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Formato de archivo APEX

El formato de contenedor EXpress de Android Pony (APEX) se introdujo en Android 10 y se usa en el flujo de instalación de módulos del sistema de nivel inferior. Este formato facilita las actualizaciones de los componentes del sistema que no se ajustan al modelo de aplicación estándar de Android. Algunos componentes de ejemplo son las bibliotecas y los servicios nativos, las capas de abstracción de hardware (HAL), el entorno de ejecución (ART) y las bibliotecas de clases.

El término "APEX" también puede referirse a un archivo APEX.

Segundo plano

Aunque Android admite actualizaciones de módulos que se ajustan al modelo de app estándar (por ejemplo, servicios y actividades) a través de apps de instaladores de paquetes (como la app de Google Play Store), usar un modelo similar para componentes del SO de nivel inferior tiene las siguientes desventajas:

Los módulos basados en APK no se pueden usar al principio de la secuencia de inicio. El administrador de paquetes es el repositorio central de información sobre las apps y solo se puede iniciar desde el administrador de actividades, que estará listo en una etapa posterior del procedimiento de inicio.
El formato APK (en particular, el manifiesto) está diseñado para apps para Android, y los módulos del sistema no siempre son adecuados.

Diseño

En esta sección, se describe el diseño de alto nivel del formato de archivo APEX y el administrador de APEX, que es un servicio que administra archivos APEX.

Para obtener más información sobre por qué se seleccionó este diseño para APEX, consulta Alternativas que se consideran al desarrollar APEX.

Formato APEX

Es el formato de un archivo APEX.

Formato de archivo APEX

Figura 1: Formato de archivo APEX

En el nivel superior, un archivo APEX es un archivo ZIP en el que los archivos se almacenan sin comprimir y se ubican en límites de 4 KB.

Los cuatro archivos incluidos en un archivo APEX son los siguientes:

apex_manifest.json
AndroidManifest.xml
apex_payload.img
apex_pubkey

El archivo apex_manifest.json contiene el nombre y la versión del paquete, que identifican un archivo APEX. Este es un búfer de protocolo ApexManifest en formato JSON.

El archivo AndroidManifest.xml permite que el archivo APEX use herramientas y una infraestructura relacionadas con el APK, como ADB, PackageManager y apps de instaladores de paquetes (como Play Store). Por ejemplo, el archivo APEX puede usar una herramienta existente, como aapt, para inspeccionar los metadatos básicos del archivo. El archivo contiene el nombre del paquete y la información de la versión. Por lo general, esta información también está disponible en apex_manifest.json.

Se recomienda apex_manifest.json en lugar de AndroidManifest.xml para el código y los sistemas nuevos que trabajan con APEX. AndroidManifest.xml puede contener información de segmentación adicional que las herramientas de publicación de apps existentes pueden usar.

apex_payload.img es una imagen del sistema de archivos ext4 respaldada por dm-verity. La imagen se monta en el tiempo de ejecución a través de un dispositivo de bucle invertido. Específicamente, el árbol hash y el bloque de metadatos se crean con la biblioteca libavb. No se analiza la carga útil del sistema de archivos (porque la imagen debe poder montarse en el lugar). Los archivos normales se incluyen en el archivo apex_payload.img.

apex_pubkey es la clave pública que se usa para firmar la imagen del sistema de archivos. Durante el tiempo de ejecución, esta clave garantiza que el APEX descargado esté firmado con la misma entidad que firma el mismo APEX en las particiones integradas.

Lineamientos para asignar nombres a APEX

Para evitar conflictos de nombres entre los nuevos APEX a medida que avanza la plataforma, usa los siguientes lineamientos:

com.android.*
- Se reserva para APEX de AOSP. No es único para ninguna empresa o dispositivo.
com.<companyname>.*
- Está reservado para una empresa. Puede usarse en varios dispositivos de esa empresa.
com.<companyname>.<devicename>.*
- Se reserva para APEX únicos para un dispositivo específico (o un subconjunto de dispositivos).

Administrador de APEX

El administrador de APEX (o apexd) es un proceso nativo independiente responsable de verificar, instalar y desinstalar archivos APEX. Este proceso se lanza y está listo con anticipación en la secuencia de inicio. Por lo general, los archivos APEX están preinstalados en el dispositivo en /system/apex. De forma predeterminada, el administrador de APEX usa estos paquetes si no hay actualizaciones disponibles.

