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Cabeçalho da imagem de inicialização

O Android 9 introduziu um campo de versão no cabeçalho da imagem de inicialização, permitindo atualizações no cabeçalho, mantendo a compatibilidade com versões anteriores. O bootloader deve verificar o campo de versão do cabeçalho e analisar o cabeçalho de acordo. Dispositivos iniciados com:

O Android 12 pode usar a versão 3 ou 4 do cabeçalho de inicialização. Para dispositivos compatíveis com a arquitetura Generic Kernel Image (GKI) , a versão 4 é a imagem de inicialização principal.
O Android 11 pode usar a versão 3 do cabeçalho de inicialização. Para dispositivos que suportam a arquitetura Generic Kernel Image (GKI) , esta versão deve ser usada para a imagem de inicialização primária.
O Android 10 deve usar o cabeçalho de inicialização versão 2.
O Android 9 deve usar a versão 1 do cabeçalho de inicialização.
O Android 8 e inferior são considerados como usando um cabeçalho de imagem de inicialização versão 0.

Para todos os dispositivos com Android 9 ou superior, o Vendor Test Suite (VTS) verifica o formato da imagem de boot/recovery para garantir que o cabeçalho da imagem de inicialização use a versão correta. Para visualizar os detalhes do AOSP em todos os cabeçalhos de imagem de inicialização do fornecedor e de inicialização suportados atualmente, consulte system/tools/mkbootimg/include/bootimg/bootimg.h .

Implementando o controle de versão do cabeçalho da imagem de inicialização

A ferramenta mkbootimg aceita os seguintes argumentos.

Argumento	Descrição
`header_version`	Define a versão do cabeçalho da imagem de inicialização. Uma imagem de inicialização com uma versão de cabeçalho: 1 ou 2 suporta uma imagem DTBO de recuperação ou uma imagem ACPIO de recuperação. 3 não oferece suporte a imagens de recuperação.
`recovery_dtbo`	Usado para arquiteturas que usam DTB. Especifica o caminho para a imagem DTBO de recuperação. Opcional para dispositivos A/B, que não precisam de uma imagem de recuperação. Dispositivos não A/B usando `header_version` : 1 ou 2 podem especificar esse caminho ou usar a seção `recovery_acpio` para especificar um caminho para uma imagem ACPIO de recuperação. 3 não pode especificar uma imagem DTBO de recuperação.
`recovery_acpio`	Usado para arquiteturas que usam ACPI em vez de DTB. Especifica o caminho para a imagem ACPIO de recuperação. Opcional para dispositivos A/B, que não precisam de uma imagem de recuperação. Dispositivos não A/B usando `header_version` : 1 ou 2 podem especificar esse caminho ou usar a seção `recovery_dtbo` para especificar um caminho para uma imagem DTBO de recuperação. 3 não pode especificar uma imagem ACPIO de recuperação.
`dtb`	Caminho para a imagem DTB incluída nas imagens de inicialização/recuperação.
`dtb_offset`	Quando adicionado ao argumento `base` , fornece o endereço de carregamento físico para a árvore de dispositivos final. Por exemplo, se o argumento `base` for `0x10000000` e o argumento `dtb_offset` for `0x01000000` , o `dtb_addr_field` no cabeçalho da imagem de inicialização será preenchido como `0x11000000` .

O dispositivo BoardConfig.mk usa a configuração BOARD_MKBOOTIMG_ARGS para adicionar a header version aos outros argumentos específicos da placa de mkbootimg . Por exemplo:

BOARD_MKBOOTIMG_ARGS := --ramdisk_offset $(BOARD_RAMDISK_OFFSET) --tags_offset $(BOARD_KERNEL_TAGS_OFFSET) --header_version $(BOARD_BOOTIMG_HEADER_VERSION)

O sistema de compilação do Android usa a variável BoardConfig BOARD_PREBUILT_DTBOIMAGE para definir o argumento recovery_dtbo da ferramenta mkbootimg durante a criação da imagem de recuperação. Para obter detalhes sobre as alterações do Android Open Source Project (AOSP), revise as listas de alterações associadas para o controle de versão do cabeçalho da imagem de inicialização .

