Android OTA 升级(一): 编译升级包

1. OTA功能介绍
OTA 升级是 Android 系统提供的标准软件升级方式。 它功能强大，提供了全量升级和增量升级模式，可以通过SD卡或U盘升级，也可以通过网络升级。这里，我们先研究最简单的情况，通过SD卡进行完全升级。

2. 编译OTA全量升级包
1) 首先编译出android
2) make otapackage
即可获得：out/target/product/{product_name}/ {product_name}-ota-eng.{uid}.zip

3) 将该文件改名为update.zip放到SD卡根目录, 即可开始recovery模式下的OTA升级。

3. 编译过程研究


主要分两步:
第一步，准备一个包，其中包含升级需要的内容(原材料)，比如，system 目录。
第二步，运行python 脚本 ./build/tools/releasetools/ota_from_target_files，以第一步准备的ZIP包作为输入，最终生成需要的升级包。

1) 步骤一
编译脚本如下:
(From: build/core/Makefile)

1073 # Depending on the various images guarantees that the underlying
1074 # directories are up-to-date.
1075 $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): /
1076                 $(INSTALLED_BOOTIMAGE_TARGET) /
1077                 $(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET) /
1078                 $(INSTALLED_RECOVERYIMAGE_TARGET) /
1079                 $(INSTALLED_FACTORYIMAGE_TARGET) /
1080                 $(INSTALLED_SYSTEMIMAGE) /
1081                 $(INSTALLED_USERDATAIMAGE_TARGET) /
1082                 $(INSTALLED_SECROIMAGE_TARGET) /
1083                 $(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) /
1084                 $(built_ota_tools) /
1085                 $(APKCERTS_FILE) /
1086                 $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config /
1087                 | $(ACP)
1088         @echo "Package target files: $@"
1089         $(hide) rm -rf $@ $(zip_root)
1090         $(hide) mkdir -p $(dir $@) $(zip_root)
1091         @# Components of the recovery image
1092         $(hide) mkdir -p $(zip_root)/RECOVERY
1093         $(hide) $(call package_files-copy-root, /
1094                 $(TARGET_RECOVERY_ROOT_OUT),$(zip_root)/RECOVERY/RAMDISK)
1095 ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET 1096 $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) $(zip_root)/RECOVERY/kernel 1097 $(hide) $(ACP) $(recovery_ramdisk) $(zip_root)/RECOVERY/ramdisk 1098 endif 1099 ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
1100         $(hide) $(ACP) /
1101                 $(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET) $(zip_root)/RECOVERY/second
1102 endif
1103 ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
1104         $(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/RECOVERY/cmdline
1105 endif
1106 ifdef BOARD_KERNEL_BASE
1107         $(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/RECOVERY/base
1108 endif
1109         @# Components of the factory image
1110         $(hide) mkdir -p $(zip_root)/FACTORY
1111         $(hide) $(call package_files-copy-root, /
1112                 $(TARGET_FACTORY_ROOT_OUT),$(zip_root)/FACTORY/RAMDISK)
1113 ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
1114         $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) $(zip_root)/FACTORY/kernel
1115 endif
1116 ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
1117         $(hide) $(ACP) /
1118                 $(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET) $(zip_root)/FACTORY/second
1119 endif
1120 ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
1121         $(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/FACTORY/cmdline
1122 endif
1123 ifdef BOARD_KERNEL_BASE
1124         $(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/FACTORY/base
1125 endif
1126         @# Components of the boot image
1127         $(hide) mkdir -p $(zip_root)/BOOT
1128         $(hide) $(call package_files-copy-root, /
1129                 $(TARGET_ROOT_OUT),$(zip_root)/BOOT/RAMDISK)
1130 ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
1131         $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) $(zip_root)/BOOT/kernel
1132         $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_RAMDISK_TARGET) $(zip_root)/BOOT/ramdisk
1133 endif
1134 ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
1135         $(hide) $(ACP) /