La secuencia de actualización de un APEX usa la clase PackageManager y es la siguiente:

Un archivo APEX se descarga a través de una app de instalador de paquetes, ADB o cualquier otra fuente.
El administrador de paquetes inicia el procedimiento de instalación. Cuando reconoce que el archivo es un APEX, el administrador de paquetes transfiere el control al administrador de APEX.
El administrador de APEX verifica el archivo APEX.
Si se verifica el archivo APEX, la base de datos interna del administrador de APEX se actualizará para reflejar que el archivo APEX se activa en el siguiente inicio.
El solicitante de la instalación recibe una transmisión cuando se verifica correctamente el paquete.
Para continuar con la instalación, debes reiniciar el sistema.
En el siguiente inicio, se inicia el administrador de APEX, se lee la base de datos interna y se hace lo siguiente para cada archivo APEX que se muestra:
1. Verifica el archivo APEX.
2. Crea un dispositivo de bucle invertido a partir del archivo APEX.
3. Crea un dispositivo de bloques de asignador de dispositivos sobre el dispositivo de bucle invertido.
4. Activa el dispositivo de bloqueo del asignador de dispositivos en una ruta de acceso única (por ejemplo, /apex/name@ver).

Cuando se activan todos los archivos APEX que se enumeran en la base de datos interna, el administrador de APEX proporciona un servicio de Binder para que otros componentes del sistema consulten información sobre los archivos APEX instalados. Por ejemplo, los otros componentes del sistema pueden consultar la lista de archivos APEX instalados en el dispositivo o la ruta de acceso exacta en la que se activa un APEX específico para que se pueda acceder a los archivos.

Los archivos APEX son archivos APK.

Los archivos APEX son archivos APK válidos porque son archivos ZIP firmados (con el esquema de firma de APK) que contienen un archivo AndroidManifest.xml. Esto permite que los archivos APEX usen la infraestructura de los archivos APK, como una app de instalador de paquetes, la utilidad de firma y el administrador de paquetes.

El archivo AndroidManifest.xml dentro de un archivo APEX es mínimo y consta de los paquetes name, versionCode y los opcionales targetSdkVersion, minSdkVersion y maxSdkVersion para la segmentación detallada. Esta información permite que los archivos APEX se entreguen a través de canales existentes, como las apps de instaladores de paquetes y ADB.

Tipos de archivos compatibles

El formato APEX admite los siguientes tipos de archivos:

Bibliotecas compartidas nativas
Ejecutables nativos
Archivos JAR
Archivos de datos
Archivos de configuración

Eso no significa que APEX pueda actualizar todos esos tipos de archivos. La posibilidad de actualizar un tipo de archivo depende de la plataforma y de la estabilidad de las definiciones de las interfaces para los tipos de archivos.

Opciones de firma

Los archivos APEX se firman de dos maneras. Primero, el archivo apex_payload.img (específicamente, el descriptor de vbmeta agregado a apex_payload.img) se firma con una clave. Luego, se firma todo el APEX con el esquema de firma de APK v3. En este proceso, se usan dos claves diferentes.

En el lado del dispositivo, se instala una clave pública correspondiente a la clave privada que se usa para firmar el descriptor vbmeta. El administrador de APEX usa la clave pública para verificar los APEX que se solicitan instalar. Cada APEX debe firmarse con diferentes claves y se aplica tanto en el tiempo de compilación como durante el tiempo de ejecución.

APEX en particiones integradas

Los archivos APEX se pueden ubicar en particiones integradas, como /system. La partición ya está sobre dm-verity, por lo que los archivos APEX se activan directamente sobre el dispositivo de bucle invertido.

Si un APEX está presente en una partición integrada, este se puede actualizar proporcionando un paquete de APEX con el mismo nombre de paquete y un código de versión mayor o igual que el. El nuevo APEX se almacena en /data y, al igual que los APKs, la versión instalada recientemente oculta la versión que ya está presente en la partición integrada. Sin embargo, a diferencia de los APK, la versión de APEX instalada recientemente solo se activa después del reinicio.

Requisitos del kernel

Para admitir módulos de línea principal de APEX en un dispositivo Android, se requieren las siguientes funciones del kernel de Linux: el controlador de bucle invertido y dm-verity. El controlador de bucle invertido activa la imagen del sistema de archivos en un módulo APEX y dm-verity verifica el módulo APEX.

