ota差分升级 android 手动制作 ota 差分算法

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编程小匠人传奇 2024-06-04 12:06:40

文章标签 差分 android 代码段 文章分类 Android 移动开发

从网上转载，如有不正确的地方，请各位拿砖：

升级包的制作

1.整包的制作

升级包有整包与差分包之分。顾名思义，所谓整包即包含整个system分区中的数据文件；而差分包则仅包含两个版本之间改动的部分。利用整包升级好比对电脑进行重作系统，格式分系统分区，并将新系统数据写入分区；而利用差分包升级不会格式化system分区，只是对其中部分存储段的内容进行重写。除升级包之外，制作过程中还会涉及到另一种zip包，代码中称之为target-files zipfile，我称之为差分资源包。首先阐述下整包的制作过程。

系统经过整编后，执行make otapackage命令，即可完成整包的制作，而此命令可分为两个阶段进行。首先执行./build/core/Makefile中的代码：

[plain] view plain copy

1. # -----------------------------------------------------------------  
2. # OTA update package  
3.   
4. name := $(TARGET_PRODUCT)  
5. ifeq ($(TARGET_BUILD_TYPE),debug)  
6.   name := $(name)_debug  
7. endif  
8. name := $(name)-ota-$(FILE_NAME_TAG)  
9.   
10. INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET := $(PRODUCT_OUT)/$(name).zip  
11.   
12. $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET): KEY_CERT_PAIR := $(DEFAULT_KEY_CERT_PAIR)  
13.   
14. $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET): $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE) $(OTATOOLS)  
15.         @echo "Package OTA: $@"  
16.         $(hide) ./build/tools/releasetools/ota_from_target_files -v \  
17.            -n \  
18.            -p $(HOST_OUT) \  
19.            -k $(KEY_CERT_PAIR) \  
20.            $(ota_extra_flag) \  
21.            $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE) $@  
22. .PHONY: otapackage  
23. otapackage: $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET)  
24. # -----------------------------------------------------------------

代码段1 make otapackage目标代码

这段代码作用在于将系统资源（包括system、recovery、boot等目录）重新打包，生成差分资源包（即target-files zipfile，下文将统一使用“差分资源包”这一概念）。我们可以看下差分资源包中的文件结构，如下：

ota差分升级 android 手动制作 ota 差分算法_差分

图2 target-files zipfile目录结构

其中，OTA目录值得关注，因为在此目录下存在着一个至关重要的文件：OTA/bin/updater（后文会有详述）。生成的差分资源包被传递给./build/tools/releasetools/

ota_from_target_files执行第二阶段的操作：制作升级包。

ota差分升级 android 手动制作 ota 差分算法_android_02

图3 ./build/tools/releasetools目录下的文件

图3是./build/tools/releasetools目录下所包含的文件，这组文件是Google提供的用来制作升级包的代码工具，核心文件为：ota_from_target_files和img_from_target_files。其中，前者用来制作recovery模式下的升级包；后者则用来制作fastboot下的升级包（fastboot貌似是一种更底层的刷机操作，未过多研究，不再详述）。其他文件则是为此二者提供服务的，比如，common.py中包含有制作升级包所需操作的代码；edify_generator.py则用于生成recovery模式下升级的脚本文件：<升级包>.zip/ META-INF/com/google/android/updater-script。

文件ota_from_target_files是本文所关注的重点，其中定义了两个主要的方法：WriteFullOTAPackage和WriteIncrementalOTAPackage。前者用于生成整包，后者用来生成差分包。接着上文，当Makefile调用ota_from_target_files，并将差分资源包传递进来时，会执行WriteFullOTAPackage。此方法完成的工作包括：（1）将system目录，boot.img等文件添加到整包中；（2）生成升级包中的脚本文件：<升级包>.zip/META-INF/com/google/android/updater-script；（3）将上文提到的可执行文件：OTA/bin/

updater添加到升级包中：META-INF/com/google/android/updater-script。摘取部分代码片段如下：

1. script.FormatPartition("/system")  
2.   script. FormatPartition ("/system")  
3.   script.UnpackPackageDir("recovery", "/system")  
4.   script.UnpackPackageDir("system", "/system")  
5.   
6.   (symlinks, retouch_files) = CopySystemFiles(input_zip, output_zip)  
7.   script.MakeSymlinks(symlinks)  
8.   if OPTIONS.aslr_mode:  
9.     script.RetouchBinaries(retouch_files)  
10.   else:  
11.     script.UndoRetouchBinaries(retouch_files)

代码2 WriteFullOTAPackage代码片段

其中的script为edify_generator对象，其FormatPartition、UnpackPackageDir等方法分别是向脚本文件update-script中写入格式化分区、解压包等指令。

[python]  view plaincopy
1. def AddToZip(self, input_zip, output_zip, input_path=None):  
2.     """Write the accumulated script to the output_zip file.  input_zip 
3.     is used as the source for the 'updater' binary needed to run 
4.     script.  If input_path is not None, it will be used as a local 
5.     path for the binary instead of input_zip."""  
6.   
7.     self.UnmountAll()  
8.   
9.     common.ZipWriteStr(output_zip, "META-INF/com/google/android/updater-script",  
10.                        "\n".join(self.script) + "\n")  
11.   
12.     if input_path is None:  
13.       data = input_zip.read("OTA/bin/updater")  
14.     else:  
15.       data = open(os.path.join(input_path, "updater")).read()  
16.     common.ZipWriteStr(output_zip, "META-INF/com/google/android/update-binary",  
17.                        data, perms=0755)

