Android OTA升级（1）：编译升级全包

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2013-3-23

     ​​ Android​​原生系统中就已经支持OTA升级。所谓OTA升级就是通过空中接口获取升级包，然后更新系统固件。一般地，升级包无论如何获取，哪怕是直接TCard本地升级，也被称为OTA升级。

     OTA升级首要是生成OTA升级包，升级包又分为升级全包和升级差分包（或要增量包）。升级全包是编译当前系统得到的软件包，这个包很大，有上百兆，但是不依赖与当前手机里的软件版本；升级差分包是对手机两个软件版本做差分，在第一个版本上打patch，得到第二个升级包，所以差分包只能对第一个版本的机器进行升级。

    本文主要讲述升级全包的生成过程。

编译升级全包，用下面指令：

#make otapackage

最终生成INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET，也就是$(PRODUCT_OUT)/$(name).zip。

一、升级全包（$(PRODUCT_OUT)/$(name).zip）的生成

INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET依赖于BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE

生成规则【在build/core/Makefile中】：

[python] ​​ view plain​​​ ​​ copy​​

1. $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET):$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE) $(OTATOOLS)
2. @echo"Package OTA: $@"
3. $(hide)./build/tools/releasetools/ota_from_target_files -v \
4. -p $(HOST_OUT) \
5. -k $(KEY_CERT_PAIR) \
6. $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE) $@

ota_from_target_files是​​Python​​脚本，需要中间文件$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE)。所以，在分析完中间文件的生成之后再看最终升级全包的生成过程。

二、中间文件包（$(TARGET_PRODUCT)-target_files-$(FILE_NAME_TAG).zip）的生成

BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE是$(intermediates)/$( TARGET_PRODUCT)-target_files-$(FILE_NAME_TAG).zip

形如：out/target/product/<product>/obj/PACKAGING/target_files_intermediates/<product>-target_files-<eng>.haili.tian

