Android Recovery 的流程分析

做个升级程序，支持SD卡、U盘、Flash三种路径升级

该升级应用程序要和/recovery/sbin/下的recovery配套使用，

固件共有boot.img，recovery.img，system.img，

其中system.img是空的，system.img打包格式要和recovery.img匹配

使用此程序：

先把librecovery.so是添加到rootfs文件系统库中，

再把应用程序recovery_sample添加到某目录下，

然后执行recovery_sample就可以实现update功能

文档包括四部分：

l update库和应用文件

l update使用及命令

l 输入命令格式例子

l update/recovery界面

1、Update库和应用文件

文件一：Recovery

是存在于/gingerbread/bootable/，用于生成recovery可执行文件，生成完将其拷贝到UpdateRecoveryfs/recoveryfs/sbin/目录下

文件二：UpdateLibSample

用于生成update应用的库文件librecovery.so和可执行文件recovery_sample

文件三：UpdateRecoveryfs

用于生成recovery.img，有ramdisk和cramfs两种格式

文件四：UpdateRootfs

用于生成boot.img，有ramdisk和cramfs两种格式

ramdisk 格式：
./mkbootfs recoveryfs | ./minigzip > ramdisk-recovery.img && \

./mkkrnlimg ramdisk-recovery.img recovery.img

rm ramdisk-recovery.img

Cramfs 格式：
./mkfs.cramfs -n v1.01 recoveryfs recovery.img

Recovery简介

Android利用Recovery模式，进行恢复出厂设置，OTA升级，patch升级及firmware升级。

升级一般通过运行升级包中的META-INF/com/google/android/update-script脚本来执行自定义升级，脚本中是一组recovery系统能识别的UI控制，文件系统操作命令，例如write_raw_image（写FLASH分区），copy_dir（复制目录）。该包一般被下载至SDCARD和CACHE分区下。如果对该包内容感兴趣，可以从http://forum.xda-developers.com/showthread.php?t=442480下载JF升级包来看看。

升级中还涉及到包的数字签名，签名方式和普通JAR文件签名差不错。公钥会被硬编译入recovery，编译时生成在：out/target/product/XX/obj/PACKAGING/ota_keys_inc_intermediates/keys.inc

G1中的三种启动模式

MAGIC KEY:

• camera + power：bootloader模式，ADP里则可以使用fastboot模式

• home + power：recovery模式

• 正常启动

Bootloader正常启动，又有三种方式，按照BCB（Bootloader Control Block, 下节介绍）中的command分类：

• command == 'boot-recovery' → 启动recovery.img。recovery模式

• command == 'update-radio/hboot' → 更新firmware（bootloader)

• 其他 → 启动boot.img

Recovery涉及到的其他系统及文件

• CACHE分区文件

Recovery 工具通过NAND cache分区上的三个文件和主系统打交道。主系统（包括恢复出厂设置和OTA升级）可以写入recovery所需的命令，读出recovery过程中的LOG和intent。

• /cache/recovery/command： recovery命令，由主系统写入。所有命令如下：

  • --send_intent=anystring - write the text out to recovery.intent

  • --update_package=root: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

• /cache/recovery/log：recovery过程日志，由主系统读出

• /cache/recovery/intent：recovery输出的intent

• MISC分区内容

  Bootloader Control Block (BCB) 存放recovery bootloader message。结构如下：

  struct bootloader_message {

  char command[32];

  char status[32]; // 未知用途

  char recovery[1024];

  };

  • command可以有以下两个值

    “boot-recovery”：标示recovery正在进行，或指示bootloader应该进入recovery mode

    “update-hboot/radio”：指示bootloader更新firmware

  • recovery内容

    “recovery\n

    <recovery command>\n

    <recovery command>”

    其中recovery command为CACHE:/recovery/command命令

两种Recovery Case

• FACTORY RESET（恢复出厂设置）

1. 用户选择“恢复出厂设置”

2. 设置系统将"--wipe_data"命令写入/cache/recovery/command

3. 系统重启，并进入recover模式（/sbin/recovery）

4. get_args() 将 "boot-recovery"和"--wipe_data"写入BCB

5. erase_root() 格式化（擦除）DATA分区

6. erase_root() 格式化（擦除）CACHE分区

7. finish_recovery() 擦除BCB

8. 重启系统

• OTA INSTALL（OTA升级）

1. 升级系统下载 OTA包到/cache/some-filename.zip

2. 升级系统写入recovery命令"--update_package=CACHE:some-filename.zip"

