Android OTA 相关工具(二) 动态分区之 dmctl

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我在上一篇《Android OTA 相关工具(一) 虚拟 A/B 之 snapshotctl》中介绍了从虚拟 A/B 系统 (Android R)开始引入的 snapshot 调试工具 snapshotctl。

snapshotctl 本身可以做不少事情，比方说 dump 升级信息, map 和 unmap 各种虚拟分区等。

这一篇介绍动态分区调试工具 dmctl，配合 snapshotctl 工具，对各种 dm 开头的动态分区和虚拟分区进行调试更加方便。

为什么叫各种 ctl? 这里的 ctl 是 control 的简写，sanpshotctl 就是 snapshot control, 而 dmctl 就是 device mapper control。

因此，顾名思义，dmctl 就是用来操作控制 device mapper 设备的。Android 中用到的 device mapper 设备包括:

Linear，线性映射设备，将 super 设备上的各个区域映射为单独分区就使用 linear 设备
Snapshot，快照类设备，在虚拟 A/B 系统上引入了快照类设备包括:
- snapshot-origin 设备
- snapshot 设备
- snapshot-merge 设备
Verity，一致性设备，Android 打开启动时验证以后，使用 verity 设备来确保分区完整

更多关于 Android OTA 升级相关文章的列表和内容，请参考《Android OTA 升级系列专栏文章导读》

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本文基于 Android 代码版本: android-11.0.0_r21，但后续版本也大同小异

在线代码：http://aospxref.com/android-11.0.0_r21/

我其实在《Android 动态分区详解(二) 核心模块和相关工具介绍》已经展示过 dmctl 工具的简单用法了。

这一篇专门介绍 dmctl 工具。

1. dmctl 的帮助信息

dmctl 工具的功能很多，学习 dmctl 的入口就是查看其帮助信息。

console:/ # dmctl help
usage: dmctl <command> [command options]
       dmctl -f file
commands:
  create <dm-name> [-ro] <targets...>
  delete <dm-name>
  list <devices | targets> [-v]
  getpath <dm-name>
  getuuid <dm-name>
  info <dm-name>
  status <dm-name>
  resume <dm-name>
  suspend <dm-name>
  table <dm-name>
  help

-f file reads command and all parameters from named file

Target syntax:
  <target_type> <start_sector> <num_sectors> [target_data]
console:/ #

2. create 操作

通过 create 操作可以创建各种设备，目前的实现包括 zero, linear, verity, snapshot, snapshot-origin 等设备。

在使用 create 操作时，每一个设备都需要一组通用参数：

<target_type> <start_sector> <num_sectors>

这一组参数主要是指定目标设备的类型以及大小

除了通用参数外，对每一类 device mapper 设备，还需要提供相应的 <targets>参数，各设备详细的 <targets> 参数如下:

设备类型	Targets 参数
Zero	无
Linear	`<block_device> <sector>`
Android-verity	`<public-key-id> <block_device>`
Bow	`<block_devices>`
Snapshot-origin	`<block_devices>`
Snapshot	`<block_device> <block_device> <mode> <chunk_size>`
Snapshot-merge	`<block_device> <block_device> <chunk_size>`

<targets>参数主要是指定源设备信息，以及附加参数。

dmctl 的 <targets>参数对应于 dmsetup 工具的 --table 信息。在代码中，dmctl 将 <targets> 参数转换为 table 信息，传递给底层创建设备。

所以，一个完整的 dmctl create <dm-name> 的参数应该是这样:

# 通用参数格式
dmctl create <dm-name> <target_type> <start_sector> <num_sectors> <targets>

# Zero
dmctl create <dm-name> zero <start_sector> <num_sectors>

# Linear
dmctl create <dm-name> linear <start_sector> <num_sectors> <block_device> <sector>

# Android-verity
dmctl create <dm-name> android-verity <start_sector> <num_sectors> <public-key-id> <block_device>

# Bow
dmctl create <dm-name> bow <start_sector> <num_sectors> <block_devices>

# Snapshot-origin
dmctl create <dm-name> snapshot-origin <start_sector> <num_sectors> <block_devices>

# Snapshot
dmctl create <dm-name> snapshot <start_sector> <num_sectors> <block_device> <block_device> <mode> <chunk_size>

