Google 是不是在所有设备上都采用了 A/B OTA?
是的。A/B 更新的营销名称是无缝更新。从 2016 年 10 月份开始,Pixel 和 Pixel XL 手机在出厂时都具备 A/B 功能,并且所有 Chromebook 都使用相同的 update_engine
A/B 实现。必要的平台代码实现在 Android 7.1 及更高版本中是公开的。
为什么 A/B OTA 更好?
A/B OTA 能够为用户提供更好的更新体验。从每月安全更新数据中获得的指标显示,该功能非常成功:截至 2017 年 5 月,95% 的 Pixel 用户在一个月内采纳最新的安全更新,而 Nexus 用户则为 87%,并且 Pixel 用户执行更新的时间早于 Nexus 用户。如果在 OTA 期间无法成功更新数据块,将不会再导致设备无法启动;在新系统映像成功启动之前,Android 仍能够回退到上一个可使用的系统映像。
什么是 system_other?
应用存储在 .apk 文件中,这些文件实际上是 ZIP 归档文件。每个 .apk 文件中都有一个或多个包含可移植 Dalvik 字节码的 .dex 文件。.odex 文件(经过优化的 .dex 文件)会与 .apk 文件分开放置,并且可以包含特定于设备的机器代码。如果存在 .odex 文件,Android 将能够以预先编译的速度运行应用,而无需在每次启动应用时等待系统编译代码。.odex 文件并不是绝对必需的:实际上 Android 可以通过解译或即时 (JIT) 编译来直接运行 .dex 代码,但使用 .odex 文件可以实现启动速度和运行时速度的最佳组合(如果有足够的空间)。
示例:对于运行 Android 7.1 且系统映像总大小为 2628MiB(2755792836 字节)的 Nexus 6P 中的 installed-files.txt,在系统映像总大小中占据比重最大的几种文件类型明细如下:
.odex | 1391770312 字节 | 50.5% |
.apk | 846878259 字节 | 30.7% |
.so(原生 C/C++ 代码) | 202162479 字节 | 7.3% |
.oat 文件/.art 映像 | 163892188 字节 | 5.9% |
字体 | 38952361 字节 | 1.4% |
icu 语言区域数据 | 27468687 字节 | 0.9% |
这些数字在其他设备上是类似的,因此在 Nexus/Pixel 设备上,.odex 文件会占用 system 分区大约一半的空间。这意味着我们可以继续使用 EXT4,但会在未出厂时将 .odex 文件写入 B 分区,然后在第一次启动时将它们复制到 /data
。用于 EXT4 A/B 的实际存储空间与用于 SquashFS A/B 的相同,因为如果我们使用了 SquashFS,我们会将经过预先优化的 .odex 文件放入 system_a 而非 system_b。
如果将 .odex 文件复制到 /data,不是意味着在 /system 上节省的空间会在 /data 上用掉吗?
不完全是。在 Pixel 上,.odex 文件占用的大部分空间会用于应用(通常位于 /data
上)。这些应用通过 Google Play 更新,因此系统映像上的 .apk 和 .odex 文件在设备生命周期的大部分时间内都不会用到。当用户实际使用每个应用时,此类文件可以被完全排除并替换为由配置文件驱动的小型 .odex 文件(因此,用户不使用的应用不需要空间)。如需了解详情,请观看 2016 年 Google I/O 大会演讲 ART 的演变。
难以比较的几个主要原因:
-
由 Google Play 更新的应用在收到其第一次更新时,始终会立即将 .odex 文件放在
/data
上。 - 用户不运行的应用根本不需要 .odex 文件。
- 配置文件驱动型编译生成的 odex 文件比预先编译生成的 .odex 文件要小(因为前者仅会优化对性能至关重要的代码)。
如需详细了解可供 OEM 使用的调整选项,请参阅配置 ART。
.odex 文件在 /data 上不是有两个副本吗?
这个问题有点复杂…写入新的系统映像后,系统将针对新的 .dex 文件运行新版本的 dex2oat,以生成新的 .odex 文件。这个过程发生在旧系统仍在运行时,因此旧的和新的 .odex 文件同时位于 /data
上。
在优化每个软件包之前,OtaDexoptService 中的代码 (frameworks/base/+/main/services/core/java/com/android/server/pm/OtaDexoptService.java
) 都会调用 getAvailableSpace
,以避免过度填充 /data
。请注意,此处的可用数值仍然是保守估计:是指在达到通常的系统下限空间阈值之前剩余的空间量(以百分比和字节数计)。所以如果 /data
已满,每个 .odex 文件便不会有两个副本。上述代码还有一个 BULK_DELETE_THRESHOLD:如果设备上的可用空间即将被填满(如上所述),属于未使用应用的 .odex 文件将会被移除。这是每个 .odex 文件没有两个副本的另一种情况。
最糟糕的情况是 /data
已被完全填满,更新将等到设备重新启动到新系统,而不再需要旧系统的 .odex 文件时。PackageManager 可处理此情况:(frameworks/base/+/main/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java#7215
)。在新系统成功启动之后,installd
(frameworks/native/+/main/cmds/installd/dexopt.cpp#2422
) 可以移除旧系统之前用过的 .odex 文件,从而让设备返回到只有 1 个副本的稳定状态。
因此,尽管 /data
可能会包含所有 .odex 文件的两个副本,但 (a) 这是暂时的,并且 (b) 只有在 /data
上有足够的可用空间时才会发生。除了在更新期间,将始终只有 1 个副本。作为 ART 的常规强大功能的一部分,它永远不会在 /data
中填充 .odex 文件(因为在非 A/B 系统上,这也会是一个问题)。
这种写入/复制操作不会增加闪存磨损吗?