生成规则【在build/core/Makefile中】：

[python] ​​ view plain​​​ ​​ copy​​

1. $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE):\
2. $(INSTALLED_BOOTIMAGE_TARGET) \
3. $(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET) \
4. $(INSTALLED_RECOVERYIMAGE_TARGET)\
5. $(INSTALLED_SYSTEMIMAGE) \
6. $(INSTALLED_USERDATAIMAGE_TARGET)\
7. $(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET)\
8. $(built_ota_tools) \
9. $(APKCERTS_FILE) \
10. $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config\
11. | $(ACP)
12. @echo "Package target files:$@"
13. $(hide) rm -rf $@ $(zip_root)
14. $(hide) mkdir -p $(dir $@) $(zip_root)
15. @# Components of the recovery image
16. $(hide) mkdir -p $(zip_root)/RECOVERY
17. $(hide) $(call package_files-copy-root, \
18. $(TARGET_RECOVERY_ROOT_OUT),$(zip_root)/RECOVERY/RAMDISK)
19. ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
20. $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET)$(zip_root)/RECOVERY/kernel
21. endif
22. ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
23. $(hide) $(ACP) \
24. $(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET)$(zip_root)/RECOVERY/second
25. endif
26. ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
27. $(hide) echo"$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/RECOVERY/cmdline
28. endif
29. ifdef BOARD_KERNEL_BASE
30. $(hide) echo"$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/RECOVERY/base
31. endif
32. ifdef BOARD_KERNEL_PAGESIZE
33. $(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_PAGESIZE)"> $(zip_root)/RECOVERY/pagesize
34. endif
35. @# Components of the boot image
36. $(hide) mkdir -p $(zip_root)/BOOT
37. $(hide) $(call package_files-copy-root, \
38. $(TARGET_ROOT_OUT),$(zip_root)/BOOT/RAMDISK)
39. ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
40. $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET)$(zip_root)/BOOT/kernel
41. endif
42. ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
43. $(hide) $(ACP) \
44. $(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET)$(zip_root)/BOOT/second
45. endif
46. ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
47. $(hide) echo"$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/BOOT/cmdline
48. endif
49. ifdef BOARD_KERNEL_BASE
50. $(hide) echo"$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/BOOT/base
51. endif
52. ifdef BOARD_KERNEL_PAGESIZE
53. $(hide) echo"$(BOARD_KERNEL_PAGESIZE)" > $(zip_root)/BOOT/pagesize
54. endif
55. $(hide) $(foreach t,$(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET),\
56. mkdir -p $(zip_root)/RADIO; \
57. $(ACP) $(t)$(zip_root)/RADIO/$(notdir $(t));)
58. @# Contents of the system image
59. $(hide) $(call package_files-copy-root, \
60. $(SYSTEMIMAGE_SOURCE_DIR),$(zip_root)/SYSTEM)
61. @# Contents of the data image
62. $(hide) $(call package_files-copy-root, \
63. $(TARGET_OUT_DATA),$(zip_root)/DATA)
64. @# Extra contents of the OTA package
65. $(hide) mkdir -p $(zip_root)/OTA/bin
66. $(hide) $(ACP)$(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) $(zip_root)/OTA/
67. $(hide) $(ACP) $(PRIVATE_OTA_TOOLS)$(zip_root)/OTA/bin/
68. @# Files that do not end up in anyimages, but are necessary to
69. @# build them.
70. $(hide) mkdir -p $(zip_root)/META
71. $(hide) $(ACP) $(APKCERTS_FILE)$(zip_root)/META/apkcerts.txt
72. $(hide)       echo"$(PRODUCT_OTA_PUBLIC_KEYS)" > $(zip_root)/META/otakeys.txt
73. $(hide) echo"recovery_api_version=$(PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION)" >$(zip_root)/META/misc_info.txt
74. ifdef BOARD_FLASH_BLOCK_SIZE
75. $(hide) echo"blocksize=$(BOARD_FLASH_BLOCK_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
76. endif
77. ifdef BOARD_BOOTIMAGE_PARTITION_SIZE
78. $(hide) echo"boot_size=$(BOARD_BOOTIMAGE_PARTITION_SIZE)" >>$(zip_root)/META/misc_info.txt
79. endif
80. ifdef BOARD_RECOVERYIMAGE_PARTITION_SIZE
81. $(hide) echo"recovery_size=$(BOARD_RECOVERYIMAGE_PARTITION_SIZE)" >>$(zip_root)/META/misc_info.txt
82. endif
83. ifdef BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE
84. $(hide) echo"system_size=$(BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE)" >>$(zip_root)/META/misc_info.txt
85. endif
86. ifdef BOARD_USERDATAIMAGE_PARTITION_SIZE
87. $(hide) echo "userdata_size=$(BOARD_USERDATAIMAGE_PARTITION_SIZE)">> $(zip_root)/META/misc_info.txt
88. endif
89. $(hide) echo"tool_extensions=$(tool_extensions)" >>$(zip_root)/META/misc_info.txt
90. ifdef mkyaffs2_extra_flags
91. $(hide) echo"mkyaffs2_extra_flags=$(mkyaffs2_extra_flags)" >>$(zip_root)/META/misc_info.txt
92. endif
93. @# Zip everything up, preserving symlinks
94. $(hide) (cd $(zip_root) && zip-qry ../$(notdir $@) .)
95. @# Run fs_config on all the system filesin the zip, and save the output
96. $(hide) zipinfo -1 $@ | awk -F/ 'BEGIN {OFS="/" } /^SYSTEM\// {$$1 = "system"; print}' |$(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config > $(zip_root)/META/filesystem_config.txt
97. $(hide) (cd $(zip_root) && zip -q../$(notdir $@) META/filesystem_config.txt)

其中，变量定义：

-         TARGET_RECOVERY_ROOT_OUT也就是$(TARGET_RECOVERY_OUT)/root；TARGET_RECOVERY_OUT是$(PRODUCT_OUT)/recovery；PRODUCT_OUT是out/target/product/<product>。所以，TARGET_RECOVERY_ROOT_OUT也就是out/target/product/<product>/recovery/root；

-         zip_root是$(intermediates)/$( TARGET_PRODUCT)-target_files-$(FILE_NAME_TAG)路径，也就是out/target/product/<product>/obj/PACKAGING/target_files_intermediates/<product>-target_files-<eng>.haili.tian；

-         TARGET_ROOT_OUT是$(PRODUCT_OUT)/root，也就是out/target/product/<product>/root；

-         INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET；

-         SYSTEMIMAGE_SOURCE_DIR是$(TARGET_OUT)，也就是out/target/product/<product>/system/；

-         TARGET_OUT_DATA是$(PRODUCT_OUT)/data，也就是out/target/product/<product>/data；

-         INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET是$(PRODUCT_OUT)/android-info.txt，也就是out/target/product/<product>/android-info.txt；

-         PRIVATE_OTA_TOOLS是$(built_ota_tools)，也就是包含了：

    out/target/product/<product>/obj/EXECUTABLES/applypatch_intermediates/applypatch

    out/target/product/<product>/obj/EXECUTABLES/applypatch_static_intermediates/applypatch_static

    out/target/product/<product>/obj/EXECUTABLES/check_prereq_intermediates/check_prereq

    out/target/product/<product>/obj/EXECUTABLES/updater_intermediates/updater

-         APKCERTS_FILE是out/target/product/<product>/obj/PACKAGING/apkcerts_intermediates/<product>-apkcerts-<eng>.haili.tian.txt

-         PRODUCT_OTA_PUBLIC_KEYS目前为空；

-         PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION也就是RECOVERY_API_VERSION，RecoveryAPI的版本号；