El rendimiento del controlador de bucle invertido y de dm-verity es importante para lograr un buen rendimiento del sistema cuando se usan módulos APEX.

Versiones de kernel compatibles

Los módulos de APEX de línea principal son compatibles con dispositivos que usan versiones de kernel 4.4 o posteriores. Los dispositivos nuevos que se lancen con Android 10 o versiones posteriores deben usar la versión 4.9 del kernel o una posterior para admitir módulos APEX.

Parches de kernel obligatorios

Los parches de kernel necesarios para admitir módulos APEX se incluyen en el árbol común de Android. Para que los parches admitan APEX, usa la versión más reciente del árbol común de Android.

Versión de kernel 4.4

Esta versión solo es compatible con dispositivos que se actualizan de Android 9 a Android 10 y que desean admitir módulos APEX. Para obtener los parches necesarios, se recomienda realizar una combinación descendente desde la rama android-4.4. La siguiente es una lista de los parches individuales obligatorios para la versión 4.4 del kernel.

UPSTREAM: bucle: agrega ioctl para cambiar el tamaño de bloque lógico (4.4).
BACKPORT: block/loop: set hw_sectors (4.4)
UPSTREAM: bucle: Se agregó LOOP_SET_BLOCK_SIZE en ioctl de compatibilidad (4.4).
ANDROID: mnt: Corrige next_descendent (4.4)
ANDROID: mnt: El reenganche debe propagarse a los esclavos de los esclavos (4.4).
ANDROID: mnt: Propagar volver a activar correctamente (4.4)
Se revierte "ANDROID: dm verity: add minimum prefetch size" (4.4).
UPSTREAM: Bucle: descartan las cachés si se cambian offset o block_size (4.4).

Versiones de kernel 4.9/4.14/4.19

Para obtener los parches necesarios para las versiones del kernel 4.9/4.14/4.19, realiza una combinación descendente desde la rama android-common.

Opciones de configuración del kernel requeridas

En la siguiente lista, se muestran los requisitos de configuración básica para admitir módulos de APEX que se introdujeron en Android 10. Los elementos con un asterisco (*) son requisitos existentes de Android 9 y versiones anteriores.

(*) CONFIG_AIO=Y # AIO support (for direct I/O on loop devices)
CONFIG_BLK_DEV_LOOP=Y # for loop device support
CONFIG_BLK_DEV_LOOP_MIN_COUNT=16 # pre-create 16 loop devices
(*) CONFIG_CRYPTO_SHA1=Y # SHA1 hash for DM-verity
(*) CONFIG_CRYPTO_SHA256=Y # SHA256 hash for DM-verity
CONFIG_DM_VERITY=Y # DM-verity support

Requisitos de los parámetros de la línea de comandos del kernel

Para admitir APEX, asegúrate de que los parámetros de línea de comandos del kernel cumplan con los siguientes requisitos:

NO se debe establecer loop.max_loop
loop.max_part debe ser mayor que 8

Compila un APEX

En esta sección, se describe cómo compilar un APEX con el sistema de compilación de Android. El siguiente es un ejemplo de Android.bp para un APEX llamado apex.test.

apex {
    name: "apex.test",
    manifest: "apex_manifest.json",
    file_contexts: "file_contexts",
    // libc.so and libcutils.so are included in the apex
    native_shared_libs: ["libc", "libcutils"],
    binaries: ["vold"],
    java_libs: ["core-all"],
    prebuilts: ["my_prebuilt"],
    compile_multilib: "both",
    key: "apex.test.key",
    certificate: "platform",
}

Ejemplo de apex_manifest.json:

{
  "name": "com.android.example.apex",
  "version": 1
}

Ejemplo de file_contexts:

(/.*)?           u:object_r:system_file:s0
/sub(/.*)?       u:object_r:sub_file:s0
/sub/file3       u:object_r:file3_file:s0

Tipos de archivos y ubicaciones en APEX

Tipo de archivo	Ubicación en APEX
Bibliotecas compartidas	`/lib` y `/lib64` (`/lib/arm` para el grupo traducido en x86)
Ejecutables	`/bin`
Bibliotecas Java	`/javalib`
Compilaciones previas	`/etc`

Dependencias transitivas

Los archivos APEX incluyen automáticamente dependencias transitivas de bibliotecas nativas compartidas o ejecutables. Por ejemplo, si libFoo depende de libBar, se incluyen las dos bibliotecas cuando solo libFoo aparece en la propiedad native_shared_libs.

