爱华网By codingguy on 2011 年 12 月 14 日
找到了以前写的老文档，09年初写的，不管内容怎样，贴出来晒晒~
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Android Recovery
Android Recovery: 功能简介
Android支持Recovery模式。在某些操作之后，系统会自动重启并进入到Recovery模式，用户按组合键开机（HOME+POWER），也可进入Recovery模式。该模式提供如下功能：
1、擦除用户数据
恢复系统到出厂模式，即擦除用户数据和缓存数据。
2、系统升级
系统升级的概念比较广，包括系统文件的升级、恢复损害的系统数据、firmware的升级，以及应用软件的维护，甚至影音文件的下载。系统升级需要使用特定的升级包，Android使用OTA[1]升级包，其初衷在于可以发挥广域无线通信链路的优势，如3G。
升级方式有两种：
1、在线升级
利用无线通信网络，系统自动连接更新源，查看有无升级包、下载OTA升级包，然后给出提示，发起升级过程，如下左图。感觉有点类似Windows XP的系统更新，只不过升级的时候，Android系统会重启系统进入Recovery模式。另外Android的升级内容很广泛，比如可以通过这种方式安装应用程序。T-Mobile已经提供了这种服务，如升级服务器以OTA无线方式向G1终端发送Android平台RC33升级包，传输媒介可以是3G网络、Wi-Fi或GPRS。
2、离线升级
可以将下载到的OTA包放在SD卡里，通过离线方式升级，如下右图所示。这种升级方式比较灵活，不用花费无线流量。这样一来，使用自己制作的OTA进行升级也成为可能。事实上，G1就是用这种方式进行刷机的，比如更新radio firmware以支持某个频段。
Android: 分区结构
在分析Recovery工作流程之前，我们先了解一下Android文件系统的分区结构。下表是android/bootable/recovery/root.c中提得到的结构：
NameDevicePartition nameMount pointFile system
BOOTg_mtd_deviceBootNULLg_raw
CACHEg_mtd_deviceCache/cacheyaffs2
DATAg_mtd_deviceUserdata/datayaffs2
MISCg_mtd_deviceMiscNULLg_raw
PACKAGENULLNULLNULLg_package_file
RECOVERYg_mtd_deviceRecovery/g_raw
SDCARD/dev/block/mmcblk0p1NULL/sdcardVfat
![[转]Android Recovery 工作流程 recovery ui 会话流程](http://img.aihuau.com/images/31101031/31024249t015eeb927d6bbfaa00.jpg)
SYSTEMg_mtd_deviceSystem/systemyaffs2
TMPNULLNULL/tmpNULL
Root file system layout
模拟器环境下adb shell里的mount输出：
# mount
……
/dev/block/mtdblock0 /system yaffs2 ro 0 0
/dev/block/mtdblock1 /data yaffs2 rw,nosuid,nodev 0 0
/dev/block/mtdblock2 /cache yaffs2 rw,nosuid,nodev 0 0
综上，MTD中有如下分区：
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
有几点说明：
1、一般来讲，主板上还有用于存储bootloader的可擦写存储设备。若具备通信能力，还要存储radio firmware，这两部分的更新由Recovery协助Bootloader完成，没有代码证明一定存在NAND flash上。
2、RECOVERY分区无文件系统，存放二进制image。
3、SYSTEM中有recovery.img的备份：/system/recovery.img，initrc中有如下代码：
service flash_recovery /system/bin/flash_image recovery system/recovery.img
oneshot
每次启动，flash_image程序，会检查recovery分区中image的header，如果与备份的recovery.img不符，就会把备份写到RECOVERY分区。这样做是为了应对RECOVERY分区遭到破坏。当然，我们也可以更换这个备份，这样也会将其写到RECOVERY。事实上，处于安全及版权考虑，OTA是有签名的（其实就是JAR包），Recovery对签名有要求，所以只能进行被允许的升级，此时的破解思路就是更换一个不检查签名的Recovery程序，方法就是设法更换/system/recovery.img。
Android Recovery: 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：
l 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：
/cache/recovery/command
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=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。
/cache/recovery/intent
Recovery传给Main system的信息
l BCB (bootloader control block)
struct bootloader_message {
char command[32];
char status[32];
char recovery[1024];
};
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写入，用于向Recovery发送消息，必须以“recoveryn”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。
从Main system进入Recovery的方法
我们提到，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。
init.c里的wait_for_one_process函数中有如下代码：
__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“recoveryn” // 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
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：
l get_args：首先调用get_args获取参数，主要流程如下：
get_args不仅传回获取到的参数，还会将其写入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。
l register_update_command，这是为update做准备工作，负责注册update用的command & function，正是这些command & function组成了update用到的update_script：
先用commandInit（android/bootable/recovery/amend/command.c）初始化command symbol table，然后多次调用registerCommand及registerFunction注册command及function。command相关的源代码都在amend目录中，语法的构建及解析使用Android已经包含的Bison（Yacc）。
这里的command有15个，见下表：
Command NameArgument TypeCommand Handler
assertCMD_ARGS_BOOLEANcmd_assert
deleteCMD_ARGS_WORDScmd_delete
delete_recursiveCMD_ARGS_WORDScmd_delete
copy_dirCMD_ARGS_WORDScmd_copy_dir
run_programCMD_ARGS_WORDScmd_run_program
set_permCMD_ARGS_WORDScmd_set_perm
set_perm_recursiveCMD_ARGS_WORDScmd_set_perm
show_progressCMD_ARGS_WORDScmd_show_progress
