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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 e mantendo a compatibilidade com versões anteriores. O bootloader deve verificar o campo de versão do cabeçalho e analisar o cabeçalho de acordo. Lançamento de dispositivos com:

O Android 13 pode usar o cabeçalho de inicialização versão 3 ou 4. Para dispositivos compatíveis com a arquitetura Generic Kernel Image (GKI) , a versão 4 é a imagem de inicialização principal e o campo os_version no cabeçalho de inicialização deve ser zero. Espera-se que o carregador de inicialização do dispositivo obtenha as informações de versão das propriedades do Android Verified Boot (AVB) .
O Android 12 pode usar o cabeçalho de inicialização versão 3 ou 4. 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 oferecem suporte à arquitetura Generic Kernel Image (GKI) , esta versão deve ser usada para a imagem de inicialização principal.
O Android 10 deve usar o cabeçalho de inicialização versão 2.
O Android 9 deve usar o cabeçalho de inicialização versão 1.
O Android 8 e versões anteriores são considerados como usando uma versão 0 do cabeçalho da imagem de inicialização.

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

Implementando o versionamento 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 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 é possível 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 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 de recuperação DTBO. 3 não é possível 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 carga física 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 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 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 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 disco RAM. A verificação é feita no VtsSecurityAvbTest e é necessária para dispositivos que utilizam a arquitetura GKI. No entanto, boot_signature não está envolvido no processo de inicialização verificado específico do dispositivo e é usado apenas no VTS. Consulte Configuração da placa GKI boot.img e configurações de inicialização verificadas pelo GKI para obter detalhes.

O cabeçalho da imagem de inicialização do fornecedor versão 4 oferece suporte a vários fragmentos de ramdisk de fornecedores.

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

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 bootloader de segundo estágio devem armazenar esse bootloader em sua própria partição.
Imagem de recuperação. O requisito para especificar uma imagem de recuperação foi descontinuado 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 desnecessário especificar 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 estar em conformidade com a arquitetura Generic Kernel Image (GKI) , que unifica o kernel principal e move os módulos do fornecedor necessários para 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. É possível especificar uma imagem de recuperação usando a versão 1 ou 2 da imagem de inicialização para imagens de inicialização e de recuperação.

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

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 recuperação de informações da imagem DTB (tamanho da imagem e endereço de carga física).

A versão 2 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 */
    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 lançados com 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). (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 são usadas por arquiteturas diferentes). Para configurar corretamente o cabeçalho da imagem de inicialização, ao usar:

Uma imagem DTBO para recuperação inclui os campos recovery_dtbo_size e recovery_dtbo_offset (e não inclui os campos recovery_acpio_size e recovery_acpio_offset ).
Uma imagem ACPIO para recuperação inclui 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 estiver definida como 1, o campo id conterá o resumo SHA-1 para a seção recovery_[dtbo|acpio] da imagem de inicialização, além do kernel , ramdisk e second sections . Para obter detalhes sobre os campos recovery_[dtbo|acpio]_size e recovery_[dtbo|acpio]_offset , consulte Imagens de recuperação .

Cabeçalho da imagem de inicialização herdada, versão 0

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

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];
};