Cómo controlar varias ABI

Instala la propiedad native_shared_libs para las interfaces binarias de la aplicación (ABI) principales y secundarias del dispositivo. Si un APEX se orienta a dispositivos con una sola ABI (es decir, solo 32 bits o solo 64 bits), solo se instalan las bibliotecas con la ABI correspondiente.

Instala la propiedad binaries solo para la ABI principal del dispositivo, como se describe a continuación:

Si el dispositivo es únicamente de 32 bits, únicamente se instala la variante de 32 bits del objeto binario.
Si el dispositivo es solo de 64 bits, solo se instala la variante de 64 bits del objeto binario.

first: Coincide con la ABI principal del dispositivo. Esta es la configuración predeterminada para los objetos binarios.
lib32: Coincide con la ABI de 32 bits del dispositivo, si es compatible.
lib64: Coincide con la ABI de 64 bits del dispositivo, que es compatible.
prefer32: Coincide con la ABI de 32 bits del dispositivo, si es compatible. Si la ABI de 32 bits no es compatible, coincide con la ABI de 64 bits.
both: Coincide con ambas ABI. Este es el valor predeterminado para native_shared_libraries.

Las propiedades java, libraries y prebuilts son independientes de la ABI.

Este ejemplo es para un dispositivo que admite 32/64 y no prefiere 32:

apex {
    // other properties are omitted
    native_shared_libs: ["libFoo"], // installed for 32 and 64
    binaries: ["exec1"], // installed for 64, but not for 32
    multilib: {
        first: {
            native_shared_libs: ["libBar"], // installed for 64, but not for 32
            binaries: ["exec2"], // same as binaries without multilib.first
        },
        both: {
            native_shared_libs: ["libBaz"], // same as native_shared_libs without multilib
            binaries: ["exec3"], // installed for 32 and 64
        },
        prefer32: {
            native_shared_libs: ["libX"], // installed for 32, but not for 64
        },
        lib64: {
            native_shared_libs: ["libY"], // installed for 64, but not for 32
        },
    },
}

Firma de vbmeta

Firma cada APEX con diferentes claves. Cuando se requiera una clave nueva, crea un par de claves pública/privada y crea un módulo apex_key. Usa la propiedad key para firmar el APEX con la clave. La clave pública se incluye automáticamente en APEX con el nombre avb_pubkey.

# create an rsa key pair
openssl genrsa -out foo.pem 4096

# extract the public key from the key pair
avbtool extract_public_key --key foo.pem --output foo.avbpubkey

# in Android.bp
apex_key {
    name: "apex.test.key",
    public_key: "foo.avbpubkey",
    private_key: "foo.pem",
}

En el ejemplo anterior, el nombre de la clave pública (foo) se convierte en el ID de la clave. El ID de la clave que se usa para firmar un APEX se escribe en ese archivo. Durante el tiempo de ejecución, apexd verifica el APEX con una clave pública con el mismo ID en el dispositivo.

Firma de APEX

Firma los APEX de la misma manera que firmas los APK. Firma los APEXes dos veces: una para el sistema de archivos en miniatura (archivo apex_payload.img) y otra para todo el archivo.

Para firmar un APEX a nivel de archivo, configura la propiedad certificate de una de estas tres maneras:

Sin definir: Si no se establece ningún valor, el APEX se firma con el certificado ubicado en PRODUCT_DEFAULT_DEV_CERTIFICATE. Si no se configura ninguna marca, la ruta predeterminada es build/target/product/security/testkey.
<name>: El APEX está firmado con el certificado <name> en el mismo directorio que PRODUCT_DEFAULT_DEV_CERTIFICATE.
:<name>: El APEX se firma con el certificado definido por el módulo de Soong llamado <name>. El módulo de certificado se puede definir de la siguiente manera.

android_app_certificate {
    name: "my_key_name",
    certificate: "dir/cert",
    // this will use dir/cert.x509.pem (the cert) and dir/cert.pk8 (the private key)
}

Cómo instalar un APEX

Para instalar un APEX, usa ADB.

adb install apex_file_name
adb reboot

Si supportsRebootlessUpdate se establece en true en apex_manifest.json y el APEX instalado actualmente no se usa (por ejemplo, se detuvieron los servicios que contiene), se puede instalar un APEX nuevo sin reiniciar con la marca --force-non-staged.

adb install --force-non-staged apex_file_name

Usa un archivo APEX

Después del reinicio, APEX se activa en el directorio /apex/<apex_name>@<version>. Se pueden activar varias versiones del mismo APEX al mismo tiempo. Entre las rutas de acceso de activación, la que corresponde a la versión más reciente se activa en /apex/<apex_name>.