-         tool_extensions如果定义了TARGET_RELEASETOOLS_EXTENSIONS，tool_extensions也就是TARGET_RELEASETOOLS_EXTENSIONS；

-         DEFAULT_SYSTEM_DEV_CERTIFICATE目前为空；

-         HOST_OUT_EXECUTABLES是$(HOST_OUT)/bin，也就是out/host/linux-x86/bin；

脚本的执行：

1.      #清理以前残存的目录和文件，并创建$(zip_root)目录（也就是out/target/product/<product>/obj/PACKAGING/target_files_intermediates/<product>-target_files-<eng>.haili.tian）；

2.      创建$(zip_root)/RECOVERY目录，把$(TARGET_RECOVERY_ROOT_OUT)（也就是out/target/product/<product>/recovery/root）下的所有文件和目录都拷贝到$(zip_root)/RECOVERY/RAMDISK/下；

3.      创建$(zip_root)/BOOT目录，然后把$(TARGET_ROOT_OUT)（也就是out/target/product/<product>/root）下的所有文件和目录都拷贝到$(zip_root)/BOOT/RAMDISK/下；

4.      创建$(zip_root)/RADIO目录，然后把$(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET)下的所有文件和目录都拷贝到$(zip_root)/ RADIO/下；

5.      把$(SYSTEMIMAGE_SOURCE_DIR)【也就是out/target/product/<product>/system/】下的所有文件和目录都拷贝到$(zip_root)/SYSTEM/下；

6.      把$(TARGET_OUT_DATA)【也就是out/target/product/<product>/data】下的所有文件和目录都拷贝到$(zip_root)/DATA/下；

7.      创建$(zip_root)/OTA/bin目录，然后把INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET【也就是out/target/product/<product>/android-info.txt】放到$(zip_root)/OTA/下；

8.      把PRIVATE_OTA_TOOLS【也就是applypatch、applypatch_static、check_prereq、updater】放到$(zip_root)/OTA/bin下。

9.      创建$(zip_root)/META目录，搜集META信息并保存到文件里：

    把APKCERTS_FILE【也就是out/target/product/<product>/obj/PACKAGING/apkcerts_intermediates/<product>-apkcerts-<eng>.haili.tian.txt】放到$(zip_root)/META/apkcerts.txt；

    把$(PRODUCT_OTA_PUBLIC_KEYS)追加到$(zip_root)/META/otakeys.txt；【】

    把recovery_api_version=$(PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION)这行追加到$(zip_root)/META/misc_info.txt；

    把tool_extensions=$(tool_extensions)这行追加到$(zip_root)/META/misc_info.txt；

    把default_system_dev_certificate=$(DEFAULT_SYSTEM_DEV_CERTIFICATE)这行追加到$(zip_root)/META/misc_info.txt；

10.  拷贝Image文件

    把$(PRODUCT_OUT)/ramdisk.img放到$(zip_root)/下；

    把$(PRODUCT_OUT)/ramdisk-recovery.img放到(zip_root)/

    把$(PRODUCT_OUT)/../../../../boot/out/u-boot.bin放到$(zip_root)/

    把$(PRODUCT_OUT)/../../../../kernel/out/uImage放到(zip_root)/

11.  进入$(zip_root)，把$(zip_root)下所有的内容打进zip包<product>-target_files-<eng>.haili.tian.zip；

12.  用$(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config获取文件系统信息并保存在文件里

     “SYSTEM/”下的文件系统信息保存在$(zip_root)/META/filesystem_config.txt中；

     “BOOT/RAMDISK/”下的文件系统信息保存在$(zip_root)/META/boot_filesystem_config.txt中；

     “RECOVERY/RAMDISK/”下的文件系统信息保存在$(zip_root)/META/recovery_filesystem_config.txt中；

13.  把META/*filesystem_config.txt文件打到zip包<product>-target_files-<eng>.haili.tian.zip里。

三、ota_from_target_file分析

Ota_from_target_file是python脚本，从main()开始分析。

3.1 生成总过程 – main()

Main()里主要做下列工作：

1.      从参数和环境中解析OPTIONS；

2.      从中间zip包里的META/misc_info.txt中解析出{<key>=<value>}OPTIONS对，比如recovery_api_version=3；tool_extensions=device/<company>/<product>/recovery；

3.      从OPTIONS对里找到tool_extensions，赋值给OPTIONS.device_specific；

4.      input_zip为上文的中间zip包；output_zip为最终生成的临时zip包；

5.      对于全包升级包，调用WriteFullOTAPackage(input_zip,output_zip)；

6.      签名临时包，生成最终签过名的最终全包升级包。

上述过程中，我们最关注的是WriteFullOTAPackage(input_zip,output_zip)做的工作。

3.2 生成全包 – WriteFullOTAPackage()

