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這篇及以後的篇幅將通過分析update.zip包在具體Android系統升級的過程，來理解Android系統中Recovery模式服務的工作原理。我們先從update.zip包的製作開始，然後是Android系統的啓動模式分析，Recovery工作原理，如何從我們上層開始選擇system update到重啓到Recovery服務，以及在Recovery服務中具體怎樣處理update.zip包升級的，我們的安裝腳本updater-script怎樣被解析並執行的等一系列問題。分析過程中所用的Android源碼是gingerbread0919（tcc88xx開發板標配的），測試開發板是tcc88xx。這是在工作中總結的文檔，當然在網上參考了不少內容，如有雷同純屬巧合吧，在分析過程中也存在很多未解決的問題，也希望大家不吝指教。
一、 update.zip包的目錄結構
|----boot.img
|----system/
|----recovery/
`|----recovery-from-boot.p
`|----etc/
`|----install-recovery.sh
|---META-INF/
`|CERT.RSA
`|CERT.SF
`|MANIFEST.MF
`|----com/
`|----google/
`|----android/
`|----update-binary
`|----updater-script
`|----android/
`|----metadata
二、 update.zip包目錄結構詳解
以上是我們用命令make otapackage 製作的update.zip包的標準目錄結構。
1、boot.img是更新boot分區所需要的文件。這個boot.img主要包括kernel+ramdisk。2、system/目錄的內容在升級後會放在系統的system分區。主要用來更新系統的一些應用或則應用會用到的一些庫等等。可以將Android源碼編譯out/target/product/tcc8800/system/中的所有文件拷貝到這個目錄來代替。
3、recovery/目錄中的recovery-from-boot.p是boot.img和recovery.img的補丁(patch),主要用來更新recovery分區，其中etc/目錄下的install-recovery.sh是更新腳本。
4、update-binary是一個二進制文件，相當於一個腳本解釋器，能夠識別updater-script中描述的操作。該文件在Android源碼編譯後out/target/product/tcc8800/system bin/updater生成，可將updater重命名爲update-binary得到。
該文件在具體的更新包中的名字由源碼中bootable/recovery/install.c中的宏ASSUMED_UPDATE_BINARY_NAME的值而定。
5、updater-script：此文件是一個腳本文件，具體描述了更新過程。我們可以根據具體情況編寫該腳本來適應我們的具體需求。該文件的命名由源碼中bootable/recovery/updater/updater.c文件中的宏SCRIPT_NAME的值而定。
6、 metadata文件是描述設備信息及環境變量的元數據。主要包括一些編譯選項，簽名公鑰，時間戳以及設備型號等。
7、我們還可以在包中添加userdata目錄，來更新系統中的用戶數據部分。這部分內容在更新後會存放在系統的/data目錄下。8、update.zip包的簽名：update.zip更新包在製作完成後需要對其簽名，否則在升級時會出現認證失敗的錯誤提示。而且簽名要使用和目標板一致的加密公鑰。加密公鑰及加密需要的三個文件在Android源碼編譯後生成的具體路徑爲：
out/host/linux-x86/framework/signapk.jar
build/target/product/security/testkey.x509.pem
build/target/product/security/testkey.pk8 。
我們用命令make otapackage製作生成的update.zip包是已簽過名的，如果自己做update.zip包時必須手動對其簽名。
具體的加密方法：$ java –jar gingerbread/out/host/linux/framework/signapk.jar –w gingerbread/build/target/product/security/testkey.x509.pem gingerbread/build/target/product/security/testkey.pk8 update.zip update_signed.zip
以上命令在update.zip包所在的路徑下執行，其中signapk.jar testkey.x509.pem以及testkey.pk8文件的引用使用絕對路徑。update.zip 是我們已經打好的包，update_signed.zip包是命令執行完生成的已經簽過名的包。
9、MANIFEST.MF：這個manifest文件定義了與包的組成結構相關的數據。類似Android應用的mainfest.xml文件。
10、CERT.RSA：與簽名文件相關聯的簽名程序塊文件，它存儲了用於簽名JAR文件的公共簽名。
11、CERT.SF：這是JAR文件的簽名文件，其中前綴CERT代表簽名者。
另外，在具體升級時，對update.zip包檢查時大致會分三步：①檢驗SF文件與RSA文件是否匹配。②檢驗MANIFEST.MF與簽名文件中的digest是否一致。③檢驗包中的文件與MANIFEST中所描述的是否一致。
三、 Android升級包update.zip的生成過程分析
1) 對於update.zip包的製作有兩種方式，即手動製作和命令生成。
