recovery 流程学习总结（一）

Recovery 模式最主要的两个功能是恢复出厂设置和升级系统版本。本Recovery相关的分析内容主要为两部分：FACTORY RESET+OTA INSTALL

Recovery模式的主界面

进入recovery的方式

我公司手机一般正确手动进入recovery模式的方式为：power+volume up+volume down

手机开机后，硬件系统上电，完成一系列的初始化工作：CPU、串口、终端、timer、DDR等硬件设备，然后加载bootloader，为后面内核加载做准备工作。在系统启动初始化完成后系统检测进入哪一种工作模式，这一部分代码的源文件在\bootable\bootloader\lk\app\aboot\aboot.c文件的aboot_init()函数中：

检测用户关机方式，如果是强制关机，则进入normal_boot模式

if (is_user_force_reset())

goto normal_boot;

检测音量上下键的按键状态，判断进入何种模式：

if (keys_get_state(KEY_VOLUMEUP) && keys_get_state(KEY_VOLUMEDOWN))

{

dprintf(ALWAYS,"dload mode key sequence detected\n");

if (set_download_mode(EMERGENCY_DLOAD))

{

dprintf(CRITICAL,"dload mode not supported by target\n");

}

else

{

reboot_device(DLOAD);

dprintf(CRITICAL,"Failed to reboot into dload mode\n");

}

boot_into_fastboot = true;

}

if (!boot_into_fastboot)

{

if (keys_get_state(KEY_HOME) || keys_get_state(KEY_VOLUMEUP))

boot_into_recovery = 1;

if (!boot_into_recovery &&

(keys_get_state(KEY_BACK) || keys_get_state(KEY_VOLUMEDOWN)))

boot_into_fastboot = true;

}

根据以上代码，开机过程中按home键或者音量上键会进入recovery模式，按back键或者音量下键会进入fastboot模式。

如果没有组合键（代码中称为magic key）按下，则会检测SMEM(在后头会介绍SMEM的的来源) 中的reboot_mode 变量值。

reboot_mode = check_reboot_mode();

hard_reboot_mode = check_hard_reboot_mode();

if (reboot_mode == RECOVERY_MODE ||

hard_reboot_mode == RECOVERY_HARD_RESET_MODE) {

boot_into_recovery = 1;

} else if(reboot_mode == FASTBOOT_MODE ||

hard_reboot_mode == FASTBOOT_HARD_RESET_MODE) {

boot_into_fastboot = true;

} else if(reboot_mode == ALARM_BOOT ||

hard_reboot_mode == RTC_HARD_RESET_MODE) {

boot_reason_alarm = true;

}

reboot_mode 可取的值宏定义为：

#define FASTBOOT_MODE 0x77665500

#define RECOVERY_MODE 0x77665502

而check_reboot_mode 函数定义在\bootable\bootloader\lk\target\ msm8916\init.c 中，函数先读取restart_reason_addr 处的数值，定义为0x2A05F65C，没有采取宏定义，属于不规范的表达。读取完该值之后，在该地址写入0x00，即擦除其内容，以防下次启动又进入recovery 模式。

unsigned check_reboot_mode(void)

{

uint32_t restart_reason = 0;

restart_reason = readl(RESTART_REASON_ADDR);

writel(0x00, RESTART_REASON_ADDR);

return restart_reason;

}

如果reboot_mode 的值没有定义，则读取MISC 分区的BCB 进行判断，调用函数为recovery_init()，其实现在\bootable\bootloader\lk\app\aboot\recovery.c 中，函数先通过调用get_recovery_message()把BCB 读到recovery_message 结构体中，再读取其command 字段。如果字段是“boot-recovery”，则进入recovery 模式；如果是“update-radio”，则进入固件升级流程。

系统启动流程分析图

如果以上条件皆不满足，则进入正常启动序列，系统会加载boot.img文件，然后加载kernel，在内核加载完成之后，会根据内核的传递参数寻找android的第一个用户进程，即init进程，该进程根据init.rc以及init.$(hardware).rc脚本文件来启动android的必要的服务，直到完成android系统的启动。