Los clientes pueden usar la ruta de acceso activada por la vinculación para leer o ejecutar archivos desde APEX.

Por lo general, los APEX se usan de la siguiente manera:

Un OEM o un ODM precarga un APEX en /system/apex cuando se envía el dispositivo.
Se puede acceder a los archivos de APEX a través de la ruta de acceso /apex/<apex_name>/.
Cuando se instala una versión actualizada de APEX en /data/apex, la ruta de acceso apunta al nuevo APEX después del reinicio.

Actualiza un servicio con un APEX

Para actualizar un servicio con un APEX, sigue estos pasos:

Marca el servicio en la partición del sistema como actualizable. Agrega la opción updatable a la definición del servicio.

/system/etc/init/myservice.rc:

service myservice /system/bin/myservice
    class core
    user system
    ...
    updatable

Crea un archivo .rc nuevo para el servicio actualizado. Usa la opción override para redefinir el servicio existente.

/apex/my.apex/etc/init.rc:

service myservice /apex/my.apex/bin/myservice
    class core
    user system
    ...
    override

Las definiciones del servicio solo se pueden definir en el archivo .rc de un APEX. Los activadores de acciones no son compatibles con APEX.

Si un servicio marcado como actualizable se inicia antes de que se activen los APEX, el inicio se retrasa hasta que se complete la activación de esos archivos.

Configura el sistema para que admita actualizaciones de APEX

Configura la siguiente propiedad del sistema como true para admitir actualizaciones de archivos APEX.

<device.mk>:

PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += ro.apex.updatable=true

BoardConfig.mk:
TARGET_FLATTEN_APEX := false

o solo

<device.mk>:

$(call inherit-product, $(SRC_TARGET_DIR)/product/updatable_apex.mk)

APEX plano

En el caso de los dispositivos heredados, a veces es imposible o inviable actualizar el kernel anterior para que admita APEX por completo. Por ejemplo, es posible que el kernel se haya compilado sin CONFIG_BLK_DEV_LOOP=Y, lo que es fundamental para activar la imagen del sistema de archivos dentro de un APEX.

APEX plano es un APEX compilado especialmente que se puede activar en dispositivos con un kernel heredado. Los archivos en un APEX plano se instalan directamente en un directorio en la partición integrada. Por ejemplo, lib/libFoo.so en un my.apex de APEX aplanado se instala en /system/apex/my.apex/lib/libFoo.so.

La activación de un APEX plano no implica el uso del dispositivo de bucle. Todo el directorio /system/apex/my.apex está activado de forma directa mediante /apex/name@ver.

Los APEX aplanados no se pueden actualizar descargando versiones actualizadas de los APEX desde la red, ya que los APEX descargados no se pueden aplanar. Los APEX sin compactar se pueden actualizar solo a través de una OTA normal.

La configuración predeterminada es APEX aplanado. Esto significa que, de forma predeterminada, todos los APEX están aplanados, a menos que configures de forma explícita tu dispositivo para compilar APEX no aplanados que admitan actualizaciones de APEX (como se explicó anteriormente).

NO se admite la combinación de APEX planos y no aplanados en un dispositivo. Los APEX de un dispositivo deben estar todos aplanados o no aplanados. Esto es muy importante cuando se envían compilaciones previas de APEX firmadas previamente para proyectos como Mainline. Los APEX que no están prefirmados (es decir, que se compilan a partir de la fuente) también deben no compactarse y firmarse con las claves adecuadas. El dispositivo debe heredar de updatable_apex.mk, como se explica en Cómo actualizar un servicio con un APEX.