第一種手動製作：即按照update.zip的目錄結構手動創建我們需要的目錄。然後將對應的文件拷貝到相應的目錄下，比如我們向系統中新加一個應用程序。可以將新增的應用拷貝到我們新建的update/system/app/下（system目錄是事先拷貝編譯源碼後生成的system目錄），打包並簽名後，拷貝到SD卡就可以使用了。這種方式在實際的tcc8800開發板中未測試成功。簽名部分未通過，可能與具體的開發板相關。
第二種製作方式：命令製作。Android源碼系統中爲我們提供了製作update.zip刷機包的命令，即make otapackage。該命令在編譯源碼完成後並在源碼根目錄下執行。 具體操作方式：在源碼根目錄下執行
①$ . build/envsetup.sh。
②$ lunch 然後選擇你需要的配置(如17)。
③$ make otapackage。
在編譯完源碼後最好再執行一遍上面的①、②步防止執行③時出現未找到對應規則的錯誤提示。命令執行完成後生成的升級包所在位置在out/target/product/full_tcc8800_evm_target_files-eng.mumu.20120309.111059.zip將這個包重新命名爲update.zip，並拷貝到SD卡中即可使用。
這種方式(即完全升級)在tcc8800開發板中已測試成功。
2) 使用make otapackage命令生成update.zip的過程分析。
在源碼根目錄下執行make otapackage命令生成update.zip包主要分爲兩步，第一步是根據Makefile執行編譯生成一個update原包（zip格式）。第二步是運行一個python腳本，並以上一步準備的zip包作爲輸入，最終生成我們需要的升級包。下面進一步分析這兩個過程。
第一步：編譯Makefile。對應的Makefile文件所在位置：build/core/Makefile。從該文件的884行（tcc8800,gingerbread0919）開始會生成一個zip包，這個包最後會用來製作OTA package 或者filesystem image。先將這部分的對應的Makefile貼出來如下：
# -----------------------------------------------------------------
# A zip of the directories that map to the target filesystem.
# This zip can be used to create an OTA package or filesystem image
# as a post-build step.
#
name := $(TARGET_PRODUCT)
ifeq ($(TARGET_BUILD_TYPE),debug)
name := $(name)_debug
endif
name := $(name)-target_files-$(FILE_NAME_TAG)
intermediates := $(call intermediates-dir-for,PACKAGING,target_files)
BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE := $(intermediates)/$(name).zip
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): intermediates := $(intermediates)
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): \
zip_root := $(intermediates)/$(name)
# $(1): Directory to copy
# $(2): Location to copy it to
# The "ls -A" is to prevent "acp s/* d" from failing if s is empty.
define package_files-copy-root
if [ -d "$(strip $(1))" -a "$$(ls -A $(1))" ]; then \
mkdir -p $(2) && \
$(ACP) -rd $(strip $(1))/* $(2); \
fi
endef
built_ota_tools := \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,applypatch)/applypatch \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,applypatch_static)/applypatch_static \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,check_prereq)/check_prereq \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,updater)/updater
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): PRIVATE_OTA_TOOLS := $(built_ota_tools)
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION := $(RECOVERY_API_VERSION)
ifeq ($(TARGET_RELEASETOOLS_EXTENSIONS),)
# default to common dir for device vendor
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): tool_extensions := $(TARGET_DEVICE_DIR)/../common
else
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): tool_extensions := $(TARGET_RELEASETOOLS_EXTENSIONS)
