Заголовок загрузочного образа

В Android 9 появилось поле версии в заголовке загрузочного образа, позволяющее обновлять заголовок при сохранении обратной совместимости. Загрузчик должен проверить поле версии заголовка и соответствующим образом проанализировать заголовок. Устройства, запускаемые с помощью:

  • Android 12 может использовать загрузочный заголовок версии 3 или 4. Для устройств, поддерживающих архитектуру Generic Kernel Image (GKI) , версия 4 является основным загрузочным образом.
  • Android 11 может использовать загрузочный заголовок версии 3. Для устройств, поддерживающих архитектуру Generic Kernel Image (GKI) , эта версия должна использоваться для основного загрузочного образа.
  • Android 10 должен использовать загрузочный заголовок версии 2.
  • Android 9 должен использовать загрузочный заголовок версии 1.
  • Android 8 и более ранние версии считаются использующими заголовок загрузочного образа версии 0.

Для всех устройств под управлением Android 9 или более поздней версии Vendor Test Suite (VTS) проверяет формат образа boot/recovery , чтобы убедиться, что в заголовке образа загрузки используется правильная версия. Чтобы просмотреть сведения AOSP обо всех поддерживаемых в настоящее время заголовках загрузки и загрузочных образов поставщиков, обратитесь к system/tools/mkbootimg/include/bootimg/bootimg.h .

Реализация управления версиями заголовков загрузочного образа

Инструмент mkbootimg принимает следующие аргументы.

Аргумент Описание
header_version Устанавливает версию заголовка загрузочного образа. Загрузочный образ с версией заголовка:
  • 1 или 2 поддерживает образ восстановления DTBO или образ восстановления ACPIO.
  • 3 не поддерживает образы для восстановления.
recovery_dtbo Используется для архитектур, использующих DTB. Указывает путь к образу восстановления DTBO. Необязательно для устройств A/B, которым не нужен образ восстановления. Устройства без A/B, использующие header_version :
  • 1 или 2 можно указать этот путь или использовать раздел recovery_acpio , чтобы указать путь к образу восстановления ACPIO.
  • 3 не может указать образ восстановления DTBO.
recovery_acpio Используется для архитектур, использующих ACPI вместо DTB. Указывает путь к образу восстановления ACPIO. Необязательно для устройств A/B, которым не нужен образ восстановления. Устройства без A/B, использующие header_version :
  • 1 или 2 можно указать этот путь или использовать раздел recovery_dtbo , чтобы указать путь к образу восстановления DTBO.
  • 3 не может указать образ восстановления ACPIO.
dtb Путь к образу DTB, включенному в образы загрузки/восстановления.
dtb_offset При добавлении к base аргументу предоставляет адрес физической нагрузки для конечного дерева устройств. Например, если base аргумент равен 0x10000000 , а аргумент dtb_offset равен 0x01000000 , поле dtb_addr_field в заголовке загрузочного образа будет заполнено как 0x11000000 .

Устройство BoardConfig.mk использует конфигурацию BOARD_MKBOOTIMG_ARGS для добавления header version к другим специфичным для платы аргументам mkbootimg . Например:

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

Система сборки Android использует переменную BoardConfig BOARD_PREBUILT_DTBOIMAGE для установки аргумента recovery_dtbo инструмента mkbootimg во время создания образа восстановления. Подробные сведения об изменениях Android Open Source Project (AOSP) см. в соответствующих списках изменений для управления версиями заголовков загрузочного образа .

Заголовок загрузочного образа, версия 4

Android 12 предоставляет boot_signature в заголовке загрузочного образа версии 4, который можно использовать для проверки целостности ядра и виртуального диска. Проверка выполняется в VtsSecurityAvbTest и требуется для устройств, использующих архитектуру GKI 2.0. Однако boot_signature не участвует в процессе проверки загрузки для конкретного устройства и используется только в VTS. Подробнее см . Интеграция GKI 2.0 boot.img .

Заголовок загрузочного образа поставщика версии 4 поддерживает несколько фрагментов виртуального диска поставщика.

Версия 4 версии заголовка загрузочного образа использует следующий формат.

