原文：http://blog.youkuaiyun.com/guyongqiangx/article/details/72604355，感谢作者的辛勤付出
Android从7.0开始引入新的OTA升级方式，A/B System Updates，这里将其叫做A/B系统，涉及的内容较多，分多篇对A/B系统的各个方面进行分析。本文为第四篇，系统的启动和升级。
本文基于AOSP 7.1.1_r23 (NMF27D)代码进行分析。
1. 系统的启动
1.1 bootloader检查slot metadata
系统复位后，bootloader会去读取boot_control私有的存储数slot metadata并进行解析，以此确定从哪一个slot启动。
以下是android官方的一个bootloader加载流程图：
大致启动流程如下：
- 系统启动后，
bootloader读取分区元数据slot metadata； - 检查分区元数据中是否有可启动的分区，如果没有可启动分区，直接进入
bootloader的recovery mode（即bootloader下的刷机模式），一般是进入fastboot命令行； - 如果分区元数据中有可启动的分区，则选择所有可启动分区中优先级最高的
slot（例如，直接选择当前设置为active的分区）； - 检查所选择分区的
retry count（retry count表示当前分区可以尝试启动的次数）； - 如果当前选择分区的
retry count为0，且没有启动成功（启动成功的分区会标记为successful），则将所选择分区标记为无效分区（通常设置为unbootable），然后重复第2步，查找下一个可以启动的分区； - 如果当前选择的分区尝试启动次数
retry count不为0，则表示还可以继续尝试从当前分区启动，需要将其retry count进行递减，然后加载相应的slot进行启动；
1.2 linux系统的启动
上一步中，bootloader会根据slot metadata确定读取哪一个slot的boot分区进行启动。
每一个slot上有两个rootfs：
boot分区自带recovery mode的ramdisk;system分区包含了Android系统的rootfs;
启动中，如何选择加载boot分区的ramdisk还是system分区的rootfs呢？
答案是由kernel的命令行参数skip_initramfs来决定。
下面来看skip_initramfs参数是如何起作用的。
系统同时包含init\noinitramfs.c和init\initramfs.c的代码，并在initramfs.c模块中定义并解析skip_initramfs参数：
# init\initramfs.c
static int __initdata do_skip_initramfs;
static int __init skip_initramfs_param(char *str)
{
if (*str)
return 0;
# 设置do_skip_initramfs标志
do_skip_initramfs = 1;
return 1;
}
# 用于解析命令行的`skip_initramfs`参数
__setup("skip_initramfs", skip_initramfs_param);
如果命令行设置了skip_initramfs，则do_skip_initramfs会被设置为1。
Linux调用populate_rootfs默认会并加载boot分区自带的ramdisk，但如果do_skip_initramfs被
设置为1，则调用default_rootfs生成一个极小的rootfs：
# init\initramfs.c
static int __init populate_rootfs(void)
{
char *err;
# 如果do_skip_initramfs置1，则调用default_rootfs生成一个极小的rootfs
if (do_skip_initramfs)
return default_rootfs();
# 没有设置do_skip_initramfs的情况下，才会解析并加载`boot`分区所包含的`ramdisk`
err = unpack_to_rootfs(__initramfs_start, __initramfs_size);
if (err)
panic("%s", err); /* Failed to decompress INTERNAL initramfs */
...
