将 fastboot 移至用户空间

FastbootFastboot 是引导加载程序模块和模式的名称。Android 10 及更高版本通过将 fastboot 实现从引导加载程序重新定位至用户空间，支持对分区大小进行调整。经过重定位之后，硬件抽象层 (HAL) 只需要实现 fastboot 的供应商特定部分，便可将代码移动和刷写到可维护且可测试的公共位置。此外，Android 12 及更高版本还支持通过一条新增的 fastboot 命令刷写 ramdisk。

统一 fastboot 和 recovery

由于用户空间 fastboot 和 recovery 彼此类似，因此您可以将它们合并为一个分区或二进制文件。这样做的优势包括从整体上减少所占用的空间以及使用的分区数，并使 fastboot 和 recovery 能够共享彼此的内核和库。

Fastbootd 是用户空间守护程序和模式的名称。为支持 fastbootd，引导加载程序必须实现 boot-fastboot 的一个新启动控制块 (BCB) 命令。如需进入 fastbootd 模式，引导加载程序应将 boot-fastboot 写入 BCB 消息的命令字段，并保持 BCB 的 recovery 字段不变（以重启中断的 recovery 任务）。status、stage 和 reserved 字段也保持不变。引导加载程序在 BCB 命令字段中发现 boot-fastboot 时，会加载并启动到恢复映像。然后，recovery 会解析 BCB 消息并切换到 fastbootd 模式。

ADB 命令

本部分介绍了用于集成 fastbootd 的 adb 命令。该命令会返回不同的结果，具体取决于命令是由 system 还是由 recovery 来执行的。

命令 说明
reboot fastboot
  • 重新启动到 fastbootd (system)。
  • 直接进入 fastbootd，而不重新启动 (recovery)。

fastboot 命令

本部分介绍了用于集成 fastbootd 的 fastboot 命令，其中包括用于刷写和管理逻辑分区的新命令。有些命令会返回不同的结果，具体取决于命令是由引导加载程序还是由 fastbootd 来执行的。

命令 说明
reboot recovery
  • 重新启动到 recovery（引导加载程序）。
  • 直接进入 recovery，而不重新启动 (fastbootd)。
reboot fastboot 重新启动到 fastbootd。
getvar is-userspace
  • 返回 yes (fastbootd)。
  • 返回 no（引导加载程序）。
getvar is-logical:<partition> 如果指定的分区是逻辑分区，则返回 yes，否则返回 no。 逻辑分区支持下面列出的所有命令。
getvar super-partition-name 返回超级分区的名称。如果超级分区是 A/B 分区（通常并不是），则该名称会包含当前槽后缀。
create-logical-partition <partition> <size> 创建具有指定名称和大小的逻辑分区。该名称不得为现有逻辑分区的名称。
delete-logical-partition <partition> 删除指定的逻辑分区（有效擦除分区）。
resize-logical-partition <partition> <size> 将逻辑分区的大小调整为新的大小，而不更改其内容。如果没有足够的空间来调整大小，则会失败。
flash <partition> [ <filename> ] 将文件写入刷写分区。设备必须处于解锁状态。
erase <partition> 擦除分区（不要求安全擦除）。设备必须处于解锁状态。
getvar <variable> | all 显示引导加载程序变量或所有变量。如果变量不存在，则返回错误。
set_active <slot>

将指定的 A/B 启动槽设置为 active。下次尝试启动时，system 将从指定的槽启动。

对于 A/B 支持，槽是指可以单独启动的重复分区集。槽的名称为 a、b 等，通过向分区名称添加后缀 _a、_b 等加以区分。
reboot 正常重新启动设备。
reboot-bootloader（或 reboot bootloader） 将设备重新启动到引导加载程序。
fastboot fetch vendor_boot <out.img>

在 Android 12 及更高版本中用于支持刷写供应商 ramdisk。

获取整个分区的大小和分块的大小。获取每个分块的数据，然后将数据拼接成 <out.img>

如需了解详情，请参阅 fastboot fetch vendor_boot <out.img>。

fastboot flash vendor_boot:default <vendor-ramdisk.img>

在 Android 12 及更高版本中用于支持刷写供应商 ramdisk。

这是 flash 命令的一个特殊变体。它用于执行 fetch vendor_boot 映像函数，就好像调用了 fastboot fetch 一样。它刷写的新 vendor_boot 映像取决于启动头文件版本是版本 3 还是版本 4。

如需了解详情，请参阅 fastboot flash vendor_boot:default <vendor-ramdisk.img>。

fastboot flash vendor_boot:<foo> <vendor-ramdisk.img> 在 Android 12 及更高版本中用于支持刷写供应商 ramdisk。