3. 重启，并进入recovery模式

4. get_args() 将"boot-recovery" 和 "--update_package=..." 写入BCB

5. install_package() 作升级

6. finish_recovery() 擦除 BCB

7. ** 如果安装包失败 ** prompt_and_wait() 等待用户操作，选择ALT+S或ALT+W 升级或恢复出厂设置

8. main() 调用 maybe_install_firmware_update()

   1. 如果包里有hboot/radio的firmware则继续，否则返回

   2. 将 "boot-recovery" 和 "--wipe_cache" 写入BCB

   3. 将 firmware image写入cache分区

   4. 将 "update-radio/hboot" 和 "--wipe_cache" 写入BCB

   5. 重启系统

   6. bootloader自身更新firmware

   7. bootloader 将 "boot-recovery" 写入BCB

   8. erase_root() 擦除CACHE分区

   9. 清除 BCB

9. main() 调用 reboot() 重启系统

Recovery模式流程

/init → init.rc → /sbin/recovery →

main():recovery.c

• ui_init():ui.c ［UI initialize］

  • gr_init():minui/graphics.c ［set tty0 to graphic mode, open fb0]

  • ev_init():minui/events.c [open /dev/input/event*]

  • res_create_surface:minui/resource.c [create surfaces for all bitmaps used later, include icons, bmps]

  • create 2 threads: progress/input_thread [create progress show and input event handler thread]

• get_args():recovery.c

  • get_bootloader_message():bootloader.c [read mtdblock0(misc partition) 2^nd page for commandline]

  • check if nand misc partition has boot message. If yes, fill argc/argv.

  • If no, get arguments from /cache/recovery/command, and fill argc/argv.

  • set_bootloader_message():bootloader.c [set bootloader message back to mtdblock0]

• Parser argv[] filled above

• register_update_commands():commands.c [ register all commands with name and hook function ]

  • registerCommand():commands.c

    • Register command with name, hook, type, cookie.

    • Commands, e.g: assert, delete, copy_dir, symlink, write_raw_image.

  • registerFunction():commands.c

    • Register function with name, hook, cookie.

    • Function, e.g: get_mark, matches, getprop, file_contains

• install_package():

  • translate_root_path():roots.c [ "SYSTEM:lib" and turns it into a string like "/system/lib", translate the updater.zip path ]

  • mzOpenZipArchive():zip.c [ open updater.zip file (uncompass) ]

  • handle_update_package():install.c

    • verify_jar_signature():verifier.c [ verify signature with keys.inc key; verify manifest and zip package archive ]

      • verifySignature() [ verify the signature file: CERT.sf/rsa. ]

        • digestEntry():verifier.c [ get SHA-1 digest of CERT.sf file ]

        • RSA_verify(public key:keys.inc, signature:CERT.rsa, CERT.sf's digest):libc/rsa.c [ Verify a 2048 bit RSA PKCS1.5 signature against an expected SHA-1 hash. Use public key to decrypt the CERT.rsa to get original SHA digest, then compare to digest of CERT.sf ]

      • verifyManifest() [ Get manifest SHA1-Digest from CERT.sf. Then do digest to MANIFEST.MF. Compare them ]

      • verifyArchive() [ verify all the files in update.zip with digest listed in MANIFEST.MF ]

    • find_update_script():install.c [ find META-INF/com/google/android/update-script updater script ]

    • handle_update_script():install.c [ read cmds from script file, and do parser, exec ]

      • parseAmendScript():amend.c [ call yyparse() to parse to command ]

      • exeCommandList():install.c

        • exeCommand():execute.c [ call command hook function ]

• erase DATA/CACHE partition

• prompt_and_wait():recovery.c [ wait for user input: 1) reboot 2) update.zip 3) wipe data ]

  • ui_key_xxx get ALT+x keys

  • 1) do nothing

  • 2) install_package('SDCARD:update.zip')

  • 3) erase_root() → format_root_device() DATA/CACHE

• may_install_firmware_update():firmware.c [ remember_firmware_update() is called by write_hboot/radio_image command, it stores the bootloader image to CACHE partition, and write update-hboot/radio command to MISC partition for bootloader message to let bootloader update itself after reboot ]

  • set_bootloader_message()

  • write_update_for_bootloader():bootloader.c [ write firmware image into CACHE partition with update_header, busyimage and failimage ]

• finish_recovery():recovery.c [ clear the recovery command and prepare to boot a (hopefully working) system, copy our log file to cache as well (for the system to read), and record any intent we were asked to communicate back to the system. ]