return 0;
}
default_rootfs的内容很简单，用于在内存中生成一个极小的rootfs，仅包含/dev和root两个文件夹以及一个设备节点/dev/console：
# init\noinitramfs.c
/*
* Create a simple rootfs that is similar to the default initramfs
*/
static int __init default_rootfs(void)
{
int err;
# 创建/dev文件夹用于存放/dev/console设备节点
err = sys_mkdir((const char __user __force *) "/dev", 0755);
if (err < 0)
goto out;
# 创建/dev/console设备节点
err = sys_mknod((const char __user __force *) "/dev/console",
S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR,
new_encode_dev(MKDEV(5, 1)));
if (err < 0)
goto out;
# 创建/root目录，作为根用户root的home
err = sys_mkdir((const char __user __force *) "/root", 0700);
if (err < 0)
goto out;
return 0;
out:
printk(KERN_WARNING "Failed to create a rootfs\n");
return err;
}
因此skip_initramfs参数决定了加载哪一个rootfs，进入哪一个系统。
-
加载
android系统的命令行参数
skip_initramfs rootwait ro init=/init root="/dev/dm-0 dm=system none ro,0 1 android-verity <public-key-id> <path-to-system-partition>"
例如Broadcom的7252SSFFDR3参考平台的启动Android系统的参数为：mem=1016m@0m mem=1024m@2048m bmem=339m@669m bmem=237m@2048m \ brcm_cma=784m@2288m \ ramoops.mem_address=0x3F800000 ramoops.mem_size=0x800000 ramoops.console_size=0x400000 \ buildvariant=userdebug \ veritykeyid=id:7e4333f9bba00adfe0ede979e28ed1920492b40f buildvariant=eng \ rootwait init=/init ro \ root=/dev/dm-0 dm="system none ro,0 1 android-verity PARTUUID=c49e0acb-1b38-95e5-548a-2b7260e704a4" skip_initramfs除去
rootfs不相关的参数，看起来是这样的：
rootwait init=/init ro root=/dev/dm-0 dm="system none ro,0 1 android-verity PARTUUID=c49e0acb-1b38-95e5-548a-2b7260e704a4" skip_initramfs
命令行中，文件系统的
root设备由参数root="/dev/dm-0 dm=system none ro,0 1 android-verity <public-key-id> <path-to-system-partition>"指定，显然，这里的root参数设置将设备名设置为/dev/dm-0，至于设备/dev/dm-0是一个什么设备，作用为何，属于另一个话题dm-verity，此处不再展开讨论。
-
加载
recovery系统的命令行参数
rootwait init=/init ro
例如Broadcom的7252SSFFDR3参考平台的启动Recovery的参数为：mem=1016m@0m mem=1024m@2048m bmem=339m@669m bmem=237m@2048m \ brcm_cma=784m@2288m \ ramoops.mem_address=0x3F800000 ramoops.mem_size=0x800000 ramoops.console_size=0x400000 \ rootwait init=/init ro \ buildvariant=userdebug veritykeyid=id:7e4333f9bba00adfe0ede979e28ed1920492b40f buildvariant=eng除去
rootfs不相关的参数，看起来是这样的：
rootwait init=/init ro
默认
linux是不支持参数skip_initramfs参数的，Android系统中为了跳过boot分区的ramdisk，引入了这个命令行参数，参考以下提交：
1.3 Android系统的启动
linux启动后，通过dm-verify机制校验system分区，完成后加载system分区内包含的rootfs，通过/init程序解析/init.rc脚本，完成Android系统的启动。
这部分的启动过程跟传统的系统启动是一样的。
1.4 Recovery系统的启动
linux启动后，根据参数，加载boot分区的ramdisk，通过/init程序解析/init.rc脚本，启动Recovery系统。
这部分的启动过程跟传统的Recovery系统启动是一样的。
2. 系统的升级
A/B系统升级包的制作方式跟传统系统升级包制作方式基本一致，主要分为两步：
- 编译系统文件
- 制作升级包
升级方式根据升级包的内容分为两种：
- 完整升级，升级包包含完整的系统，对内容进行全新升级；
- 增量升级/差分升级，升级包仅包含跟当前系统不一样的内容，对系统进行打补丁式升级；
2.1 完整升级
-
升级包的制作
-
第一步，编译系统
$ source build/envsetup.sh $ lunch bcm7252ssffdr4-userdebug $ mkdir dist_output $ make -j32 dist DIST_DIR=dist_output [...] $ ls -lh dist-output/*target_files* -rw-r--r-- 1 ygu users 566M May 21 14:49 bcm7252ssffdr4-target_files-eng.ygu.zip -
第二步，制作安装包
$ ./build/tools/releasetools/ota_from_target_files dist-output/bcm7252ssffdr4-target_files-eng.ygu.zip full-ota.zip $ ls -lh dist-output -rw-r--r-- 1 ygu users 270M May 21 14:51 full-ota.zip
-
-
升级包的内容
解压缩