endif
# Depending on the various images guarantees that the underlying
# directories are up-to-date.
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): \
$(INSTALLED_BOOTIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_RECOVERYIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_SYSTEMIMAGE) \
$(INSTALLED_USERDATAIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) \
$(built_ota_tools) \
$(APKCERTS_FILE) \
$(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config \
| $(ACP)
@echo "Package target files: $@"
$(hide) rm -rf $@ $(zip_root)
$(hide) mkdir -p $(dir $@) $(zip_root)
@# Components of the recovery image
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/RECOVERY
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(TARGET_RECOVERY_ROOT_OUT),$(zip_root)/RECOVERY/RAMDISK)
ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
$(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) $(zip_root)/RECOVERY/kernel
endif
ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
$(hide) $(ACP) \
$(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET) $(zip_root)/RECOVERY/second
endif
ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/RECOVERY/cmdline
endif
ifdef BOARD_KERNEL_BASE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/RECOVERY/base
endif
ifdef BOARD_KERNEL_PAGESIZE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_PAGESIZE)" > $(zip_root)/RECOVERY/pagesize
endif
@# Components of the boot image
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/BOOT
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(TARGET_ROOT_OUT),$(zip_root)/BOOT/RAMDISK)
ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
$(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) $(zip_root)/BOOT/kernel
endif
ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
$(hide) $(ACP) \
$(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET) $(zip_root)/BOOT/second
endif
ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/BOOT/cmdline
endif
ifdef BOARD_KERNEL_BASE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/BOOT/base
endif
ifdef BOARD_KERNEL_PAGESIZE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_PAGESIZE)" > $(zip_root)/BOOT/pagesize
endif
$(hide) $(foreach t,$(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET),\
mkdir -p $(zip_root)/RADIO; \
$(ACP) $(t) $(zip_root)/RADIO/$(notdir $(t));)
@# Contents of the system image
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(SYSTEMIMAGE_SOURCE_DIR),$(zip_root)/SYSTEM)
@# Contents of the data image
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(TARGET_OUT_DATA),$(zip_root)/DATA)
@# Extra contents of the OTA package
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/OTA/bin
$(hide) $(ACP) $(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) $(zip_root)/OTA/
$(hide) $(ACP) $(PRIVATE_OTA_TOOLS) $(zip_root)/OTA/bin/
@# Files that do not end up in any images, but are necessary to
@# build them.
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/META
$(hide) $(ACP) $(APKCERTS_FILE) $(zip_root)/META/apkcerts.txt
$(hide) echo "$(PRODUCT_OTA_PUBLIC_KEYS)" > $(zip_root)/META/otakeys.txt
$(hide) echo "recovery_api_version=$(PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION)" > $(zip_root)/META/misc_info.txt
ifdef BOARD_FLASH_BLOCK_SIZE
$(hide) echo "blocksize=$(BOARD_FLASH_BLOCK_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_BOOTIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "boot_size=$(BOARD_BOOTIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_RECOVERYIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "recovery_size=$(BOARD_RECOVERYIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "system_size=$(BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_USERDATAIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "userdata_size=$(BOARD_USERDATAIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
$(hide) echo "tool_extensions=$(tool_extensions)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
ifdef mkyaffs2_extra_flags
$(hide) echo "mkyaffs2_extra_flags=$(mkyaffs2_extra_flags)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
@# Zip everything up, preserving symlinks
$(hide) (cd $(zip_root) && zip -qry ../$(notdir $@) .)