• reboot()

Boot.img和recovery.img打包格式要一致，统一为ramdisk或者cramfs

流程图

两种打包格式

ramdisk格式：

./mkbootfs recoveryfs | ./minigzip > ramdisk-recovery.img && \

./mkkrnlimg ramdisk-recovery.img recovery.img

rm ramdisk-recovery.img

Cramfs格式：

./mkfs.cramfs -n v1.01 recoveryfs recovery.img

2、update使用及命令

输入 ./recovery_sample可以查看帮助

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快捷方式  等效命令

2 --wipe_cache格式化cache

3 --wipe_userdata格式化用户数据

4 --wipe_udisk格式化U盘数据

6 --recover_image=BACKUP:update.img恢复出厂设置，从backup还原所有固件

7 --update_image=SDCARD:update.img默认路径，从SD卡根目录下固件update.img升级

9 --update_kernel单独升级kernel，从SD卡update.img中取得kernel固件

10 --update_boot单独升级boot，从SD卡update.img中取得boot固件

11 --update_system单独升级system，从SD卡update.img中取得system固件

12 --update_recovery单独升级recovery，从SD卡update.img中取得recovery固件

13 --update_backup单独升级backup分区，拷贝SD卡的update.img到backup

14 --update_parameter单独升级parameter，从SD卡update.img中取得parameter

15 --update_loader单独升级loader，从SD卡update.img中取得loader

16 (user define path name) 手动输入升级固件路径及固件名

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l 2-4三个功能实现单独或者同时擦除cache userdata udisk内容

l 6 功能recover_image=BACKUP:update.img是从BACKUP分区获取update.img，然后取出recovery-script脚本命令并执行，还原固件

l 9-15七个功能分别实现升级kernel、boot、system、recovery、backup、parameter和loader，如果没有指定升级固件路径和名称，默认是SDCARD:update.img。

l 16 功能是自定义升级固件的路径和名称

3、输入命令格式例子

Ø 格式化cache

./recovery_sample 2

Ø 从backup还原所有固件

./recovery_sample 6

Ø 格式化和升级混合,用空格隔开

./recovery_sample 2 3 4 12

Ø 手动输入升级命令，自定义升级固件路径和名称

./recovery_sample --update_image=BACKUP:update.img
./recovery_sample --update_image=SDCARD:/rockchip/rkdroid.img 9
./recovery_sample --update_image=CACHE:/cache/update.img 9 14 

./recovery_sample --update_image=uDisk:update.img 11

注意，在从mtd分区升级之前需要把分区mount到某个文件，然后把固件拷贝到这个文件目录下

10个MTD分区对应名字和信息如下：

#cat proc/mtd

dev:    size   erasesize  name

mtd0: 00400000 00001000 "misc"

mtd1: 00800000 00001000 "kernel"

mtd2: 00400000 00001000 "boot"

mtd3: 00800000 00001000 "recovery"

mtd4: 10000000 00001000 "system"

mtd5: 10400000 00001000 "backup"

mtd6: 07400000 00001000 "cache"

mtd7: 10000000 00001000 "userdata"

mtd8: 00400000 00001000 "kpanic"

mtd9: 3dd00000 00001000 "user"

例如从cache升级，需要把cache挂接到/dev/mtdblock6，就可以从cache升级了。

4、recovery界面说明

Reset以后按住home+power组合键，可直接进入recovery/update界面。

在log中如果看到

RECOVERY key is pressed

COMBINATION key is pressed

说明将要进入recovery模式

按键：

说明：

vol+ 

向下，支持菜单循环选择

vol - 

向上，支持菜单循环选择

Play 

确认当前选择

按键可以自己定义，修改gingerbread/bootable/recovery/etc/int.rc

菜单说明：

Options

名称

Description

Reboot system now

重启系统

立即重启系统

Factory reset

恢复出厂设置

1. 从backup分区获取update.img 

2. 还原除了backup以外所有分区固件
3. 格式化USERDATA 
4. 格式化CACHE

Update from SDCard

从SD卡升级

1. 从“update-script”获取升级命令 

2. 从SD卡根目录获取升级固件update.im
3. 升级所有固件，除了BACKUP分区
4. 不擦除用户数据

Update from uDisk

从U盘升级

1. 从“update-script”获取升级命令 

2. 从uDisk根目录获取升级固update.img
3. 升级所有固件，除了BACKUP分区
4. 不擦除用户数据