Заголовок загрузочного образа

В Android 9 появилось поле версии в заголовке загрузочного образа, что позволяет обновлять заголовок, сохраняя при этом обратную совместимость. Загрузчик должен проверить поле версии заголовка и соответствующим образом проанализировать заголовок. Устройства запускаются с:

• Android 13 может использовать загрузочный заголовок версии 3 или 4. Для устройств, поддерживающих архитектуру Generic Kernel Image (GKI) , версия 4 является основным загрузочным образом, а поле os_version в загрузочном заголовке должно быть равно нулю. Ожидается, что загрузчик устройства вместо этого получит информацию о версии из свойств Android Verified Boot (AVB) .
• 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) , эту версию необходимо использовать в качестве основного загрузочного образа.
• Android 10 должен использовать загрузочный заголовок версии 2.
• Android 9 должен использовать загрузочный заголовок версии 1.
• В Android 8 и более ранних версиях используется 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 подробную информацию AOSP обо всех поддерживаемых заголовках загрузочных образов 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 поддерживают образ восстановления DTBO или образ восстановления ACPIO. 3 не поддерживает образы восстановления.
recovery_dtbo	Используется для архитектур, использующих DTB. Указывает путь к образу восстановления DTBO. Необязательно для устройств A/B, которым не требуется образ восстановления. Устройства, отличные от A/B, использующие header_version : 1 или 2 могут указать этот путь или использовать раздел recovery_acpio чтобы указать путь к образу ACPIO для восстановления. 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 требуется образ восстановления. Устройства, отличные от 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 ACPIO для восстановления.
dtb	Путь к образу DTB, включенному в образы загрузки и восстановления.
dtb_offset	При добавлении к base аргументу предоставляет физический адрес загрузки для конечного дерева устройств. Например, если base аргумент — 0x10000000 , а аргумент dtb_offset — 0x01000000 , поле dtb_addr_field в заголовке загрузочного образа заполняется как 0x11000000 .

Устройство BoardConfig.mk использует конфигурацию BOARD_MKBOOTIMG_ARGS для добавления header version к другим аргументам mkbootimg , специфичным для платы. 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 в проекте Android с открытым исходным кодом (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 необходима для устройств, использующих архитектуру GKI. Однако boot_signature не участвует в процессе проверки загрузки для конкретного устройства и используется только в VTS. Подробности см. в разделе Конфигурация платы GKI boot.img и проверенные GKI настройки загрузки .

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, при этом удаляются следующие данные:

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

• Образ восстановления. Требование указания образа 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, благодаря которой нет необходимости указывать образ DTBO или ACPIO для восстановления.

  • Устройствам, отличным от A/B, которым требуется указать образ восстановления (DTBO или ACPIO), следует использовать заголовок загрузочного образа версии 1 или 2.

• Большой двоичный объект дерева устройств (DTB). DTB хранится в загрузочном разделе поставщика , поэтому поля 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 для соответствия архитектуре Generic Kernel Image (GKI) , которая унифицирует ядро ​​ядра и перемещает модули поставщика, необходимые для загрузки, в 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. Можно указать образ восстановления, используя образ загрузки 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 добавляется раздел для информации об образе восстановления DTB (размер образа и адрес физической загрузки).

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 проверяется 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 наложенный образ DTB/ACPI для восстановления, чтобы уменьшить вероятность сбоев обновления по беспроводной сети (OTA). (Устройства A/B не имеют этой проблемы, и им не нужно указывать накладываемое изображение.) Вы можете указать либо изображение DTBO, либо изображение 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 установлено значение 1, поле id содержит дайджест SHA-1 для раздела recovery_[dtbo|acpio] загрузочного образа в дополнение к разделам kernel , ramdisk и second sections . Подробные сведения о полях recovery_[dtbo|acpio]_size и recovery_[dtbo|acpio]_offset см. в разделе Образы восстановления .

Заголовок устаревшего загрузочного образа, версия 0

Устройства, выпущенные до Android 9 с устаревшим заголовком 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];
};