# Snapshot-merge
dmctl create <dm-name> snapshot <start_sector> <num_sectors> <block_device> <block_device> <chunk_size>

device mapper 设备基于最小的单位 sector 进行操作，sector 的大小可以配置，但通常都是默认的 512 bytes。

有些 device mapper 设备基于 chunk 进行操作，这里的 chunk 是比 sector 大的数据块。

例如快照设备基于 chunk 进行操作，其大小在创建 snapshot 时通过 chunksize 设置。

比如设置 chunksize = 8，表明 1 个 chunk 由 8 个 sector 构成，因此 1 x chunk = 8 x sector = 4KB。

snapshot 驱动中默认的 chunksize 为 32，对应 chunk 大小为 16KB。

Zero

代码里面说支持创建 zero 类型的设备，但是当我尝试创建时，提示失败，原因是"unknow target type":

console:/ # dmctl create dm-rocky-zero zero 0 2048
[ 1031.230156] device-mapper: table: 252:5: zero: unknown target type
dmctl E 10-11 17:26:57  3840  3840 dm.cpp:262] DM_TABLE_LOAD failed: Invalid argument
Failed to create device-mapper device with name: dm-rocky-zero

这个 zero 类型的设备类似系统自带的 /dev/zero，用于产生 0 的 device mapper 虚拟块设备，很少用到。

Linear

将在 super 设备内的 2048 sector 开始的 2466912 个 sector 映射为 dm-rocky 设备。

# 使用 dmctl create 创建虚拟设备 dm-rocky
# 映射信息: "linear 0 2466912 /dev/block/by-name/super 2048"
console:/ # dmctl create dm-rocky linear 0 2466912 /dev/block/by-name/super 2048
console:/ # ls -lh /dev/block/mapper/
total 0
drwxr-xr-x 2 root root 200 2022-04-02 15:55 by-uuid
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2022-04-02 15:55 dm-rocky -> /dev/block/dm-7
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2015-01-01 08:00 system-verity -> /dev/block/dm-3
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2015-01-01 08:00 system_a -> /dev/block/dm-0
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2015-01-01 08:00 userdata -> /dev/block/dm-6
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2015-01-01 08:00 vendor-verity -> /dev/block/dm-4
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2015-01-01 08:00 vendor_a -> /dev/block/dm-1
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2015-01-01 08:00 vendor_dlkm-verity -> /dev/block/dm-5
lrwxrwxrwx 1 root root  15 2015-01-01 08:00 vendor_dlkm_a -> /dev/block/dm-2

console:/ # dmctl table dm-rocky
Targets in the device-mapper table for dm-rocky:
0-2466912: linear, 259:3 2048

# 查看 system_a 的映射表
console:/ # dmctl table system_a
Targets in the device-mapper table for system_a:
0-2466912: linear, 259:3 2048

# 查看当前系统中的所有 device mapper 设备
console:/ # dmctl list devices
Available Device Mapper Devices:
userdata             : 252:4
system_a             : 252:0
vendor-verity        : 252:3
vendor_a             : 252:1
system-verity        : 252:2
dm-rocky             : 252:5

从上面看到，dm-rocky 和现在 system_a 分区的映射信息是一样的，此时系统将映射给 system_a 分区的部分又再次映射为新的分区设备 /dev/block/by-name/dm-rocky。

Snapshot，Snapshot-origin 和 Snapshot-merge

创建 snapshot, snapshot-origin 和 snapshot-merge 的操作相对复杂，这里暂时不再详细列出来，后续考虑增加。

更多关于快照原理和操作的文章，请参考我介绍快照原理和实践的两篇文章：

Linux 快照 (snapshot) 原理与实践(一) 快照基本原理
- 链接：https://blog.csdn.net/guyongqiangx/article/details/128494795
Linux 快照 (snapshot) 原理与实践(二) 快照功能实践
- 链接：https://blog.csdn.net/guyongqiangx/article/details/128496471

关于 dmctl create 创建各种 device mapper 设备的示例，实际使用较少，后续陆续补充完善。

3. list 操作

使用 dmctl list 列举当前系统的所有 device mapper 设备：

console:/ # dmctl list devices
Available Device Mapper Devices:
userdata             : 252:6
vendor_dlkm-verity   : 252:5
system_a             : 252:0
vendor-verity        : 252:4
vendor_dlkm_a        : 252:2
vendor_a             : 252:1
system-verity        : 252:3