当进入recovery模式时，系统加载的是recovery.img文件，该文件内容与boot.img类似，也包含了标准的内核和根文件系统。但是recovery.img为了具有恢复系统的能力，比普通的boot.img目录结构中：

1、多了/res/images目录，在这个目录下的图片是恢复时我们看到的背景画面。

2、多了/sbin/recovery二进制程序，这个就是恢复用的程序。

3、/sbin/adbd不一样，recovery模式下的adbd不支持shell。

4、初始化程序（init）和初始化配置文件（init.rc）都不一样。这就是系统没有进入图形界面而进入了类似文本界面，并可以通过简单的组合键进行恢复的原因。

与正常启动系统类似，也是启动内核，然后启动文件系统。在进入文件系统后会执行/init，init的配置文件就是 /init.rc。这个配置文件位于bootable/recovery/etc/init.rc。查看这个文件我们可以看到它做的事情很简单：

1) 设置环境变量。

2) 建立etc连接。

3) 新建目录，备用。

4) 挂载文件系统。

5) 启动recovery（/sbin/recovery）服务。

6) 启动adbd服务(用于调试)。

上文所提到的fastboot模式，即命令或SD卡烧写模式，不加载内核及文件系统，此处可以进行工厂模式的烧写。

综上所述，有三种进入recovery模式的方法，分别是开机时按组合键，写SMEM中的reboot_mode变量值，以及写位于MISC分区的BCB中的command字段。

通过命令进入recovery模式：adb reboot recovery

Recovery主界面内容分析

OTA工作过程

升级所需要的update.zip包来源有两种，一是OTA在线下载（一般下载到/CACHE分区），二是手动拷贝到SD卡中。不论是哪种方式获得update.zip包，在进入Recovery模式前，都未对这个zip包做处理。只是在重启之前将zip包的路径告诉了Recovery服务。

当选择升级后，调用RecoverySystem类的installPackage()方法。这个函数首先根据传过来的包文件，获取这个包文件的绝对路径filename，然后将其拼成arg = “--update_package=” + filename，最终会被写入到BCB中，这个就是重启进入Recovery模式后，Recovery服务要进行的操作。它被传递到函数bootCommand(context,arg)，在这个函数中才是Main System在重启前真正做的准备。

Recovery模式主要的执行过程在bootable/recovery/recovery.cpp中，这里从main（）函数开始分析

Int main（int argc，char **argv）{

…… ……

}

具体执行流程如下：

1、在函数的开始会对argc和argv进行检验：

if (argc == 2 && strcmp(argv[1], "--adbd") == 0) {

adb_main();//进入adb_main()过程

return 0;

}

2、 Load and parse volume data from /etc/recovery.fstab.

void load_volume_table();该函数在bootable/recovery/roots.cpp中，主要功能根据“etc/recovery.fstab”加载和解析分区；

3、确保参数传入的分区是被成功mounted，成功时返回0

ensure_path_mounted(LAST_LOG_FILE);// LAST_LOG_FILE =”/cache/recovery/last_log”存放的是最近一次的recovery过程的日志文件；

4、重命名日志， Rename last_log -> last_log.1 -> last_log.2 -> ... -> last_log.$max

rotate_last_logs(KEEP_LOG_COUNT);// KEEP_LOG_COUNT不超过10个

5、获取命令参数，get_args(&argc, &argv);

如果参数未提供，则从BCB(Bootloader Control Block)查找，如果BCB中也没有则尝试在命令文件中查找相应的命令，将最终获得的参数写进BCB中，直到finish_recovery被调用完，再从BCB中清除。

6、根据命令参数给控制变量赋值，具体过程见如下的循环：

while ((arg = getopt_long(argc, argv, "", OPTIONS, NULL)) != -1) {

switch (arg) {

case 's': send_intent = optarg; break;

case 'u': update_package = optarg; break;

case 'w': wipe_data = wipe_cache = 1; break;

case 'c': wipe_cache = 1; break;

case 't': show_text = 1; break;

case 'x': just_exit = true; break;

case 'l': locale = optarg; break;

case 'g': {

if (stage == NULL || *stage == '\0') {

char buffer[20] = "1/";

strncat(buffer, optarg, sizeof(buffer)-3);

stage = strdup(buffer);