1136                 $(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET) $(zip_root)/BOOT/second
1137 endif
1138 ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
1139         $(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/BOOT/cmdline
1140 endif
1141 ifdef BOARD_KERNEL_BASE
1142         $(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/BOOT/base
1143 endif
1144         $(hide) $(foreach t,$(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET),/
1145                     mkdir -p $(zip_root)/RADIO; /
1146                     $(ACP) $(t) $(zip_root)/RADIO/$(notdir $(t));)
1147         @# Contents of the system image
1148         $(hide) $(call package_files-copy-root, /
1149                 $(SYSTEMIMAGE_SOURCE_DIR),$(zip_root)/SYSTEM)
1150         @# Contents of the data image
1151         $(hide) $(call package_files-copy-root, /
1152                 $(TARGET_OUT_DATA),$(zip_root)/DATA)
1153         @# Extra contents of the OTA package
1154         $(hide) mkdir -p $(zip_root)/OTA/bin
1155         $(hide) $(ACP) $(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) $(zip_root)/OTA/
1156         $(hide) $(ACP) $(PRIVATE_OTA_TOOLS) $(zip_root)/OTA/bin/
1157         @# Files that do not end up in any images, but are necessary to
1158         @# build them.
1159         $(hide) mkdir -p $(zip_root)/META
1160         $(hide) $(ACP) $(APKCERTS_FILE) $(zip_root)/META/apkcerts.txt
1161         $(hide) echo "$(PRODUCT_OTA_PUBLIC_KEYS)" > $(zip_root)/META/otakeys.txt
1162         $(hide) echo "$(PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION)" > $(zip_root)/META/recovery-api-version.txt
1163         $(hide) echo "blocksize $(BOARD_FLASH_BLOCK_SIZE)" > $(zip_root)/META/imagesizes.txt
1164         $(hide) echo "boot $(call image-size-from-data-size,$(BOARD_BOOTIMAGE_PARTITION_SIZE))" >> $(zip_root)/META/imagesizes.txt
1165         $(hide) echo "recovery $(call image-size-from-data-size,$(BOARD_RECOVERYIMAGE_PARTITION_SIZE))" >> $(zip_root)/META/imagesizes.txt
1166         $(hide) echo "system $(call image-size-from-data-size,$(BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE))" >> $(zip_root)/META/imagesizes.txt
1167         $(hide) echo "secro $(call image-size-from-data-size,$(BOARD_SECROIMAGE_PARTITION_SIZE))" >> $(zip_root)/META/imagesizes.txt
1168         $(hide) echo "userdata $(call image-size-from-data-size,$(BOARD_USERDATAIMAGE_PARTITION_SIZE))" >> $(zip_root)/META/imagesizes.txt
1169         $(hide) echo "$(tool_extensions)" > $(zip_root)/META/tool-extensions.txt
1170         @# Zip everything up, preserving symlinks
1171         $(hide) (cd $(zip_root) && zip -qry ../$(notdir $@) .)
1172         @# Run fs_config on all the system files in the zip, and save the output
1173         $(hide) zipinfo -1 $@ | awk -F/ 'BEGIN { OFS="/" } /^SYSTEM/// {$$1 = "system"; print}' | $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config > $(zip_root)/META/filesystem_config.txt
1174         $(hide) (cd $(zip_root) && zip -q ../$(notdir $@) META/filesystem_config.txt)

由此可见，向其增加了很多内容：
1)L1089-1090 , 创建一个目录。
2)L1091-1108，填充 RECOVERY 子目录的内容。用于生成recovery.img。包括：kernel 的image, recovery 根文件系统的 image, recovery 根文件系统的内容：

RECOVERY$ tree -L 2
├── kernel
├── ramdisk
└── RAMDISK
├── advanced_meta_init.rc
├── data
├── default.prop
├── dev
├── etc
├── init
├── init.factory.rc
├── init.goldfish.rc
├── init.mt6516.rc
├── init.rc
├── meta_init.rc
├── proc
├── res
├── sbin
├── sys
├── system
└── tmp
L1109-1125, 填充 FACTORY 子目录的内容， 没有用到，包括：kernel 的image
L1126-1143, 填充 BOOT子目录的内容，用于生成boot.img。和 RECOVERY目录类似，包括：kernel 的image,根文件系统的 image,根文件系统的内容：
BOOT$ tree -L 2
.
├── kernel
├── ramdisk
└── RAMDISK
├── advanced_meta_init.rc
├── data
├── default.prop
├── dev
├── init
├── init.factory.rc
├── init.goldfish.rc
├── init.mt6516.rc
├── init.rc
├── meta_init.rc
├── proc
├── res -> /system/res
├── sbin
├── sys
└── system