如果希望查看更多的详细信息，可以使用 -v 选项:

console:/ # dmctl list devices -v
Available Device Mapper Devices:
userdata             : 252:4
  target#1: 0-11534336: default-key, aes-xts-plain64 - 0 259:4 0 3 allow_discards sector_size:4096 iv_large_sectors
system_a             : 252:0
  target#1: 0-2466912: linear, 259:3 2048
vendor-verity        : 252:3
  target#1: 0-154592: verity, 1 252:1 252:1 4096 4096 19324 19324 sha1 758e924ff5378790707d7a890e656611a281e6ca 26cd8465eda1b97b94af4a2f95786b73cf61c777 10 restart_on_corruption ignore_zero_blocks use_fec_from_device 252:1 fec_blocks 19478 fec_start 19478 fec_roots 2
vendor_a             : 252:1
  target#1: 0-157240: linear, 259:3 2469888
system-verity        : 252:2
  target#1: 0-2427824: verity, 1 252:0 252:0 4096 4096 303478 303478 sha1 de3446b6b2b4e86e9b941df4f7714824e4a60e29 21f2e10d1358ed8ac32df838ba446c3fe6bf883a 10 restart_on_corruption ignore_zero_blocks use_fec_from_device 252:0 fec_blocks 305869 fec_start 305869 fec_roots 2
console:/ #

当 -v 选项以后，不仅可以列举所有的 device mapper 设备，还能显示设备详细的映射信息。

4. suspend 和 resume 操作

使用 dmctl suspend 操作暂停对指定 device mapper 设备新的 I/O 操作，已经在进行中的 I/O 操作不受影响。

console:/ # dmctl info system_a
device        : system_a
active        : true
access        : ro 
activeTable   : true
inactiveTable : false
bufferFull    : false
console:/ # 
console:/ # 
console:/ # dmctl suspend system_a
console:/ # dmctl info system_a
device        : system_a
active        : false
access        : ro 
activeTable   : true
inactiveTable : false
bufferFull    : false
console:/ #

从上面的操作可见，

在 dmctl suspend 操作之前，通过 dmctl info system_a 看到的 active 状态为 true；

在 dmctl suspend 操作之后，通过 dmctl info system_a 看到的 active 状态为 false;

使用 dmctl resume 操作恢复对指定 device mapper 设备(已经 suspend 暂停的设备)的 I/O 操作。

console:/ # dmctl resume system_a
console:/ # dmctl info system_a
device        : system_a
active        : true
access        : ro 
activeTable   : true
inactiveTable : false
bufferFull    : false

在 dmctl resume 之后，通过 dmctl info system_a 看到的 active 状态恢复为 true;

5. delete 操作

使用 dmctl delete 删除指定名称的 device mapper 设备:

# 查看当前所有的 device mapper 设备
console:/ # dmctl list devices
Available Device Mapper Devices:
userdata             : 252:4
system_a             : 252:0
vendor-verity        : 252:3
vendor_a             : 252:1
system-verity        : 252:2
dm-rocky             : 252:5

# 删除名为 dm-rocky 的设备
console:/ # dmctl delete dm-rocky

# 再次查看设备列表时，已经没有 dm-rocky 设备了
console:/ # dmctl list devices
Available Device Mapper Devices:
userdata             : 252:4
system_a             : 252:0
vendor-verity        : 252:3
vendor_a             : 252:1
system-verity        : 252:2

6. getpath 操作

使用 dmctl getpath 查看 system_a 分区的路径。

console:/ # dmctl getpath system_a
/dev/block/dm-0

7. getuuid 操作

使用 dmctl getuuid 获取分区 system_a 的 UUID:

console:/ # dmctl getuuid system_a
a8f76dd5-278d-4800-973a-0c9fc8607ff2

8. info 操作

使用 dmctl info 查看 system_a 分区的信息:

console:/ # dmctl info system_a
device        : system_a
active        : true
access        : ro 
activeTable   : true
inactiveTable : false
bufferFull    : false

9. status 操作

使用 dmctl status 查看 system_a 分区的状态:

console:/ # dmctl status system_a
Targets in the device-mapper table for system_a:
0-2498104: linear

10. table 操作

使用 dmctl table 查看 system_a 分区的映射信息:

console:/ # dmctl table system_a
Targets in the device-mapper table for system_a:
0-2498104: linear, 259:3 2048

11. 其它

到目前为止，我写过 Android OTA 升级相关的话题包括：

基础入门：《Android A/B 系统》系列
核心模块：《Android Update Engine 分析》系列
动态分区：《Android 动态分区》系列
虚拟 A/B：《Android 虚拟 A/B 分区》系列
升级工具：《Android OTA 相关工具》系列

更多这些关于 Android OTA 升级相关文章的内容，请参考《Android OTA 升级系列专栏文章导读》。

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