@# Run fs_config on all the system files in the zip, and save the output
$(hide) zipinfo -1 $@ | awk -F/ 'BEGIN { OFS="/" } /^SYSTEM\// {$$1 = "system"; print}' | $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config > $(zip_root)/META/filesystem_config.txt
$(hide) (cd $(zip_root) && zip -q ../$(notdir $@) META/filesystem_config.txt)
target-files-package: $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE)
ifneq ($(TARGET_SIMULATOR),true)
ifneq ($(TARGET_PRODUCT),sdk)
ifneq ($(TARGET_DEVICE),generic)
ifneq ($(TARGET_NO_KERNEL),true)
ifneq ($(recovery_fstab),)
根據上面的Makefile可以分析這個包的生成過程：
第一步：創建一個root_zip根目錄，並依次在此目錄下創建所需要的如下其他目錄
①創建RECOVERY目錄，並填充該目錄的內容，包括kernel的鏡像和recovery根文件系統的鏡像。此目錄最終用於生成recovery.img。
②創建並填充BOOT目錄。包含kernel和cmdline以及pagesize大小等，該目錄最終用來生成boot.img。
③向SYSTEM目錄填充system image。
④向DATA填充data image。
⑤用於生成OTA package包所需要的額外的內容。主要包括一些bin命令。
⑥創建META目錄並向該目錄下添加一些文本文件，如apkcerts.txt(描述apk文件用到的認證證書)，misc_info.txt(描述Flash內存的塊大小以及boot、recovery、system、userdata等分區的大小信息)。
⑦使用保留連接選項壓縮我們在上面獲得的root_zip目錄。
⑧使用fs_config(build/tools/fs_config)配置上面的zip包內所有的系統文件(system/下各目錄、文件)的權限屬主等信息。fs_config包含了一個頭文件#include“private/android_filesystem_config.h”。在這個頭文件中以硬編碼的方式設定了system目錄下各文件的權限、屬主。執行完配置後會將配置後的信息以文本方式輸出 到META/filesystem_config.txt中。並再一次zip壓縮成我們最終需要的原始包。第二步：上面的zip包只是一個編譯過程中生成的原始包。
這個原始zip包在實際的編譯過程中有兩個作用，一是用來生成OTA update升級包，二是用來生成系統鏡像。在編譯過程中若生成OTA update升級包時會調用（具體位置在Makefile的1037行到1058行）一個名爲ota_from_target_files的python腳本，位置在/build/tools/releasetools/ota_from_target_files。這個腳本的作用是以第一步生成的zip原始包作爲輸入，最終生成可用的OTA升級zip包。
下面我們分析使用這個腳本生成最終OTA升級包的過程。
㈠ 首先看一下這個腳本開始部分的幫助文檔。
Usage: ota_from_target_files [flags] input_target_files output_ota_package
-b 過時的。
-k 簽名所使用的密鑰
-i 生成增量OTA包時使用此選項。後面我們會用到這個選項來生成OTA增量包。
-w 是否清除userdata分區
-n 在升級時是否不檢查時間戳，缺省要檢查，即缺省情況下只能基於舊版本升級。
-e 是否有額外運行的腳本
-m 執行過程中生成腳本(updater-script)所需要的格式,目前有兩種即amend和edify。對應上兩種版本升級時會採用不同的解釋器。缺省會同時生成兩種格式的腳 本。
-p 定義腳本用到的一些可執行文件的路徑。
-s 定義額外運行腳本的路徑。
-x 定義額外運行的腳本可能用的鍵值對。
-v 執行過程中打印出執行的命令。
-h 命令幫助
㈡ 下面我們分析ota_from_target_files這個python腳本是怎樣生成最終zip包的。先講這個腳本的代碼鏈接如下：
主函數main是python的入口函數，我們從main函數開始看，大概看一下main函數（腳本最後）裏的流程就能知道腳本的執行過程了。