只有一小部分闪存会被重写:完整 Pixel 系统更新会写入大约 2.3GiB 的数据。(应用也会被重新编译,但非 A/B 更新也是如此。)一直以来,基于块的完整 OTA 会写入类似数量的数据,所以闪存磨损率应该是类似的。
刷写两个系统分区会增加出厂刷写时间吗?
不会。Pixel 的系统映像大小并没有增加(只是将空间划分到了两个分区)。
如果将 .odex 文件保留在 B 分区上,不会导致恢复出厂设置后重新启动速度变慢吗?
是的。如果您已实际使用了一台设备,进行了 OTA,并且执行了恢复出厂设置,首次重新启动的速度将会比未进行这些操作时慢(在 Pixel XL上,分别为 1 分 40 秒和 40 秒),因为在进行第一次 OTA 之后,B 中将会失去 .odex 文件,所以该文件无法复制到 /data
。正所谓有得有失。
与常规启动相比,恢复出厂设置应该是一项极少执行的操作,因此所花费的时间不是很重要。(这不会影响从工厂获取设备的用户或审核者,因为在这种情况下,B 分区可用。)使用 JIT 编译器意味着我们不需要重新编译所有内容,所以情况不会像您想象的那样糟糕。此外,您也可以通过在清单 (frameworks/base/+/main/packages/SystemUI/AndroidManifest.xml#23
) 中使用 coreApp="true"
将应用标记为需要预先编译。这是 system_server
当前采用的方式,因为出于安全考虑,不允许此进程进行 JIT 编译。
如果将 .odex 文件保留在 /data 而非 /system 上,不会导致 OTA 后重新启动速度变慢吗?
不会。如上所述,系统会在旧系统映像仍在运行时运行新的 dex2oat,以生成新系统将会需要的文件。在相关工作完成之前,系统会认为更新无法使用。
我们可以(应该)推出 32GiB、16GiB 或 8GiB 的 A/B 设备吗?
经证明,32GiB 空间在 Pixel 上能够很好地满足需求,而占用 16GiB 中的 320MiB 则意味着空间减少了 2%。同样,占用 8GiB 中的 320MiB 则意味着空间减少了 4%。显然,在空间为 4GiB 的设备上,不推荐使用 A/B 更新,因为 320MiB 的开销几乎占总可用空间的 10%。
AVB2.0 需要 A/B OTA 吗?
不需要。Android 验证启动一直以来都是需要基于块的更新,但不一定是 A/B 更新。
A/B OTA 需要 AVB2.0 吗?
不需要。
A/B OTA 会破坏 AVB2.0 的回滚保护吗?
不会。这里存在一些混淆,因为如果 A/B 系统无法启动到新的系统映像,则会在重试一定的次数(由引导加载程序确定)后,自动恢复到“之前”的系统映像。但关键在于,对于使用 A/B 更新的系统而言,“之前”的系统映像实际上仍然是“当前”的系统映像。设备成功启动新映像后,回滚保护功能就会立即启动,以确保您无法再使用以前的系统启动。但是,在您实际成功启动新映像之前,回滚保护功能不会将其视为当前系统映像。
如果在系统运行时安装更新,速度不会很慢吗?
使用非 A/B 更新时,目标是尽快安装更新,因为用户正在等待,并且在系统应用更新时,用户将无法使用其设备。使用 A/B 更新时,情况则恰恰相反。这是因为用户仍在使用其设备,于是目标就变成了尽可能减少影响,所以系统会有意缓慢地进行更新。通过 Java 系统更新客户端中的逻辑(对于 Google 来说是 GMSCore - 由 GMS 提供的核心程序包),Android 还会尝试选择用户完全不使用其设备的时间进行更新。该平台支持暂停/恢复更新,如果用户开始使用设备,客户端可以使用该功能来暂停更新,并在设备再次空闲时恢复更新。
在进行 OTA 时分两个阶段,这两个阶段在界面中的进度条下清楚地显示为“第 1 步(共 2 步)”和“第 2 步(共 2 步)”。第 1 步是写入数据块,第 2 步是预编译 .dex 文件。这两个阶段在对性能的影响方面有很大差异。第一个阶段是简单的 I/O。这需要很少的资源(RAM、CPU、I/O),因为它只是缓慢地复制数据块。
第二个阶段是运行 dex2oat 来预编译新的系统映像。这显然在资源要求上没有明确的界限,因为它会编译实际应用。与编译小而简单的应用相比,编译大而复杂的应用所涉及的工作量显然要多出许多;而在第 1 个阶段,没有任何磁盘块会比其他磁盘块更大或更复杂。
该过程类似于 Google Play 先在后台安装应用更新,然后显示“已更新 5 个应用”通知,而这是多年来一直采用的做法。
如果用户实际上正在等待更新,将会怎样?
GmsCore 中的当前实现不区分后台更新和用户启动的更新,但将来可能会加以区分。届时,如果用户明确要求安装更新或正在查看更新进度屏幕,我们将假设他们正在等待系统完成更新,从而优先安排更新工作。
如果无法应用更新,将会怎样?
对于非 A/B 更新,如果更新无法应用,过去经常会导致用户的设备无法使用。唯一的例外情况是在尚未应用更新之前就出现问题(比如说因为更新包验证失败)。对于 A/B 更新,无法应用更新不会影响当前正在运行的系统。可以稍后重新尝试更新。