APEX comprimidos

Android 12 y las versiones posteriores incluyen compresión de APEX para reducir el impacto del almacenamiento de los paquetes de APEX actualizables. Después de que se instala una actualización de un APEX, si bien su versión preinstalada ya no se usa, sigue ocupando la misma cantidad de espacio. Ese espacio ocupado no estará disponible.

La compresión de APEX minimiza este impacto de almacenamiento mediante el uso de un conjunto muy comprimido de archivos de APEX en particiones de solo lectura (como la partición /system). Android 12 y versiones posteriores usan un algoritmo de compresión ZIP DEFLATE.

La compresión no proporciona optimización para lo siguiente:

APEX de arranque que se deben activar muy al principio de la secuencia de inicio.
APEX no actualizables. La compresión solo es beneficiosa si se instala una versión actualizada de un APEX en la partición /data. Una lista completa de los APEX actualizables está disponible en la página Componentes del sistema modular.
APEXes de bibliotecas compartidas dinámicas Como apexd siempre activa ambas versiones de estos APEX (preinstalados y actualizados), comprimirlos no agrega valor.

Formato de archivo APEX comprimido

Este es el formato de un archivo APEX comprimido.

El diagrama muestra el formato de un archivo APEX comprimido

Figura 2: Formato de archivo APEX comprimido

En el nivel superior, un archivo APEX comprimido es un archivo ZIP que contiene el archivo principal original desinflado con un nivel de compresión de 9 y con otros archivos almacenados sin comprimir.

Hay cuatro archivos que componen un archivo APEX:

original_apex: se redujo con un nivel de compresión de 9. Este es el archivo APEX original sin comprimir.
apex_manifest.pb: Solo se almacena
AndroidManifest.xml: solo almacenados
apex_pubkey: Solo se almacena

Los archivos apex_manifest.pb, AndroidManifest.xml y apex_pubkey son copias de sus archivos correspondientes en original_apex.

Cómo compilar APEX comprimido

El APEX comprimido se puede compilar con la herramienta apex_compression_tool.py que se encuentra en system/apex/tools.

Hay varios parámetros relacionados con la compresión de APEX disponibles en el sistema de compilación.

En Android.bp, la propiedad compressible controla si un archivo APEX se puede comprimir:

apex {
    name: "apex.test",
    manifest: "apex_manifest.json",
    file_contexts: "file_contexts",
    compressible: true,
}

Una marca de producto PRODUCT_COMPRESSED_APEX controla si una imagen del sistema compilada a partir de la fuente debe contener archivos APEX comprimidos.

Para la experimentación local, puedes forzar una compilación para que comprima los archivos APEX. Para ello, establece OVERRIDE_PRODUCT_COMPRESSED_APEX= en true.

Los archivos APEX comprimidos que genera el sistema de compilación tienen la extensión .capex. La extensión facilita la distinción entre las versiones comprimidas y sin comprimir de un archivo APEX.

Algoritmos de compresión compatibles

Android 12 solo admite la compresión de deflate-zip.

Cómo activar un archivo APEX comprimido durante el inicio

Antes de que se pueda activar un APEX comprimido, el archivo original_apex que contiene se descomprime en el directorio /data/apex/decompressed. El archivo APEX descomprimido resultante tiene un vínculo duro al directorio /data/apex/active.

Considera el siguiente ejemplo como ejemplo del proceso descrito anteriormente.

Considera /system/apex/com.android.foo.capex como un APEX comprimido que se está activando, con el código de versión 37.

El archivo original_apex dentro de /system/apex/com.android.foo.capex se descomprime en /data/apex/decompressed/com.android.foo@37.apex.
Se realiza restorecon /data/apex/decompressed/com.android.foo@37.apex para verificar que tenga una etiqueta SELinux correcta.
Las verificaciones de verificación se realizan en /data/apex/decompressed/com.android.foo@37.apex para garantizar su validez: apexd comprueba la clave pública incluida en /data/apex/decompressed/com.android.foo@37.apex para verificar que sea igual a la incluida en /system/apex/com.android.foo.capex.
El archivo /data/apex/decompressed/com.android.foo@37.apex está vinculado al directorio /data/apex/active/com.android.foo@37.apex.
La lógica de activación normal para archivos APEX sin comprimir se realiza en /data/apex/active/com.android.foo@37.apex.