}

break;

}

case 'p': shutdown_after = true; break;

case 'r': reason = optarg; break;

case '?':

LOGE("Invalid command argument\n");

continue;

}

}

其中的OPTIONS定义如下：

static const struct option OPTIONS[] = {

{ "send_intent", required_argument, NULL, 's' },

{ "update_package", required_argument, NULL, 'u' },

{ "wipe_data", no_argument, NULL, 'w' },

{ "wipe_cache", no_argument, NULL, 'c' },

{ "show_text", no_argument, NULL, 't' },

{ "just_exit", no_argument, NULL, 'x' },

{ "locale", required_argument, NULL, 'l' },

{ "stages", required_argument, NULL, 'g' },

{ "shutdown_after", no_argument, NULL, 'p' },

{ "reason", required_argument, NULL, 'r' },

{ NULL, 0, NULL, 0 },

};

此处这样做的原因我认为是Java中swich case中智能使用单个字符，例如’c’,’x’等，通过转换获得其参数命令后给对应的控制变量赋值。

从以上的参数可以判断locale值，从cache中加载现场

if (locale == NULL) {

load_locale_from_cache();

//从cache/recovery/last_locale文件中获得

}

7、初始化UI界面：Recovery 服务使用了一个基于framebuffer 的miniui 系统，ui_init 函数对其进行了简单的初始化。在Recovery 服务的过程中主要用于显示一个背景图片（正在安装或安装失败）和一个进度条（用于显示进度）。另外还启动了两个线程，一个用于处理进度条的显示（progress_thread），另一个用于响应用户的按键（input_thread）。

获得recovery过程使用的device ：Device* device = make_device();

进一步获得Recovery_Ui对象：ui=device->GetUI();并对ui进行初始化和现场设置。

在Init()之后调用SetStage()，显示一个状态指示

设置背景SetBackground(RecoveryUI::NONE);

调用显示内容，ShowText(true),内部调用update_screen_locked(),用来重新绘制更新界面。

到这为止做的准备工作基本完成：参数已经被解析、初始化完成、UI被捕获以及绘制，接着进行的recovery核心部分，调用StartRecovery()。

8、执行recovery操作

if (update_package != NULL) {

status = install_package(update_package, &wipe_cache, TEMPORARY_INSTALL_FILE, true);

if (status == INSTALL_SUCCESS && wipe_cache) {

if (erase_volume("/cache")) {

LOGE("Cache wipe (requested by package) failed.");

}

}

if (status != INSTALL_SUCCESS) {

ui->Print("Installation aborted.\n");

// If this is an eng or userdebug build, then automatically

// turn the text display on if the script fails so the error

// message is visible.

char buffer[PROPERTY_VALUE_MAX+1];

property_get("ro.build.fingerprint", buffer, "");

if (strstr(buffer, ":userdebug/") || strstr(buffer, ":eng/")) {

ui->ShowText(true);

}

}

} else if (wipe_data) {

if (device->WipeData()) status = INSTALL_ERROR;

if (erase_volume("/data")) status = INSTALL_ERROR;

if (wipe_cache && erase_volume("/cache")) status = INSTALL_ERROR;

if (status != INSTALL_SUCCESS) ui->Print("Data wipe failed.\n");

} else if (wipe_cache) {

if (wipe_cache && erase_volume("/cache")) status = INSTALL_ERROR;

if (status != INSTALL_SUCCESS) ui->Print("Cache wipe failed.\n");

} else if (!just_exit) {

status = INSTALL_NONE; // No command specified

ui->SetBackground(RecoveryUI::NO_COMMAND);

}

判断update_package是否存在，若存在则调用install_package()进行升级包更新，在此过程如果返回INSTALL_SUCCESS且wipe_cache is true，则执行wipe cache partition；

install_package(update_package, &wipe_cache, TEMPORARY_INSTALL_FILE, true)

如果update_package为NULL，wipe_data为true则进行device->WipeData()、erase_volume(“/data”)、erase_volume(“/cache”)操作；

如果wipe_cache为true，则执行erase_volume(“/cache”);

