Android A/B system - bootctrl

Posted 2022-06-11 Dufre.WC

文章目录

• Achitecture
• misc
• bootctrl
• • module_getCurrentSlot
  • module_setActiveBootSlot

android A/B system系列

• Android A/B System概述
• Android A/B System - Generate OTA Package
• Android A/B system - update_engine

Achitecture

在Android A/B System概述中有讲到A升B的一个例子。下面这张图是想说明两个问题：

• 启动的时候是如何知道要从A启动还是B启动？
• 升级的时候是如何要更新A还是B？

图中有两个流程，和涉及的一些模块：
模块：

• bootloader：启动的早期阶段，叫preloader/lk都行
• misc：单独的一块分区，存放启动的信息，也是今天研究的重点
• update_verifier：当前slot启动成功，会将当前的slot设置为successful，表示这个slot是可以成功启动的
• update_engine：Android负责升级流程的守护进程
• bootctrl HAL：google规定的HAL，各个IC厂商有自己的底层实现，是获取misc信息的软件接口

流程：

• boot flow
  • get active slot：读misc的信息，从而知道当前要从slot A启动还是slot B启动
  • mark slot successful：启动成功的时候，标记当前slot为successful
• update flow
  • trigger update and read update package
  • get current slot：获取当前slot，假设当前slot为A，那么要更新slot B；当前为B，那么要更新slot A
  • write data to another slot：更新
  • set active slot：更新完成以后，切换slot，则下次启动从更新的slot启动
    

misc

关于misc分区的内容，各个IC厂商各自有不同的结构，但核心思想是类似的，所以这里拿google的结构来分析。
重要的部分为红色标记的：

• active_slot：当前正在运行的slot
• slot_info：每个slot的信息（实际的产品实现不会这么简单）
  

/system/extras/boot_control_copy/bootinfo.h

typedef struct BrilloSlotInfo 
  uint8_t bootable : 1;
  uint8_t reserved[3];
 BrilloSlotInfo;

typedef struct BrilloBootInfo 
  // Used by fs_mgr. Must be NUL terminated.
  char bootctrl_suffix[4];

  // Magic for identification - must be 'B', 'C', 'c' (short for
  // "boot_control copy" implementation).
  uint8_t magic[3];

  // Version of BrilloBootInfo struct, must be 0 or larger.
  uint8_t version;

  // Currently active slot.
  uint8_t active_slot;

  // Information about each slot.
  BrilloSlotInfo slot_info[2];

  uint8_t reserved[15];
 BrilloBootInfo;

根据这个结构，bootinfo.cpp实现了对BrilloBootInfo进行存取操作的接口，这里的操作比较简单，这里就不去研究了。

/system/extras/boot_control_copy/bootinfo.cpp

• 存取操作
  • bool boot_info_load(BrilloBootInfo *out_info)
  • bool boot_info_save(BrilloBootInfo *info)
• 校验和复位操作
  • bool boot_info_validate(BrilloBootInfo* info)
  • void boot_info_reset(BrilloBootInfo* info)
• 指定分区的打开操作
  • int boot_info_open_partition(const char *name, uint64_t *out_size, int flags)

bootctrl

再来看对应bootctrl HAL接口的function是如何实现的

module_getCurrentSlot

unsigned module_getCurrentSlot(boot_control_module_t *module)

  struct stat statbuf;
  dev_t system_a_dev, system_b_dev;

  if (stat("/system", &statbuf) != 0) 
    fprintf(stderr, "WARNING: Error getting information about /system: %s\\n",
            strerror(errno));
    return 0;
  

  if (!get_dev_t_for_partition("system_a", &system_a_dev) ||
      !get_dev_t_for_partition("system_b", &system_b_dev))
    return 0;

  if (statbuf.st_dev == system_a_dev) 
    return 0;
   else if (statbuf.st_dev == system_b_dev) 
    return 1;
   else 
    fprintf(stderr, "WARNING: Error determining current slot "
            "(/system dev_t of %d:%d does not match a=%d:%d or b=%d:%d)\\n",
            major(statbuf.st_dev), minor(statbuf.st_dev),
            major(system_a_dev), minor(system_a_dev),
            major(system_b_dev), minor(system_b_dev));
    return 0;
  

module_setActiveBootSlot

• 取出BrilloBootInfo的信息，并校验
• 设置active_slot为传入的slot
• 设置该slot为bootable
• 将对应分区的内容copy到boot中（这里是指partition有三份，boot/boot_a/boot_b，系统每次只从boot启动，这样是不符合A/B system的精神，如果boot启动失败，是不会去切换，那么A/B system的优势是没办法体现的）

int module_setActiveBootSlot(boot_control_module_t *module, unsigned slot)

  BrilloBootInfo info;
  int src_fd, dst_fd;
  uint64_t src_size, dst_size;
  char src_name[32];

  if (slot >= 2)
    return -EINVAL;

  if (!boot_info_load(&info)) 
    fprintf(stderr, "WARNING: Error loading boot-info. Resetting.\\n");
    boot_info_reset(&info);
   else 
    if (!boot_info_validate(&info)) 
      fprintf(stderr, "WARNING: boot-info is invalid. Resetting.\\n");
      boot_info_reset(&info);
    
  

  info.active_slot = slot;
  info.slot_info[slot].bootable = true;
  snprintf(info.bootctrl_suffix,
           sizeof(info.bootctrl_suffix),
           "_%c", slot + 'a');

  if (!boot_info_save(&info)) 
    fprintf(stderr, "Error saving boot-info.\\n");
    return -errno;
  

  // Finally copy the contents of boot_X into boot.
  snprintf(src_name, sizeof(src_name), "boot_%c", slot + 'a');
  src_fd = boot_info_open_partition(src_name, &src_size, O_RDONLY);
  if (src_fd == -1) 
    fprintf(stderr, "Error opening \\"%s\\" partition.\\n", src_name);
    return -errno;
  

  dst_fd = boot_info_open_partition("boot", &dst_size, O_RDWR);
  if (dst_fd == -1) 
    fprintf(stderr, "Error opening \\"boot\\" partition.\\n");
    close(src_fd);
    return -errno;
  

  if (src_size != dst_size) 
    fprintf(stderr,
            "src (%" PRIu64 " bytes) and dst (%" PRIu64 " bytes) "
            "have different sizes.\\n",
            src_size, dst_size);
    close(src_fd);
    close(dst_fd);
    return -EINVAL;
  

  if (!copy_data(src_fd, dst_fd, src_size)) 
    close(src_fd);
    close(dst_fd);
    return -errno;
  

  if (fsync(dst_fd) != 0) 
    fprintf(stderr, "Error calling fsync on destination: %s\\n",
            strerror(errno));
    return -errno;
  

  close(src_fd);
  close(dst_fd);
  return 0;