升级包。两种方式不同的只是安装包的位置以及传递参数给Recovery的方法,update过程都是一样的,工作流程如下图所示:

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1) install_package @ android/bootable/recovery/install.c
     得到安装包信息,如“–update_package=CACHE:update.zip”,进入install_package函数,流程如下左图。mount安装包所在的分区,然后打开zip压缩包,进入handle_update_package(Android4.0: try_update_binary,它从zip包中提取并运行update-binary程序,update-binary由/bootable/recovery/updater/updater.c编译生成,update-binary负责解释updater-script脚本并执行脚本中的命令)开始升级:

 

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6.4  Bootloader

      每次启动,Bootloader都会读取位于misc分区的bootloader_message,并检查command区域以\0结尾,还要考虑flash存在坏块的情况。然后根据读取的命令,启动系统或者更新firmware。工作流程如下:

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     升级之后,无论升级成功是否,Bootloader都会进入recovery完成最后的收尾工作,并带着status以告知是否成功。如果更新hboot(尚不知道为什么叫这个名字,不过可以确定它就是bootloader firmware),一旦失败,若原有的bootloader遭到破坏,那么系统将不能boot。 

转自:http://www.codingguy.net/?p=49

Bootloader - main system - Recovery的三角关系【转】

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原文地址:http://www.cnblogs.com/zzb-Dream-90Time/p/7668291.html

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