9、根据6过程中中shutdown_after的赋值以及8过程中返回的更新结果返回的状态status更新后续操作：

Device::BuiltinAction after = shutdown_after ? Device::SHUTDOWN : Device::REBOOT;

if (status != INSTALL_SUCCESS || ui->IsTextVisible()) {

ui->ShowText(true);

Device::BuiltinAction temp = prompt_and_wait(device, status);

if (temp != Device::NO_ACTION) after = temp;

}

10、执行recovery后续工作：清除recovery相关的命令，准备启动系统，并copy日志文件到cache、记录intent跟main system沟通、删除命令文件、卸载cache分区。

finish_recovery(send_intent);

(1) 将intent（字符串）的内容作为参数传进finish_recovery 中。如果有intent 需要告知Main System，则将其写入/cache/recovery/intent 中。

(2) 将内存文件系统中的Recovery 服务的日志（/tmp/recovery.log）拷贝到cache 分区中的 /cache/recovery/log 文件，以便告知重启后的Main System 发生过什么。

(3) 擦除MISC 分区中的BCB 数据块的内容，以便系统重启后不再进入Recovery 模式，而是进入更新后的主系统。

(4) 删除/cache/recovery/command 文件。这一步也是很重要的，因为重启后bootloader 会自动检索这个文件，如果未删除的话又会进入Recovery 模式。

11、根据在9步设置的after的值对手机的后续操作进行设定

switch (after) {

case Device::SHUTDOWN:

ui->Print("Shutting down...\n");

property_set(ANDROID_RB_PROPERTY, "shutdown,");

break;

case Device::REBOOT_BOOTLOADER:

ui->Print("Rebooting to bootloader...\n");

property_set(ANDROID_RB_PROPERTY, "reboot,bootloader");

break;

default:

ui->Print("Rebooting...\n");

property_set(ANDROID_RB_PROPERTY, "reboot,");

break;

}

最后手机进行关机或者重启或者reboot bootloader模式

从上层进入recovery服务

在setting-->备份与重置--->恢复出厂设置--->重置手机--->手机关机--->开机--->进行恢复出厂的操作--->开机流程。

恢复出厂设置其实是擦除用户数据分区，同时删除缓存区。在系统设置中选择“恢复出厂设置”选项后， APK 会发出一个广播：“android.intent.action.MASTER_CLEAR”,接收者是MasterClearReceiver 类，在收到广播之后会开启一个新线程：

public void onReceive(final Context context, final Intent intent) {

……

// The reboot call is blocking, so we need to do it on another thread.

Thread thr = new Thread("Reboot") {

@Override

public void run() {

try {

RecoverySystem.rebootWipeUserData(context, shutdown, reason);

Log.wtf(TAG, "Still running after master clear?!");

} catch (IOException e) {

Slog.e(TAG, "Can't perform master clear/factory reset", e);

} catch (SecurityException e) {

Slog.e(TAG, "Can't perform master clear/factory reset", e);

}

}

};

thr.start();

}

线程中调用了\frameworks\base\core\java\android\os\RecoverySystem.java类的rebootWipeUserData方法：

public static void rebootWipeUserData(Context context, boolean shutdown, String reason) throws IOException {

UserManager um = (UserManager) context.getSystemService(Context.USER_SERVICE);

if (um.hasUserRestriction(UserManager.DISALLOW_FACTORY_RESET)) {

throw new SecurityException("Wiping data is not allowed for this user.");

}

final ConditionVariable condition = new ConditionVariable();

Intent intent = new Intent("android.intent.action.MASTER_CLEAR_NOTIFICATION");

intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_FOREGROUND);

context.sendOrderedBroadcastAsUser(intent, UserHandle.OWNER,

android.Manifest.permission.MASTER_CLEAR,

new BroadcastReceiver() {

@Override

public void onReceive(Context context, Intent intent) {

condition.open();

}

}, null, 0, null, null);

// Block until the ordered broadcast has completed.

condition.block();

String shutdownArg = null;

if (shutdown) {

shutdownArg = "--shutdown_after";

}

String reasonArg = null;

if (!TextUtils.isEmpty(reason)) {

reasonArg = "--reason=" + sanitizeArg(reason);