WriteFullOTAPackage[file:build/tools/releasetools/ota_from_target_files]的定义如下：

[python] ​​ view plain​​​ ​​ copy​​

1. def WriteFullOTAPackage(input_zip, output_zip):
2. # TODO:how to determine this?  We don't knowwhat version it will
3. # beinstalled on top of.  For now, we expectthe API just won't
4. # changevery often.
5. script =edify_generator.EdifyGenerator(3, OPTIONS.info_dict)
6. metadata= {"post-build": GetBuildProp("ro.build.fingerprint",input_zip),
7. "pre-device": GetBuildProp("ro.product.device",input_zip),
8. "post-timestamp":GetBuildProp("ro.build.date.utc", input_zip),
9. }
10. device_specific = common.DeviceSpecificParams(
11. input_zip=input_zip,
12. input_version=OPTIONS.info_dict["recovery_api_version"],
13. output_zip=output_zip,
14. script=script,
15. input_tmp=OPTIONS.input_tmp,
16. metadata=metadata,
17. info_dict=OPTIONS.info_dict,
18. trusted_boot=OPTIONS.trusted_boot)
19. #  if not OPTIONS.omit_prereq:
20. #    ts =GetBuildProp("ro.build.date.utc", input_zip)
21. #   script.AssertOlderBuild(ts)
22. # AppendAssertions(script, input_zip)
23. # device_specific.FullOTA_Assertions()
24. script.ShowProgress(0.9, 16)
25. if OPTIONS.wipe_user_data:
26. script.FormatPartition("/data")
27. script.FormatPartition("/system")
28. script.Mount("/system")
29. # script.UnpackPackageDir("recovery", "/system")
30. script.UnpackPackageDir("system", "/system")
31. symlinks= CopySystemFiles(input_zip, output_zip)
32. script.MakeSymlinks(symlinks)
33. # boot_img = common.File("boot.img", common.BuildBootableImage(
34. #     os.path.join(OPTIONS.input_tmp, "BOOT")))
35. # recovery_img = common.File("recovery.img",common.BuildBootableImage(
36. #     os.path.join(OPTIONS.input_tmp, "RECOVERY")))
37. # MakeRecoveryPatch(output_zip, recovery_img, boot_img)
38. Item.GetMetadata(input_zip)
39. Item.Get("system").SetPermissions(script)
40. # common.CheckSize(boot_img.data, "boot.img", OPTIONS.info_dict)
41. # common.ZipWriteStr(output_zip, "boot.img", boot_img.data)
42. # script.ShowProgress(0.2, 0)
43. # script.ShowProgress(0.2, 10)
44. # script.WriteRawImage("/boot", "boot.img")
45. # script.ShowProgress(0.1, 0)
46. device_specific.FullOTA_InstallEnd()
47. if OPTIONS.extra_script is not None:
48. script.AppendExtra(OPTIONS.extra_script)
49. script.UnmountAll()
50. script.AddToZip(input_zip, output_zip)
51. WriteMetadata(metadata,output_zip)

OTA全包生成的过程：

1.      script用来生成Edify脚本，在edify_generator.py中实现；

2.      script中增加语句：显示进度；

3.      script中增加语句：擦除“/system”分区；

4.      script中增加语句：安装system分区到“/system”；

5.      script中增加语句：把system中的内容复制到/system下；

6.      把input_zip包/system中的内容，复制到output_zip包中，不包含其中的link文件；

7.      对于link文件，script中增加指向链接的语句；

8.      从input_zip包的META/filesystem_config.txt中获取其中描述的/system下各个文件的权限信息；

9.      script中增加语句：设置/system下文件的权限和属主信息；

10.  调用具体device特定的函数FullOTA_InstallEnd。

     main()函数中已经获取OPTIONS.device_specific为/device/<company>/<product>/recovery；这里的device_specific是common.DeviceSpecificParams。

     common实现在common.py中，在判断出OPTIONS.device_specific为目录时，用该目录下的releasetools.py脚本。所以这里执行releasetools.py中的FullOTA_InstallEnd。

11.  如果特别指定了其他脚本，script中加入；

12.  通过script.AddToZip()写META-INF

    把前面所有的脚本，写入到output_zip里的META-INF/com/google/android/updater-script这个edify脚本中；

    把input_zip里的OTA/bin/updater写入到output_zip里的META-INF/com/google/android/update-binary

13.  把metadata的内容写入到output_zip里的META-INF/com/android/metadata

总结

    本文分析了Android OTA全包的编译生成过程。首先生成中间包，这个包是后续全包生成的基础，也是差分包生成的基础，接着解析了生成最终升级全包的过程。通过分析知道升级包中update-binary和updater-script的来源，对于后续分析OTA升级的过程至关重要。

    差分包的生成在介绍完整个OTA的过程之后，再进一步阐述。