L1144-1146, 填充 RADIO子目录的内容， 没有用到。
L1147-1149, 填充 SYSTEM子目录的内容。 这是升级的主要内容。
L1150-1152, 填充 DATA子目录的内容。缺省没有用到。
L1153-1156, 填充 OTA/bin子目录的内容,这是OTA升级自己使用的程序。后面会遇到。
OTA/bin$ tree
.
├── applypatch
├── applypatch_static
├── check_prereq
└── updater
L1159-1169, 填充 META子目录的内容,这里包含了OTA脚本需要的一些附加信息。
L1170-1171,将所有内容打包。供下一阶段使用。
L1173-1174,生成 META/filesystem_config.txt 并将其加入到 zip 包中。该文件保存了 system 目录下各目录、文件的权限及 owner.
$ head META/filesystem_config.txt
system 0 0 755
system/usr 0 0 755
system/usr/srec 0 0 755
system/usr/srec/config 0 0 755
system/usr/srec/config/en.us 0 0 755
system/usr/srec/config/en.us/grammars 0 0 755
system/usr/srec/config/en.us/grammars/phone_type_choice.g2g 0 0 644
system/usr/srec/config/en.us/grammars/VoiceDialer.g2g 0 0 644
system/usr/srec/config/en.us/grammars/boolean.g2g 0 0 644
system/usr/srec/config/en.us/g2p 0 0 755

这里，目录由 zipinfo –l 提供， 而权限则由 fs_config 设定。此程序的源码位于：build/tools/fs_config, 其中fs_config 包含了一个头文件：
54 #include "private/android_filesystem_config.h"
这个文件(system/core/include/private/android_filesystem_config.h)以hardcoding 的方式设定了 system 下各目录、文件的权限、属主。比如：
152 { 00440, AID_ROOT, AID_SHELL, "system/etc/init.goldfish.rc" },
153 { 00550, AID_ROOT, AID_SHELL, "system/etc/init.goldfish.sh" },
154 { 00440, AID_ROOT, AID_SHELL, "system/etc/init.trout.rc" },
155 { 00550, AID_ROOT, AID_SHELL, "system/etc/init.ril" },

如果需要升级其它内容，比如 bootloader, 则可以在这里加入。

2) 步骤二
编译脚本如下:

(From: build/core/Makefile)

1186 name := $(TARGET_PRODUCT)
1187 ifeq ($(TARGET_BUILD_TYPE),debug)
1188   name := $(name)_debug
1189 endif
1190 name := $(name)-ota-$(FILE_NAME_TAG)
1191
1192 INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET := $(PRODUCT_OUT)/$(name).zip
1193
1194 $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET): KEY_CERT_PAIR := $(DEFAULT_KEY_CERT_PAIR)
1195
1196 ifeq ($(TARGET_OTA_SCRIPT_MODE),)
1197 # default to "auto"
1198 $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET): scriptmode := auto
1199 else
1200 $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET): scriptmode := $(TARGET_OTA_SCRIPT_MODE)
1201 endif
1202
1203 $(INTERNAL_OTA_PACKAGE_TARGET): $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE) $(OTATOOLS)
1204         @echo "Package OTA: $@"
1205         $(hide) ./build/tools/releasetools/ota_from_target_files /
1206            -m $(scriptmode) /
1207            -p $(HOST_OUT) /
1208            -k $(KEY_CERT_PAIR) /
1209            $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE) $@

核心是一个python脚本: ota_from_target_files, 它以前一步骤生成的ZIP包作为输入，生成可用于OTA升级的zip包。 具体内容我们后文继续分析。