代码段3 edify_generator中的AddToZip方法

WriteFullOTAPackage执行的最后会调用此方法。将资源差分包中OTA/bin/updater文件copy到升级包中META-INF/com/google/android/update-binary。此文件是OTA升级的关键，其将在recovery模式下被执行，用来将代码段2中生成的指令转换为相应的函数去执行，从而完成对系统数据的重写。

2.差分包的制作

生成差分包调用的是文件./build/tools/releasetools/ota_from_target_files中的WriteIncrementalOTA方法，调用时需要将两个版本的差分资源包作为参数传进来，形如：

./build/tools/releasetools/ota_from_target_files –n –i ota_v1.zip ota_v2.zip update.zip

其中，参数n表示忽略时间戳；i表示生成增量包（即差分包）；ota_v1.zip与ota_v2.zip分别代表前后两个版本的差分资源包；而update.zip则表示最终生成的差分包。

WriteIncrementalOTA函数会计算输入的两个差分资源包中版本的差异，并将其写入到差分包中；同时，将updater及生成脚本文件udpate-script添加到升级包中。

三问题二：将升级包写入系统存储区

制作完升级包后，之后便是将其写入到相应存储区中，这部分工作是在recovery模式下完成的。之前的几篇笔记亦有描述，recovery模式下通过创建一个新的进程读取并执行脚本文件META-INF/com/google/android/updater-script。见如下代码：

[cpp]  view plaincopy
1. const char** args = (const char**)malloc(sizeof(char*) * 5);  
2. args[0] = binary;  
3. args[1] = EXPAND(RECOVERY_API_VERSION);   // defined in Android.mk  
4. char* temp = (char*)malloc(10);  
5. sprintf(temp, "%d", pipefd[1]);  
6. args[2] = temp;  
7. args[3] = (char*)path;  
8. args[4] = NULL;  
9.   
10. pid_t pid = fork();  
11. if (pid == 0) {  
12.     close(pipefd[0]);  
13.     execv(binary, (char* const*)args);  
14.     _exit(-1);  
15. }  
16. close(pipefd[1]);

代码段4 创建新进程安装升级包

分析代码之前，首先介绍linux中函数fork与execv的用法。
pid_t fork( void)

创建新的进程，fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：
　　1)在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID;
　　2)在子进程中，fork返回0;
　　3)如果出现错误，fork返回一个负值;
在fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程（http://os.chinaunix.net/a2012/0203/1306/000001306508.shtml）。

int execv(const char *progname, char *const argv[])
        execv会停止执行当前的进程，并且以progname应用进程替换被停止执行的进程，进程ID没有改变。
        progname: 被执行的应用程序。
        argv: 传递给应用程序的参数列表，注意，这个数组的第一个参数应该是应用程序名字本身，并且最后一个参数应该为NULL，不参将多个参数合并为一个参数放入数组。

代码4见于bootable/recovery/install.c的try_update_binary函数中，是OTA升级的核心代码之一。通过对fork及execv函数的介绍可知，代码4创建了一个新的进程并在新进程中运行升级包中的META-INF/com/google/android/updater-binary文件（参数binary已在此前赋值），此文件将按照META-INF/com/google/android/updater-script中的指令将升级包里的数据写入到存储区中。OK，我们来看下META-INF/com/google/android/updater-binary文件的来历。

在源代码的./bootable/recovery/updater目录下，存在着如下几个文件：

ota差分升级 android 手动制作 ota 差分算法_差分_03

图4 ./bootable/recovery/updater目录

通过查看Android.mk代码可知，文件install.c、updater.c将会被编译为可执行文件updater存放到目录out/target/product/<product-name>/obj/EXECUTABLES/

updater_intermediates/中；而在生成差分资源包（target-files zipfile）时，会将此文件添加到压缩包中。

[plain]  view plaincopy
1. built_ota_tools := \  
2.     $(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,applypatch)/applypatch \  
3.     $(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,applypatch_static)/applypatch_static \  
4.     $(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,check_prereq)/check_prereq \  
5.     $(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,sqlite3)/sqlite3 \  
6.     $(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,updater)/updater

代码段5 Makefile中定义的变量built_ota_tools

[plain]  view plaincopy
1. $(hide) mkdir -p $(zip_root)/OTA/bin  
2.     $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) $(zip_root)/OTA/  
3.     $(hide) $(ACP) $(PRIVATE_OTA_TOOLS) $(zip_root)/OTA/bin/

代码段6 复制built_ota_tools工具到差分资源包

如代码段5，Makefile中定义了执行OTA所需要的一组工具（built_ota_tools），其中便包括由图4中文件编译而成的文件updater；而在生成差分资源包时，会将这组工具拷贝到差分资源包的OTA/bin目录中（见代码段6）；在生成升级包时（无论是执行WriteFullOTAPackage还是WriteIncrementalOTAPackage），最后都会调用edify_generator的AddToZip方法，将updater添加到升级包中（更名为"META-INF/com/google/android/update-binary"）；最终在recovery模式下被执行，这便是其来龙去脉。而关于updater的执行，也大致的描述下吧。

由前文可知，updater主要由bootable/recovery/updater目录下的install.c和updater.c编译而成，主函数位于updater.c。其中，在install.c中定义了读写系统存储区的操作函数（这才是重写系统数据的真正代码）并将这些函数与updater-script中的指令映射起来。而在updater.c会首先装载install.c定义的函数，之后便解析升级脚本updater-script，执行其对应的操作命令。与此同时，执行updater的进程还会与父进程通信，通知父进程进行UI的相关操作（代码见bootable/recovery/install.c中的try_update_binary函数）。

貌似差不多了，就此打住。

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