获取 vendor_boot 映像。如果供应商启动头文件为版本 3，则返回错误。如果为版本 4，则会查找正确的供应商 ramdisk fragment（如有）。它会将其替换为指定映像，重新计算大小和偏移量，并刷写新的 vendor_boot image。

如需了解详情，请参阅 fastboot flash vendor_boot:<foo> <vendor-ramdisk.img>

fastboot 和引导加载程序

引导加载程序会刷写 bootloader、radio 和 boot/recovery 分区，之后设备将启动到 fastboot（用户空间）并刷写所有其他分区。引导加载程序应支持以下命令。

命令 说明
download 下载映像以进行刷写。
flash recovery <image>/ flash boot <image>/ flash bootloader <image>/ 刷写 recovery/boot 分区和引导加载程序。
reboot 重新启动设备。
reboot fastboot 重新启动到 fastboot。
reboot recovery 重新启动到 recovery。
getvar 获取刷写 recovery/启动映像所需的引导加载程序变量（例如 current-slot 和 max-download-size）。
oem <command> 由原始设备制造商 (OEM) 定义的命令。

动态分区

引导加载程序不得允许刷写或清空动态分区，并且必须在尝试这些操作时返回错误。对于改装的动态分区设备，fastboot 工具（和引导加载程序）支持强制模式，以便在引导加载程序模式下直接刷写动态分区。例如，如果 system 是改装设备上的动态分区，那么，使用 fastboot --force flash system 命令可让引导加载程序（而不是 fastbootd）刷写该分区。

关机模式充电

如果设备支持关机模式充电，或者在通电时自动启动到特殊模式，fastboot oem off-mode-charge 0 命令的实现必须绕过这些特殊模式，以便设备像用户按了电源按钮一样启动。

fastboot OEM HAL

如需完全替换引导加载程序 fastboot，fastboot 必须处理所有现有的 fastboot 命令。其中很多命令都来自 OEM 并已形成文档，但需要自定义实现。也有很多 OEM 专用命令没有形成文档。为处理此类命令，fastboot HAL 会指定所需的 OEM 命令。OEM 也可以实现自己的命令。

fastboot HAL 的定义如下：

import IFastbootLogger;

/**
 * IFastboot interface implements vendor specific fastboot commands.
 */
interface IFastboot {
    /**
     * Returns a bool indicating whether the bootloader is enforcing verified
     * boot.
     *
     * @return verifiedBootState True if the bootloader is enforcing verified
     * boot and False otherwise.
     */
    isVerifiedBootEnabled() generates (bool verifiedBootState);

    /**
     * Returns a bool indicating the off-mode-charge setting. If off-mode
     * charging is enabled, the device autoboots into a special mode when
     * power is applied.
     *
     * @return offModeChargeState True if the setting is enabled and False if
     * not.
     */
    isOffModeChargeEnabled() generates (bool offModeChargeState);

    /**
     * Returns the minimum battery voltage required for flashing in mV.
     *
     * @return batteryVoltage Minimum battery voltage (in mV) required for
     * flashing to be successful.
     */
    getBatteryVoltageFlashingThreshold() generates (int32_t batteryVoltage);

    /**
     * Returns the file system type of the partition. This is only required for
     * physical partitions that need to be wiped and reformatted.
     *
     * @return type Can be ext4, f2fs or raw.
     * @return result SUCCESS if the operation is successful,
     * FAILURE_UNKNOWN if the partition is invalid or does not require
     * reformatting.
     */
    getPartitionType(string partitionName) generates (FileSystemType type, Result result);

    /**
     * Executes a fastboot OEM command.
     *
     * @param oemCmd The oem command that is passed to the fastboot HAL.
     * @response result Returns the status SUCCESS if the operation is
     * successful,
     * INVALID_ARGUMENT for bad arguments,
     * FAILURE_UNKNOWN for an invalid/unsupported command.
     */
    doOemCommand(string oemCmd) generates (Result result);

};

启用 fastbootd

如需在设备上启用 fastbootd，请执行以下操作：

  1. 将 fastbootd 添加到 device.mk 中的 PRODUCT_PACKAGES：PRODUCT_PACKAGES += fastbootd。

  2. 确保将 fastboot HAL、启动控制 HAL 和运行状况 HAL 打包为恢复映像的一部分。

  3. 添加 fastbootd 所需的任何设备特定 SEPolicy 权限。例如，fastbootd 需要对设备特定分区进行写入访问，才能刷写该分区。此外，fastboot HAL 实现也可能需要设备特定权限。