full-ota.zip可以看到其内容：$ mkdir full-ota $ unzip full-ota.zip -d full-ota Archive: full-ota.zip signed by SignApk extracting: full-ota/payload.bin inflating: full-ota/META-INF/com/android/metadata inflating: full-ota/care_map.txt inflating: full-ota/payload_properties.txt inflating: full-ota/META-INF/com/android/otacert inflating: full-ota/META-INF/MANIFEST.MF inflating: full-ota/META-INF/CERT.SF inflating: full-ota/META-INF/CERT.RSA $ ls -lh full-ota total 270M drwxr-sr-x 3 ygu users 4.0K May 21 18:14 META-INF -rw-r--r-- 1 ygu users 36 Jan 1 2009 care_map.txt -rw-r--r-- 1 ygu users 270M Jan 1 2009 payload.bin -rw-r--r-- 1 ygu users 154 Jan 1 2009 payload_properties.txt $ tree -l full-ota full-ota |-- META-INF | |-- CERT.RSA | |-- CERT.SF | |-- MANIFEST.MF | `-- com | `-- android | |-- metadata | `-- otacert |-- care_map.txt |-- payload.bin `-- payload_properties.txt 3 directories, 8 files其中，
payload.bin是系统要更新的数据文件，payload_properties.txt包含了升级内容的一些属性信息，如下：$ cat full-ota/payload_properties.txt FILE_HASH=ozGgyQEcnkI5ZaX+Wbjo5I/PCR7PEZka9fGd0nWa+oY= FILE_SIZE=282164983 METADATA_HASH=GLIKfE6KRwylWMHsNadG/Q8iy5f7ENWTatvMdBlpoPg= METADATA_SIZE=21023升级时会使用到
payload_properties.txt里面的信息。 -
系统包的使用
A/B系统在debug模式下会包含升级应用update_engine_client，其参数如下：bcm7252ssffdr4:/ # which update_engine_client /system/bin/update_engine_client bcm7252ssffdr4:/ # update_engine_client --help Android Update Engine Client --cancel (Cancel the ongoing update and exit.) type: bool default: false --follow (Follow status update changes until a final state is reached. Exit status is 0 if the update succeeded, and 1 otherwise.) type: bool default: false --headers (A list of key-value pairs, one element of the list per line. Used when --update is passed.) type: string default: "" --help (Show this help message) type: bool default: false --offset (The offset in the payload where the CrAU update starts. Used when --update is passed.) type: int64 default: 0 --payload (The URI to the update payload to use.) type: string default: "http://127.0.0.1:8080/payload" --reset_status (Reset an already applied update and exit.) type: bool default: false --resume (Resume a suspended update.) type: bool default: false --size (The size of the CrAU part of the payload. If 0 is passed, it will be autodetected. Used when --update is passed.) type: int64 default: 0 --suspend (Suspend an ongoing update and exit.) type: bool default: false --update (Start a new update, if no update in progress.) type: bool default: false将
payload.bin文件放到可以通过http访问的地方，然后在命令行调用update_engine_client进行升级：bcm7252ssffdr4:/ # update_engine_client \ --payload=http://stbszx-bld-5/public/android/full-ota/payload.bin \ --update \ --headers="\ FILE_HASH=ozGgyQEcnkI5ZaX+Wbjo5I/PCR7PEZka9fGd0nWa+oY= \ FILE_SIZE=282164983 METADATA_HASH=GLIKfE6KRwylWMHsNadG/Q8iy5f7ENWTatvMdBlpoPg= \ METADATA_SIZE=21023 \ "其中
headers选项需要填写payload_properties.txt文件的内容。
2.2 增量升级/差分升级
差分包升级与完整包升级除了升级包的制作不一样之外，生成的升级包文件内容一样，使用update_engine_client进行升级的操作也完全一样，因此这里仅说明差分包的制作。
差分升级包的制作
-
第一步，对
android进行改动并编译系统差分升级时，需要保留原有系统的生成文件，然后修改后生成新的系统文件，这里假定原有系统生成文件位于：dist_output，修改后生成的系统文件位于dist_output-new，编译方式跟完整包的生成方式一样。
$ source build/envsetup.sh $ lunch bcm7252ssffdr4-userdebug $ mkdir dist_output $ make -j32 dist DIST_DIR=dist_output [...] $ ls -lh dist-output-new/*target_files* -rw-r--r-- 1 ygu users 566M May 21 15:27 bcm7252ssffdr4-target_files-eng.ygu.zip -
第二步，制作安装包
对比原有系统文件和修改后的系统文件生成差分包，这里通过
-i指定差分包生成的基线（baseline）。$./build/tools/releasetools/ota_from_target_files \ -i dist-output/bcm7252ssffdr4-target_files-eng.ygu.zip \ dist-output-new/bcm7252ssffdr4-target_files-eng.ygu.zip \ incremental-ota.zip
2.3 升级日志样本
调用update_engine_client进行升级后可以通过logcat查看其升级日志，如：
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以上logcat信息已经去掉了时间戳，原始的log信息请参考：update_engine_client log
update_engine更新操作成功后会提示Update successfully applied, waiting to reboot.，要求系统进行重启，重启后会设置相应分区slot的属性为successful，表明系统能够成功启动。
重启系统，检查Android系统的编译版本和时间戳，验证升级是否成功。
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