Interacción con OTA

Los archivos APEX comprimidos tienen consecuencias en la entrega y aplicación OTA. Como una actualización inalámbrica puede contener un archivo APEX comprimido con un nivel de versión superior al activo en un dispositivo, se debe reservar cierta cantidad de espacio libre antes de que se reinicie el dispositivo para que se aplique una actualización inalámbrica.

Para admitir el sistema inalámbrico, apexd expone estas dos APIs de Binder:

calculateSizeForCompressedApex: Calcula el tamaño necesario para descomprimir archivos APEX en un paquete OTA. Esto se puede usar para verificar que un dispositivo tenga suficiente espacio antes de que se descargue una actualización OTA.
reserveSpaceForCompressedApex: Reserva espacio en el disco para que apexd lo use en el futuro a fin de descomprimir archivos APEX comprimidos dentro del paquete inalámbrico.

En el caso de una actualización inalámbrica A/B, apexd intenta la descompresión en segundo plano como parte de la rutina OTA posterior a la instalación. Si falla la descompresión, apexd realiza la descompresión durante el inicio que aplica la actualización inalámbrica.

Alternativas consideradas cuando se desarrolla APEX

A continuación, se incluyen algunas opciones que AOSP tuvo en cuenta para diseñar el formato de archivo APEX y las razones por las que se incluyeron o excluyeron.

Sistemas de administración de paquetes regulares

Las distribuciones de Linux tienen sistemas de administración de paquetes, como dpkg y rpm, que son potentes, maduros y sólidos. Sin embargo, no se adoptaron para APEX porque no pueden proteger los paquetes después de la instalación. La verificación solo se realiza cuando se instalan los paquetes. Los atacantes pueden romper la integridad de los paquetes instalados sin que se note. Esta es una regresión para Android en la que todos los componentes del sistema se almacenaban en sistemas de archivos de solo lectura cuya integridad está protegida por dm-verity para cada E/S. Cualquier manipulación de los componentes del sistema debe estar prohibida o ser detectable, de modo que el dispositivo pueda negarse a iniciarse si se vulnera.

dm-crypt para la integridad

Los archivos de un contenedor de APEX provienen de particiones integradas (por ejemplo, la partición /system) que están protegidas por dm-verity, en las que cualquier modificación en los archivos está prohibida incluso después de que se activan las particiones. Para proporcionar el mismo nivel de seguridad a los archivos, todos los archivos de un APEX se almacenan en una imagen del sistema de archivos que se vincula con un árbol de hash y un descriptor de vbmeta. Sin dm-verity, un APEX en la partición /data es vulnerable a modificaciones no deseadas que se realizan después de que se verifica e instala.

De hecho, la partición /data también está protegida por capas de encriptación, como dm-crypt. Si bien esto proporciona cierto nivel de protección contra la manipulación, su objetivo principal es la privacidad, no la integridad. Cuando un atacante obtiene acceso a la partición /data, no puede haber más protección, lo que, de nuevo, es una regresión en comparación con cada componente del sistema que se encuentra en la partición /system. El árbol de hash dentro de un archivo APEX junto con dm-verity proporciona el mismo nivel de protección de contenido.

Redirecciona las rutas de acceso de /system a /apex

Se puede acceder a los archivos de componentes del sistema empaquetados en un APEX a través de rutas nuevas, como /apex/<name>/lib/libfoo.so. Cuando los archivos formaban parte de la partición /system, eran accesibles a través de rutas como /system/lib/libfoo.so. Un cliente de un archivo APEX (otros archivos APEX o la plataforma) debe usar las nuevas rutas de acceso. Es posible que debas actualizar el código existente como resultado del cambio de la ruta de acceso.

Aunque una forma de evitar el cambio de ruta es superponer el contenido de un archivo APEX en la partición /system, el equipo de Android decidió no superponer archivos en la partición /system porque esto podría afectar el rendimiento a medida que aumentaba la cantidad de archivos superpuestos (posiblemente incluso apilados uno tras otro).

Otra opción era apropiarse de funciones de acceso a archivos como open, stat y readlink para que las rutas de acceso que comienzan con /system se redirigieran a sus rutas correspondientes en /apex. El equipo de Android descartó esta opción porque no es posible cambiar todas las funciones que aceptan rutas de acceso. Por ejemplo, algunas apps vinculan de forma estática Bionic, que implementa las funciones. En esos casos, esas apps no se redireccionan.