如需验证用户空间 fastboot，请运行供应商测试套件 (VTS)。

刷写供应商 ramdisk

Android 12 及更高版本支持通过一条新增的 fastboot 命令从设备中拉取整个 vendor_boot 映像，从而刷写供应商 ramdisk。该命令会提示主机端 fastboot 工具读取供应商启动头文件、重装映像并刷写新映像。

为了拉取整个 vendor_boot 映像，Android 12 中为 fastboot 协议和该协议的 fastbootd 实现都添加了 fetch:vendor_boot 命令。请注意，fastbootd 的确实现了这一点，但引导加载程序本身可能没有实现。OEM 可以将 fetch:vendor_boot 命令添加到该协议的引导加载程序实现中。不过，如果在引导加载程序模式下无法识别该命令，那么在引导加载程序模式下刷写各供应商 ramdisk 就不能作为供应商支持的选项。

引导加载程序的变更

命令 getvar:max-fetch-size 和 fetch:name 在 fastbootd 中实现。如需支持在引导加载程序中刷写供应商 ramdisk，必须实现这两个命令。

fastbootd 变更

getvar:max-fetch-size 类似于 max-download-size。它用于指定设备在一个 DATA 响应中可以发送的大小上限。驱动程序不得提取大于此值的大小。

fetch:name[:offset[:size]] 用于对设备执行一系列检查。如果满足以下所有条件，fetch:name[:offset[:size]] 命令将返回数据：

  • 设备运行的是可调试的 build。
  • 设备已解锁（启动状态为橙色）。
  • 提取的分区名称为 vendor_boot。
  • size 值在 0 < size <= max-fetch-size 的范围内。

验证上述条件后，fetch:name[:offset[:size]] 将返回分区大小和偏移量。 请注意以下几点：

  • fetch:name 相当于 fetch:name:0，相当于 fetch:name:0:partition_size。
  • fetch:name:offset 相当于 fetch:name:offset:(partition_size - offset)

因此 fetch:name[:offset[:size]] = fetch:name:offset:(partition_size - offset)。

如果未指定 offset 和/或 partition_size，系统将使用默认值，即 offset 使用 0，size 使用 partition_size - offset 计算出的值。

  • 指定了偏移量，未指定大小：size = partition_size - offset
  • 二者都未指定：二者都使用默认值，即 size = partition_size - 0。

例如，fetch:foo 会在偏移量 0 处提取整个 foo 分区。

驱动程序变更

fastboot 工具中添加了用于实现驱动程序变更的命令。每项命令都链接到其在 fastboot 命令表中的完整定义。

  • fastboot fetch vendor_boot out.img

    • 调用 getvar max-fetch-size 可确定分块大小。
    • 调用 getvar partition-size:vendor_boot[_a] 可确定整个分区的大小。
    • 针对每个分块调用 fastboot fetch vendor_boot[_a]:offset:size。（分块大小大于 vendor_boot 大小，因此通常只有一个分块。）
    • 将数据拼接成 out.img。

  • fastboot flash vendor_boot:default vendor-ramdisk.img

    这是 flash 命令的一个特殊变体。它用于提取 vendor_boot 映像，就好像调用了 fastboot fetch 一样。

    • 如果供应商启动头文件为版本 3，它会执行以下操作：
      • 将供应商 ramdisk 替换为指定映像。
      • 刷写新的 vendor_boot 映像。
    • 如果供应商启动头文件为版本 4，它会执行以下操作：
      • 将整个供应商 ramdisk 替换为指定映像，使指定映像成为 vendor_boot 映像中唯一的供应商 ramdisk fragment。
      • 重新计算供应商 ramdisk 表中的大小和偏移量。
      • 刷写新的 vendor_boot 映像。

  • fastboot flash vendor_boot:foo vendor-ramdisk.img

    提取 vendor_boot image，就好像调用了 fastboot fetch 一样。

    • 如果供应商启动头文件为版本 3，它会返回错误。

    • 如果供应商启动头文件为版本 4，它会执行以下操作：

      • 查找名为 ramdisk_<var>&lt;foo></var> 的供应商 ramdisk 片段。如果找不到或有多个匹配项，就返回错误。
      • 将供应商 ramdisk 片段替换为指定映像。
      • 重新计算供应商 ramdisk 表中的每个大小和偏移量。
      • 刷写新的 vendor_boot 映像。

    • 如果未指定 <foo>，则会尝试查找 ramdisk_。

mkbootimg

在 Android 12 及更高版本中，default 为预留名称，不能为供应商 ramdisk fragment 设定此名称。虽然 fastboot flash vendor_boot:default 语义保持不变，但您不得将 ramdisk fragment 命名为 default。

SELinux 更改

为了支持刷写供应商 ramdisk，fastbootd.te 中做出了一项更改。