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 */
};

Заголовок загрузочного образа, версия 3

Android 11 обновляет заголовок загрузочного образа до версии 3, которая удаляет следующие данные:

  • Загрузчик второго уровня. second_size и second_addr больше не отображаются в заголовке загрузочного образа. Устройства с загрузчиком второго уровня должны хранить этот загрузчик в отдельном разделе.

  • Образ восстановления. Требование указывать образ для восстановления устарело, а поля recovery_dtbo_size , recovery_dtbo_offset , recovery_acpio_size и recovery_acpio_offset больше не отображаются в заголовке загрузочного образа.

    • Устройства A/B используют схему обновления и восстановления, которая делает ненужным указание образа DTBO или ACPIO для восстановления.

    • Устройства, отличные от A/B, которые хотят указать образ восстановления (либо DTBO, либо ACPIO), должны использовать версию заголовка загрузочного образа 1 или 2.

  • Большой двоичный объект дерева устройств (DTB). DTB хранится в загрузочном разделе поставщика , поэтому dtb_size и dtb_addr больше не отображаются в заголовке загрузочного образа (но присутствуют в заголовке загрузочного образа поставщика).

Устройства могут использовать заголовок загрузочного образа версии 3, чтобы соответствовать архитектуре Generic Kernel Image (GKI) , которая объединяет основное ядро ​​и перемещает модули поставщиков, необходимые для загрузки, в раздел vendor_boot (это означает, что загрузочный образ содержит только компоненты GKI). Устройства, которые:

  • Используйте GKI (требуется ядро ​​android-4.19 или android-5.4), но не используйте обновления A/B. Можно указать образ восстановления, используя загрузочный образ версии 3 для загрузочного образа и загрузочный образ версии 2 для образа восстановления.

  • Не используйте GKI и не используйте обновления A/B, чтобы указать образ восстановления, используя загрузочный образ версии 1 или 2 как для загрузочного образа, так и для образа восстановления.

Версия 3 версии заголовка загрузочного образа использует следующий формат.

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];
};

Заголовок загрузочного образа, версия 2

Android 10 обновляет заголовок загрузочного образа до версии 2, в которой добавлен раздел для информации об образе восстановления DTB (размер образа и адрес физической нагрузки).

Версия 2 версии заголовка загрузочного образа использует следующий формат.

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 */
};

Заголовок загрузочного образа, версия 1

Android 9 преобразует unused поле заголовка загрузочного образа в поле версии заголовка. Устройства, запускаемые с Android 9, должны использовать заголовок загрузочного образа с версией заголовка, установленной на 1 или выше (это проверено VTS).

Версия 1 версии заголовка загрузочного образа использует следующий формат.

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 */
};

Устройства, отличные от A/B, могут указать оверлейный образ DTB/ACPI для восстановления , чтобы минимизировать сбои обновления по беспроводной сети (OTA). (У устройств A/B этой проблемы нет, и им не нужно указывать оверлейный образ.) Можно указать либо образ DTBO, либо образ ACPIO, но не оба (поскольку они используются в разных архитектурах). Чтобы правильно настроить заголовок загрузочного образа, при использовании:

  • Образ DTBO для восстановления включает поля recovery_dtbo_size и recovery_dtbo_offset (и не включает поля recovery_acpio_size и recovery_acpio_offset ).

  • Образ ACPIO для восстановления включает поля recovery_acpio_size и recovery_acpio_offset (и не включает поля recovery_dtbo_size и recovery_dtbo_offset ).

Поле header_size содержит размер заголовка загрузочного образа. Если для версии заголовка загрузочного образа задано значение 1, поле id содержит дайджест SHA-1 для раздела recovery_[dtbo|acpio] загрузочного образа в дополнение к разделам kernel , ramdisk и second sections . Дополнительные сведения о recovery_[dtbo|acpio]_size и recovery_[dtbo|acpio]_offset см. в разделе Образы для восстановления .

Устаревший заголовок загрузочного образа, версия 0

Устройства, запущенные до Android 9 с использованием устаревшего заголовка загрузочного образа, считаются использующими заголовок загрузочного образа версии 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];
};