① 在main函數的開頭，首先將用戶設定的option選項存入OPTIONS變量中，它是一個python中的類。緊接着判斷有沒有額外的腳本，如果有就讀入到OPTIONS變量中。
② 解壓縮輸入的zip包，即我們在上文生成的原始zip包。然後判斷是否用到device-specific extensions（設備擴展）如果用到，隨即讀入到OPTIONS變量中。
③ 判斷是否簽名，然後判斷是否有新內容的增量源，有的話就解壓該增量源包放入一個臨時變量中（source_zip）。自此，所有的準備工作已完畢，隨即會調用該 腳本中最主要的函數WriteFullOTAPackage(input_zip,output_zip)
④ WriteFullOTAPackage函數的處理過程是先獲得腳本的生成器。默認格式是edify。然後獲得metadata元數據，此數據來至於Android的一些環境變量。然後獲得設備配置參數比如api函數的版本。然後判斷是否忽略時間戳。
⑤ WriteFullOTAPackage函數做完準備工作後就開始生成升級用的腳本文件(updater-script)了。生成腳本文件後將上一步獲得的metadata元數據寫入到輸出包out_zip。
⑥至此一個完整的update.zip升級包就生成了。生成位置在：out/target/product/tcc8800/full_tcc8800_evm-ota-eng.mumu.20120315.155326.zip。將升級包拷貝到SD卡中就可以用來升級了。
四、 Android OTA增量包update.zip的生成
在上面的過程中生成的update.zip升級包是全部系統的升級包。大小有80M多。這對手機用戶來說，用來升級的流量是很大的。而且在實際升級中，我們只希望能夠升級我們改變的那部分內容。這就需要使用增量包來升級。生成增量包的過程也需要上文中提到的ota_from_target_files.py的參與。
下面是製作update.zip增量包的過程。
① 在源碼根目錄下依次執行下列命令
$ . build/envsetup.sh
$ lunch 選擇17
$ make
$ make otapackage
執行上面的命令後會在out/target/product/tcc8800/下生成我們第一個系統升級包。我們先將其命名爲A.zip
② 在源碼中修改我們需要改變的部分，比如修改內核配置，增加新的驅動等等。修改後再一次執行上面的命令。就會生成第二個我們修改後生成的update.zip升級包。將 其命名爲B.zip。③ 在上文中我們看了ota_from_target_files.py腳本的使用幫助，其中選項-i就是用來生成差分增量包的。使用方法是以上面的A.zip 和B.zip包作爲輸入，以update.zip包作 爲輸出。生成的update.zip就是我們最後需要的增量包。
具體使用方式是：將上述兩個包拷貝到源碼根目錄下，然後執行下面的命令。
$ ./build/tools/releasetools/ota_from_target_files -i A.zip B.zip update.zip。
在執行上述命令時會出現未找到recovery_api_version的錯誤。原因是在執行上面的腳本時如果使用選項i則會調用WriteIncrementalOTAPackage會從A包和B包中的META目錄下搜索misc_info.txt來讀取recovery_api_version的值。但是在執行make otapackage命令時生成的update.zip包中沒有這個目錄更沒有這個文檔。
此時我們就需要使用執行make otapackage生成的原始的zip包。這個包的位置在out/target/product/tcc8800/obj/PACKAGING/target_files_intermediates/目錄下，它是在用命令make otapackage之後的中間生產物，是最原始的升級包。我們將兩次編譯的生成的包分別重命名爲A.zip和B.zip，並拷貝到SD卡根目錄下重複執行上面的命令：
$ ./build/tools/releasetools/ota_form_target_files -i A.zip B.zip update.zip。
在上述命令即將執行完畢時，在device/telechips/common/releasetools.py會調用IncrementalOTA_InstallEnd,在這個函數中讀取包中的RADIO/bootloader.img。
而包中是沒有這個目錄和bootloader.img的。所以執行失敗，未能生成對應的update.zip。可能與我們未修改bootloader（升級firmware）有關。此問題在下一篇博客已經解決。在下一篇中講解制作增量包失敗的原因，以及解決方案。
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