}

final String localeArg = "--locale=" + Locale.getDefault().toString();

bootCommand(context, shutdownArg, "--wipe_data", reasonArg, localeArg);

}

最终调用bootCommand(context, shutdownArg, "--wipe_data", reasonArg, localeArg);完成擦除数据的操作

bootCommand（）函数分析：

private static void bootCommand(Context context, String... args) throws IOException {

RECOVERY_DIR.mkdirs(); // In case we need it

COMMAND_FILE.delete(); // In case it's not writable

LOG_FILE.delete();

FileWriter command = new FileWriter(COMMAND_FILE);

//将参数逐行写入command文件中

try {

for (String arg : args) {

if (!TextUtils.isEmpty(arg)) {

command.write(arg);

command.write("\n");

}

}

} finally {

command.close();

}

// 写入cache/recovery/command文件中后,继续执行reboot的后续操作

PowerManager pm = (PowerManager) context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);

//这里执行reboot操作进入recovery模式

pm.reboot(PowerManager.REBOOT_RECOVERY);

throw new IOException("Reboot failed (no permissions?)");

}

这里进入recovery模式的入口在于： frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

public void reboot(String reason) {

try {

mService.reboot(false, reason, true);

} catch (RemoteException e) {

}

}

IPowerManager.aidl文件中的方法如下：

void reboot(boolean confirm, String reason, boolean wait);

其中对应的实现位于PowerManagerService.java中的内部类BinderService中：

private final class BinderService extends IPowerManager.Stub {

……

@Override // Binder call

public void reboot(boolean confirm, String reason, boolean wait) {

mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.REBOOT, null);

if (PowerManager.REBOOT_RECOVERY.equals(reason)) {

mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.RECOVERY, null);

}

final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

try {

shutdownOrRebootInternal(false, confirm, reason, wait);

} finally {

Binder.restoreCallingIdentity(ident);

}

}

……

}

bootCommand()经过如下调用后最终到调用到本地JNI 接口rebootNative()，就是\frameworks\base\core\jni\android_os_Power.cpp 中的android_os_Power_reboot 函数。

具体的调用流程如下：

该函数继续调用\system\core\libcutils\android_reboot.c 中的int android_reboot(int cmd, int flags UNUSED, char *arg)，该函数根据第一个参数的不同走向不同的分支，

switch (cmd) {

case ANDROID_RB_RESTART:

ret = reboot(RB_AUTOBOOT);

break;

case ANDROID_RB_POWEROFF:

ret = reboot(RB_POWER_OFF);

break;

case ANDROID_RB_RESTART2:

ret = syscall(__NR_reboot,LINUX_REBOOT_MAGIC1, LINUX_REBOOT_MAGIC2, LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2, arg);

break;

default:

ret = -1;

}

相关宏定义见\kernel\include\linux\reboot.h。在reboot.h中定义的函数实现在kernel/kernel/sys.c中的函数 SYSCALL_DEFINE4()：为了避免误操作而进入 recovery模式，该函数首先检测所谓的魔法参数，之后判断启动命令，如果是 LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2，表示用所给的命令字符串重启系统。调用关系如下：

可以看出，虽然经过了层层调用，但始终有一个内容为“recovery”的字符串参数没有被丢弃过，最后传给了arch_reset(mode, cmd)，最终在这里使用：

可以看到，当参数为“recovery”时，会给restart_reason 地址处写入0x77665502。

在代码里有：

45: #define RESTART_REASON_ADDR 0x65C

247: restart_reason = MSM_IMEM_BASE + RESTART_REASON_ADDR;

在\kernel\arch\arm\mach-msm\include\mach\msm_iomap-8x60.h 中有

所以restart_reason 的实际物理地址是0x2A05F000+0x65C =0x2A05F65C，在之前讲到手机启动时， check_reboot_mode 函数会检测SMEM 中的reboot_mode 变量值以判断进入何种工作方式，该函数中读取内存地址0x2A05F65C，这正是arch_reset 函数写入restart_reason 的地址。这样调用pm.reboot(“recovery”) 函数后，最终实现了重启后进入recovery 模式。