Cabeçalho da imagem de inicialização, versão 4

O Android 12 fornece um boot_signature no cabeçalho da imagem de inicialização versão 4, que pode ser usado para verificar a integridade do kernel e do ramdisk. A verificação é feita no VtsSecurityAvbTest e é necessária para dispositivos que usam a arquitetura GKI. No entanto, o boot_signature não está envolvido no processo de inicialização verificado específico do dispositivo e é usado apenas no VTS. Consulte a configuração da placa GKI boot.img e as configurações de inicialização verificadas pelo GKI para obter detalhes.

A versão 4 do cabeçalho da imagem de inicialização do fornecedor oferece suporte a fragmentos de disco ram de vários fornecedores.

A versão 4 da versão do cabeçalho da imagem de inicialização usa o seguinte formato.

struct boot_img_hdr
{
#define BOOT_MAGIC_SIZE 8
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];

    uint32_t kernel_size;    /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_size;   /* size in bytes */

    uint32_t os_version;

    uint32_t header_size;    /* size of boot image header in bytes */
    uint32_t reserved[4];
    uint32_t header_version; /* offset remains constant for version check */

#define BOOT_ARGS_SIZE 512
#define BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE 1024
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE + BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];

    uint32_t signature_size; /* size in bytes */
};

Cabeçalho da imagem de inicialização, versão 3

O Android 11 atualiza o cabeçalho da imagem de inicialização para a versão 3, que remove os seguintes dados:

Bootloader de segundo estágio. Os campos second_size e second_addr não aparecem mais no cabeçalho da imagem de inicialização. Dispositivos com um carregador de inicialização de segundo estágio devem armazenar esse carregador de inicialização em sua própria partição.
Imagem de recuperação. O requisito para especificar uma imagem de recuperação foi preterido e os campos recovery_dtbo_size , recovery_dtbo_offset , recovery_acpio_size e recovery_acpio_offset não aparecem mais no cabeçalho da imagem de inicialização.
- Os dispositivos A/B usam um esquema de atualização e recuperação que torna desnecessária a especificação de uma imagem DTBO ou ACPIO para recuperação.
- Dispositivos não A/B que desejam especificar uma imagem de recuperação (DTBO ou ACPIO) devem usar o cabeçalho da imagem de inicialização versão 1 ou 2.
Blob de árvore de dispositivos (DTB). O DTB é armazenado na partição de inicialização do fornecedor , portanto, os campos dtb_size e dtb_addr não aparecem mais no cabeçalho da imagem de inicialização (mas estão presentes no cabeçalho da imagem de inicialização do fornecedor).

Os dispositivos podem usar o cabeçalho da imagem de inicialização versão 3 para cumprir com a arquitetura Generic Kernel Image (GKI) , que unifica o núcleo do kernel e move os módulos do fornecedor necessários para a inicialização para a partição vendor_boot (ou seja, a imagem de inicialização contém apenas componentes GKI). Dispositivos que:

Use GKI (requer o kernel android-4.19 ou android-5.4), mas não use atualizações A/B pode especificar uma imagem de recuperação usando a imagem de inicialização versão 3 para a imagem de inicialização e a imagem de inicialização versão 2 para a imagem de recuperação.
Não use GKI e não use atualizações A/B pode especificar uma imagem de recuperação usando a imagem de inicialização versão 1 ou 2 para imagens de inicialização e recuperação.

A versão 3 da versão do cabeçalho da imagem de inicialização usa o seguinte formato.

struct boot_img_hdr
{
#define BOOT_MAGIC_SIZE 8
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];

    uint32_t kernel_size;    /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_size;   /* size in bytes */

    uint32_t os_version;

    uint32_t header_size;    /* size of boot image header in bytes */
    uint32_t reserved[4];
    uint32_t header_version; /* offset remains constant for version check */

#define BOOT_ARGS_SIZE 512
#define BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE 1024
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE + BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
};

Cabeçalho da imagem de inicialização, versão 2

O Android 10 atualiza o cabeçalho da imagem de inicialização para a versão 2, que adiciona uma seção para informações de imagem DTB de recuperação (tamanho da imagem e endereço de carregamento físico).