symlinkCMD_ARGS_WORDScmd_symlink
formatCMD_ARGS_WORDScmd_format
write_radio_imageCMD_ARGS_WORDScmd_write_firmware_image
write_hboot_imageCMD_ARGS_WORDScmd_write_firmware_image
write_raw_imageCMD_ARGS_WORDScmd_write_raw_image
markCMD_ARGS_WORDScmd_mark
doneCMD_ARGS_WORDScmd_done
CMD_ARGS_BOOLEAN表示该command后面接的参数是boolean值，即true或false，解析脚本时计算参数的逻辑值，然后传给command handler，目前只有“assert”这个command用此类型的参数。
CMD_ARGS_WORDS表示该command后面接的参数是字符，形如C程序启动时加的参数，解析脚本时把参数直接传递给command handler，比如“format BOOT:”，“BOOT:”会传给cmd_format。
Function NameFunction Handler
compatible_withfn_compatible_with
update_forcedfn_update_forced
get_markfn_get_mark
hash_dirfn_hash_dir
matchesfn_matches
concatfn_concat
getpropfn_getprop
file_containsfn_file_contains
function与command用同样的处理框架，只不过function会产生返回值，目前见到的用法一般都是与assert一起使用，例如下面脚本：
assert getprop(“ro.bootloader”) == “0.95.0000″
先用getprop从properties中取得bootloader版本，然后再将比较后的boolean值传给assert。
l prompt_and_wait：等待用户输入
首先打印文本信息。然后执行finish_recovery(NULL)，这个函数后面介绍。然后进入ui_wait_key等待用户输入，按下不同的组合键会有不同的动作。对于键盘输入，先到达input_thread函数(android/bootable/recovery/ui.c)，在那里处理两种组合键，其余才交给ui_wait_key处理：
KEYFuncionHandler
Home + Backreboot system nowui_wait_key
Alt + Sapply sdcard:update.zipui_wait_key
Alt + Wwipe data/factory resetui_wait_key
Alt + Ltoggle log text displayinput_thread
Green + Menu + Redreboot immediatelyinput_thread
Home + Back：退出prompt_and_wait。
Alt + W或Alt + S，执行完install_package或erase_root后，若没有激活log text display，那么，就会退出prompt_and_wait，否则继续等待输入。
Green + Menu + Red：立刻重启，一般这样还会进入Recovery，因为BCB还没有来得及清空。
l finish_recovery：离开Recovery进入Main system的必经之路，流程如下：
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。
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：
l 通过Setting程序发起Facory data reset：
屏幕显示如上图，结合着下面的通信图，列出工作流程：
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”recoveryn–wipe_datan”
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
第四个步骤，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
l 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。
Android Recovery Update: 流程
l 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update_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。
l 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
l 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：
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开始升级：
handle_update_package中，先对包进行校验，校验过程分三步：
verifySignature： 检验SF文件与RSA文件的匹配
verifyManifest： 检验/META-INF/MANIFEST.MF与签名文件中的digest是否一致
verifyArchive： 检验包中的文件与MANIFEST是否一致
接着find_update_script从MANIFEST.MF找到update_script的位置，然后handle_update_script，如下图，把内容读到buffer后，对其进行解析，分解成各个command（包括function）放在一个list中依次执行。
maybe_install_firmware_update @ android/bootable/recovery/firmware.c
install_package成功后，调用maybe_install_firmware_update，这个函数处理firmware的更新。update firmware脚本是这样的：
write_radio_image PACKAGE:radio.img
cmd_write_firmware_image处理write_radio_image这个命令，将image从压缩包加载到RAM中，并调用remember_firmware_update更新update_type、update_data及update_length。这三个变量对于maybe_install_firmware_update是可见的，并由它们来判断是否要安装firmware。下面是主要流程：
如果升级涉及radio / hboot firmware （radio：基带处理相关，hboot：bootloader）
1、向BCB写入”boot-recovery”和”–wipe_cache”
……此后重启系统，将进入recovery并擦除CACHE分区
2、write_update_for_bootloader向raw CACHE分区写入image，CACHE分区的内容将被破坏。
3、向BCB写入”update-radio/hboot”和”–wipe_cache”
4、重启，由Bootloader更新firmware
5、Bootloader向BCB写入”boot-recovery”，并保留BCB中recovery里的”–wipe_cache”
6、重启，再次进入Recovery，调用erase_root()擦除CACHE分区
7、finish_recovery()清除BCB
8、重启，进入main system
l 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 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：
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。
为实现Android Recovery，还需要做什么？
实现Setting中Factory data reset
查看Updater工作流程，找到发起update的方法
实现__reboot(…..”recovery”)函数，连接Main system与Recovery
升级包的打包方法，以及JAR包签名机制
实现Bootloader与Recovery及Main System的通信；
实现Bootloader的启动逻辑、firmware升级；
[1] OTA：Over The Air，一种手机等终端应用的“空中下载”技术，利用这种技术用户可以通过下载来修补终端的漏洞或升级某些功能
