Android 的Recovery机制


1. 系统的启动模式

1.1 Android系统的启动模式

    一般的Android系统具有以下几种启动模式(适用于Android系统的手机),它们的进入方式和描述如下所述:

1.一般启动模式(normal mode

进入方法:按电源键启动

描述:这是正常启动手机的方法

2.安全模式(safe mode

进入方法:按住menu键,按电源键启动手机,直至手机启动完成松开menu

描述:和正常启动一样,但没有登记Google,所以不能访问Market或使用你的Google账号

3.引导模式(bootloader mode

进入方法:按住照相键,按电源键启动手机

描述:可以从SD卡上安装新的系统映像(DREAIMG.NBH),只需再按一次电源键。为获取root权限,对手机进行降级,就是使用这个模式。

4.恢复模式(recovery mode

进入方法:按住HOME键,按电源键启动手机

描述:可以打开命令解释程序(shell),刷新映像文件(flash image),执行备份等。当然这一切取决于你手机上的recovery image版本。

5.诊断模式(diagnostic mode

进入方法:按住轨迹球,按电源键启动手机

描述:用于测试(按音量键选择项目)

6.fastboot模式

进入方法:按住返回键,按电源键启动手机,直至屏幕出现FASTBOOT字样后松开返回键

     Android系统不同的启动模式的进入是在不同的情形下触发的,我们从SD卡中升级我们的update.zip时会进入Recovery模式是其中一种,其他的比如:系统崩溃,或则在命令行输入启动命令式也会进入Recovery或其他的启动模式。

1.2 系统的启动模式

  由下图可知Android系统启动后可能进入的模式有以下几种:

Android 的Recovery机制

1.  MAGIC KEY(组合键):组合键:若用户在启动刚开始按了指定的recovery组合键,系统会直接进入Recovery模式。

2. Recovery模式:进入系统“设置”->“系统”,有

a) 网络升级

b) 本地升级

c) 系统还原

三种方式进入Recovery模式,完成相应的工作。

3. 正常模式:

    若启动过程中用户没有按下任何组合键,bootloader会读取位于MISC分区的启动控制信息块BCBBootloader Control Block)。它是一个结构体,存放着启动命令command。根据不同的命令,系统又可以进入三种不同的启动模式:MainSystemRecoveryBootloader

2. Recovery模式中的三个部分

    Recovery的工作需要整个软件平台的配合,从通信架构上来看,主要有三个部分。

l MainSystem:即上面提到的正常启动模式(BCB中无命令),是用boot.img启动的系统,Android的正常工作模式。更新时,在这种模式中我们的上层操作就是使用OTA或则从SD卡中升级update.zip包。在重启进入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。

l Recovery:系统进入Recovery模式后会装载Recovery分区,该分区包含recovery.img(同boot.img相同,包含了标准的内核和根文件系统)。进入该模式后主要是运行Recovery服务(/sbin/recovery)来做相应的操作(重启、升级update.zip、擦除cache分区等)。

l Bootloader:除了正常的加载启动系统之外,还会通过读取MISC分区(BCB)获得来至Main systemRecovery的消息。

3. Recovery模式中的两个通信接口

    在Recovery服务中上述的三个实体之间的通信是必不可少的,它们有以下两个通信接口。

3.1 主系统和Recovery通过/cache下的文件通信

    Recovery通过/cache/recovery/目录下的三个文件与main system通信。具体如下             

l /cache/recovery/command:这个文件保存着Main system传给Recovery的命令行,每一行就是一条命令,支持一下几种的组合。

--send_intent=anystring   //write the text out to recovery/intent     

Recovery结束时在finish_recovery函数中将定义的intent字符串作为参数传进来,并写入到/cache/recovery/intent中;

-update_package=root:path   //verify install an OTA(On The Air) package file     

Main system将这条命令写入时,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BCB中,然后进行相应的更新update.zip包的操作。

--wipe_data    //erase user data(and cache),then reboot

擦除用户数据。擦除data分区时必须要擦除cache分区。

--wipe_cache   //wipe cache(but not user data),then reboot

    擦除cache分区。   

--set_encrypted_filesystem=on|off - enables / diasables encrypted fs

启用/禁用加密的文件系统

    --just_exit - do nothing; exit and reboot

退出并重启

l /cache/recovery/logRecovery模式在工作中的log打印。在recovery服务运行过程中,stdout以及stderr会重定位到/tmp/recovery.logrecovery退出之前会将其转存到/cache/recovery/log中,供查看。

l /cache/recovery/intentRecovery传递给Main system的信息。作用不详。

    上层应用可以通过调用Android标准的RecoverySystem(位于frameworks/base/core/java/android/os/RecoverySystem.java中)的接口来完成与Recovery模式的通信,如下图所示:

Android 的Recovery机制

这个类里主要的接口如下:

installPackage() 重启设备安装指定升级包,在/cache/recovery/command里写入”--update_package=/path/xxx.zip”

rebootWipeUserData() 重启设备并清除user data分区,这个操作也成为“工厂复位”,

在/cache/recovery/command里写入”--wipe_data”

rebootWipeCache() 重启进入Recovery模式,清除cache分区,在/cache/recovery/command里写入”--wipe_data”

verifyPackage() 这个接口主要是用于校验下载回来的的升级包是否符合Android的签名认证。

接口调用后,系统会重启,转入Recovery mode,然后recovery进程会去读取/cache/recovery/command里的指令去执行相应的操作,是安装升级包还是恢复出厂设置等。

 

3.2 BootloaderRecovery通过BCBBootloader Control Block)通信

    BCBBootloaderRecovery的通信接口,也是BootloaderMain system之间的通信接口。存储在flash中的MISC分区,占用三个page,其本身就是一个结构体,具体成员以及各成员含义如下,位于/bootloader/revocery/bootloader.h文件中:

struct bootloader_message{

char command[32];

    char status[32];

    char recovery[1024];

};

l command字段:当要重启进入Recovery模式或更新radiobootloader固件时,linux会更新这个值;当固件更新完成后Bootloader也会更新这个值。另外在成功更新后结束Recovery时,会清除这个成员的值,防止重启时再次进入Recovery模式。

l status字段:在完成相应的更新后,Bootloader会将执行结果写入到这个字段。

l recovery字段:可被Main System写入,也可被Recovery服务程序写入。该文件的内容格式为:

    “recovery\n

    <recovery command>\n

    <recovery command>

该文件存储的就是一个字符串,必须以recovery\n开头,否则这个字段的所有内容域会被忽略。“recovery\n”之后的部分,是/cache/recovery/command支持的命令。可以将其理解为Recovery操作过程中对命令操作的备份。Recovery对其操作的过程为:先读取BCB然后读取/cache/recovery/command,然后将二者重新写回BCB,这样在进入Main system之前,确保操作被执行。在操作之后进入Main system之前,Recovery又会清空BCBcommand域和recovery域,这样确保重启后不再进入Recovery模式。

4 Recovery模式的基本流程

Recovery模式的基本流程如下:

 1. 选择“设置”->“系统”->”系统还原”;

 2. Main system/cache/recovery/command写入"--wipe_data"

 3. Main system 重启进入Recovery模式;

 4. get_args() 函数向 BCB写入"boot-recovery""--wipe_data",然后开始擦除;

    -- after this, rebooting will restart the erase --

 5. erase_volume() 重新格式化/data分区

 6. erase_volume() 重新格式化/cache分区

 7. finish_recovery() 清除BCB,然后call reboot()进入Main system

流程图如下所示:

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