Bootloader和Recovery的基本介绍

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Bootloader之高通LK介绍：

硬件通电后,bootloader是必须要启动运行的,由bootloader来决定运行recovery系统还是android系统(即使在64bit架构,LK依旧运行在32bit模式)
bootloader进行硬件初始化，读取Linux内核和ramdisk，设置寄存器以及内核命令行参数，并跳转至内核运行主要功能:

• 硬件初始化：设置向量表，MMU，cache，初始化外设
• 从储存器加载boot.img
• kernel授权,生成boot.img的签名与校验(???)

iMX平台的bootloader用的是U-boot和高通不一样。

bootloader的信息来源:Bootloader Control Block

BCB是BootLoader和recovery的通信接口，也是BootLoader和android的通信接口，储存在MISC分区，占用3个page其本身是一个结构体：

struct bootloader_message {
    char command[32];
    char status[32];
    char recovery[1280];
    
    // The 'recovery' field used to be 1024 bytes.  It has only ever
    // been used to store the recovery command line, so 768 bytes
    // should be plenty.  We carve off the last 256 bytes to store the
    // stage string (for multistage packages) and possible future
    // expansion.
    char stage[32];

    // The 'reserved' field used to be 224 bytes when it was initially
    // carved off from the 1024-byte recovery field. Bump it up to
    // 1184-byte so that the entire bootloader_message struct rounds up
    // to 2048-byte.
    char reserved[672];
};

char command[32]:

可能的取值：NULL，boot-recovery，others
当想要进入recovery时更新这个值，结束recovery时，清除这个值，防止重启后再次进入recovery模式

char status[32]:

在完成相应的更新后，recovery会将执行结果写入到这个字段

char recovery[1024]:

可被main system写入，也可被recovery服务程序写入。该文件的内容格式：

"recovery\n<recovery command>\n<recovery command>"

该文件储存的就是一个字符串，必须以recovery\n开头，否则这个字段的所有内容会被忽略.开头之后的部分为command命令。
recovery对其操作的过程为：先读取BCB中是否有参数,如果BCB中没有就读取/cache/recovery/command 然后将其重新写入BCB(断电续升).

在进入main system之前，recovery又会清空BCB的command域和recovery域，这样确认重启之后不再进入recovery模式

bootloader将根据区域(char command[32])内的内容,进行判断该跳转至android系统还是recovery系统.

• android mode:正常启动模式(BCB中无命令)，启动boot.img对应的系统，是android的正常工作模式.
• recovery mode:android重启进入recovery模式之前，会向BCB中写入命令，以便在重启后告诉bootloader进入recovery模式。
• 除了正常的加载启动系统之外，还会通过读取MISC分区(BCB)获得来自android和recovery的其他消息。

Android Recovery之系统升级:

recovery主要目的就是升级，系统进入recovery模式后会装载recovery分区，该分区包含recovery.img(与boot.img相同，包含了标准的内核和根文件系统).进入该模式后主要运行recovery服务(/sbin/recovery)

信息交互：cache/recovery/中的三个文件

1. recovery/command:该文件保存着android传给recovery的命令行，每一行是一条命令，支持以下几种组合。

update_package=root:path
//这条命令存在时代表系统需要升级，在进入recovery模式后，将该文件中的命令读取并写入到BCB中，然后读取相应的zip包进行升级。
send_intent=anystring
//在recovery结束时在finish_recovery函数中将send_intent字符串作为参数传进来，并写入到intent中
wipe_data //擦除data和cache分区，擦除data分区时必须要擦除cache分区-> reboot
wipe_cache //擦除cache分区-> reboot

2. recovery/log:recovery模式中的log

在recovery服务运行中,stdout和stderr会重定位到/tmp/recovery.log在recovery退出之前将其转存到/cache/recovery/log中

3. recovery/intent:recovery传递给main system的信息,作用不详

如何进入recovery升级

1. 系统重启并进入recovery模式之前，android会向BCB中的command域写入boot-recovery，用来告知bootloader重启后进入recovery模式(必须)。
2. 向/cache/recovery/command中写入recovery将要进行的操作命令,或向BCB(recovery字符数组)中写入升级命令。
3. 重启进入recovery模式后，recovery会从/cache/recovery/command中读取值并放入BCB的recovery域(如果BCB中无命令).