A versão 2 da versão do cabeçalho da imagem de inicialização usa o seguinte formato.

struct boot_img_hdr
{
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];
    uint32_t kernel_size;               /* size in bytes */
    uint32_t kernel_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t ramdisk_size;              /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_addr;              /* physical load addr */

    uint32_t second_size;               /* size in bytes */
    uint32_t second_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t tags_addr;                 /* physical addr for kernel tags */
    uint32_t page_size;                 /* flash page size we assume */
    uint32_t header_version;
    uint32_t os_version;
    uint8_t name[BOOT_NAME_SIZE];       /* asciiz product name */
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
    uint32_t id[8];                     /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
    uint8_t extra_cmdline[BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
    uint32_t recovery_[dtbo|acpio]_size;    /* size of recovery image */
    uint64_t recovery_[dtbo|acpio]_offset;  /* offset in boot image */
    uint32_t header_size;               /* size of boot image header in bytes */
    uint32_t dtb_size;                  /* size of dtb image */
    uint64_t dtb_addr;                  /* physical load address */
};

Cabeçalho da imagem de inicialização, versão 1

O Android 9 converte o campo unused do cabeçalho da imagem de inicialização em um campo de versão do cabeçalho. Os dispositivos iniciados com o Android 9 devem usar o cabeçalho da imagem de inicialização com a versão do cabeçalho definida como 1 ou superior (isso é verificado pelo VTS).

A versão 1 da versão do cabeçalho da imagem de inicialização usa o formato a seguir.

struct boot_img_hdr
{
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];
    uint32_t kernel_size;               /* size in bytes */
    uint32_t kernel_addr;               /* physical load addr */
    uint32_t ramdisk_size;              /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_addr;              /* physical load addr */

    uint32_t second_size;               /* size in bytes */
    uint32_t second_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t tags_addr;                 /* physical addr for kernel tags */
    uint32_t page_size;                 /* flash page size we assume */
    uint32_t header_version;
    uint32_t os_version;
    uint8_t name[BOOT_NAME_SIZE];       /* asciiz product name */
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
    uint32_t id[8];                     /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
    uint8_t extra_cmdline[BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
    uint32_t recovery_[dtbo|acpio]_size;    /* size of recovery image */
    uint64_t recovery_[dtbo|acpio]_offset;  /* offset in boot image */
    uint32_t header_size;               /* size of boot image header in bytes */
};

Dispositivos não A/B podem especificar uma imagem de sobreposição DTB/ACPI para recuperação para ajudar a mitigar falhas de atualização over-the-air (OTA). (Os dispositivos A/B não têm esse problema e não precisam especificar uma imagem de sobreposição.) Você pode especificar uma imagem DTBO ou uma imagem ACPIO, mas não ambas (porque elas são usadas por diferentes arquiteturas). Para configurar o cabeçalho da imagem de inicialização corretamente, ao usar:

Uma imagem DTBO para recuperação, inclua os campos recovery_dtbo_size e recovery_dtbo_offset (e não inclua os campos recovery_acpio_size e recovery_acpio_offset ).
Uma imagem ACPIO para recuperação, inclua os campos recovery_acpio_size e recovery_acpio_offset (e não inclua os campos recovery_dtbo_size e recovery_dtbo_offset ).

O campo header_size contém o tamanho do cabeçalho da imagem de inicialização. Se a versão do cabeçalho da imagem de inicialização for definida como 1, o campo id conterá o resumo SHA-1 para a seção recovery_[dtbo|acpio] da imagem de inicialização, além das seções kernel , ramdisk e second sections . Para obter detalhes sobre os recovery_[dtbo|acpio]_size e recovery_[dtbo|acpio]_offset , consulte Imagens de recuperação .

Cabeçalho de imagem de inicialização herdado, versão 0

Dispositivos lançados antes do Android 9 usando o cabeçalho de imagem de inicialização herdado são considerados como usando um cabeçalho de imagem de inicialização versão 0.

struct boot_img_hdr
{
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];
    uint32_t kernel_size;                /* size in bytes */
    uint32_t kernel_addr;                /* physical load addr */

    uint32_t ramdisk_size;               /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t second_size;                /* size in bytes */
    uint32_t second_addr;                /* physical load addr */

    uint32_t tags_addr;                  /* physical addr for kernel tags */
    uint32_t page_size;                  /* flash page size we assume */
    uint32_t unused;
    uint32_t os_version;
    uint8_t name[BOOT_NAME_SIZE];        /* asciiz product name */
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
    uint32_t id[8];                      /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
    uint8_t extra_cmdline[BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
};