升级包(update.zip)

• 标准升级包：XXX_update.zip
• zip中包含升级可执行文件(upgrade可选)+升级文件+升级脚本(script)
• 升级脚本script中包含了如何进行升级(img文件的解压至相应分区)
• 定制升级包:upgrade为可执行文件,进行相应的升级流程(display/tp等)

fix.sh中update机制

• auto_update调用到minirecovery 对应源码/hardware/***/minirecovery.c
• /bootable/recovery/minirecovery对应生成minirecovery
• /bootable/recovery/bootloader_message/bootloader_message.cpp该代码中将minirecovery的参数bootargs写入BCB中

recovery进程获取command源码分析

下记源码记录了/sbin/recovery进程启动后获取升级命令行参数及处理过程 :

// command line args come from, in decreasing precedence:
//   - the actual command line
//   - the bootloader control block (one per line, after "recovery")
//   - the contents of COMMAND_FILE (one per line)
static std::vector<std::string> get_args(const int argc, char** const argv) {
    CHECK_GT(argc, 0);

    bootloader_message boot = {};//定义BCB结构体
    std::string err;
    if (!read_bootloader_message(&boot, &err)) {//从BCB中读取数据
        LOG(ERROR) << err;
        // If fails, leave a zeroed bootloader_message.
        boot = {};
    }
    stage = std::string(boot.stage);

    if (boot.command[0] != 0) {
        std::string boot_command = std::string(boot.command, sizeof(boot.command));
        LOG(INFO) << "Boot command: " << boot_command;
        //此处确认BCB中是否有升级命令 log: [    0.003542] I:Boot command: boot-recovery
        //通过log能看出此处的command指示了bootloader跳转至recovery系统
    }

    if (boot.status[0] != 0) {
        std::string boot_status = std::string(boot.status, sizeof(boot.status));
        LOG(INFO) << "Boot status: " << boot_status;
    }

    std::vector<std::string> args(argv, argv + argc);//该行将recovery进程启动时的参数保存,该处通常不使用

    // --- if arguments weren't supplied, look in the bootloader control block
    if (args.size() == 1) {//size为1意味着recovery进程启动时的参数只有它自己
        boot.recovery[sizeof(boot.recovery) - 1] = '\0';  // Ensure termination
        std::string boot_recovery(boot.recovery);//将BCB中的recovery域内容保存下来
        std::vector<std::string> tokens = android::base::Split(boot_recovery, "\n");
        //将recovery域的内容以"\n"符号进行分隔
        if (!tokens.empty() && tokens[0] == "recovery") {
        //recovery域不是空的,且第一行是recovery(前面提到过需以recovery\n开头)
            for (auto it = tokens.begin() + 1; it != tokens.end(); it++) {
                // Skip empty and '\0'-filled tokens.
                if (!it->empty() && (*it)[0] != '\0') args.push_back(std::move(*it));
                //将BCB中的recovery命令追加到args后面
            }
            LOG(INFO) << "Got " << args.size() << " arguments from boot message";
        } else if (boot.recovery[0] != 0) {
            LOG(ERROR) << "Bad boot message: \"" << boot_recovery << "\"";
        }
    }

    LOG(INFO) << "commandline: "<< args[1] << " line:" << strlen(args[1].c_str());
    // --- if that doesn't work, try the command file (if we have /cache).
    if ((args.size() == 1) && has_cache) {
    //此处如果BCB中的recovery域无内容，则尝试在/cache/recovery/command中获取参数
        std::string content;
        if (ensure_path_mounted(COMMAND_FILE) == 0 &&
                android::base::ReadFileToString(COMMAND_FILE, &content)) {
            std::vector<std::string> tokens = android::base::Split(content, "\n");
            // All the arguments in COMMAND_FILE are needed (unlike the BCB message,
            // COMMAND_FILE doesn't use filename as the first argument).
            for (auto it = tokens.begin(); it != tokens.end(); it++) {
                // Skip empty and '\0'-filled tokens.
                if (!it->empty() && (*it)[0] != '\0') args.push_back(std::move(*it));
            }
            LOG(INFO) << "Got " << args.size() << " arguments from " << COMMAND_FILE;
        }
    }

    // Write the arguments (excluding the filename in args[0]) back into the
    // bootloader control block. So the device will always boot into recovery to
    // finish the pending work, until finish_recovery() is called.
    std::vector<std::string> options(args.cbegin() + 1, args.cend());
    if (!update_bootloader_message(options, &err)) {
    //将此处获取到的升级参数回写到BCB中，如果升级出现异常，再次启动还会进行升级
        LOG(ERROR) << "Failed to set BCB message: " << err;
    }

    return args;
}

比较容易弄混淆的点：

BCB中的command和/cache/recovery/command的内容并不等价，且不同类。

• BCB中的command：决定了bootloader该去引导android系统还是recovery系统
• BCB中的recovery：此处内容和/cache/recovery/command内容是等价的，以此来保存recovery在升级过程中的安装包是什么？是否要擦除用户数据等等参数。

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to be continued