一、系统更新update.zip包的两种方式
1. 制作一个update.zip升级包用于升级系统。Android在升级系统时获得update.zip包的方式有两种。一种是离线升级，即手动拷贝升级包到SD卡（或NAND）中，通过settings-->Aboutphone-->SystemUpdate-->选择从SD卡升级。另一种是在线升级，即OTA Install(over the air)。用户通过在线下载升级包到本地，然后更新。这种方式下的update.zip包一般被下载到系统的/CACHE分区下。
2. 无论将升级包放在什么位置，在使用update.zip更新时都会重启并进入Recovery模式，然后启动recovery服务（/sbin/recovery）来安装update.zip包。
二、Android系统中三种启动模式
Android系统启动后可能会进入的几种工作模式：
由上图可知Android系统启动后可能进入的模式有以下几种：
(一) MAGIC KEY（组合键）：
即用户在启动后通过按下组合键，进入不同的工作模式，具体有两种：
1、camera + power：若用户在启动刚开始按了camera+power组合键则会进入bootloader模式，并可进一步进入fastboot（快速刷机模式）。
2、home +power ：若用户在启动刚开始按了home+power组合键，系统会直接进入Recovery模式。以这种方式进入Recovery模式时系统会进入一个简单的UI（使用了minui）界面，用来提示用户进一步操作。在开发板中提供了一下几种选项操作：
若启动过程中用户没有按下任何组合键，bootloader会读取位于MISC分区的启动控制信息块BCB（BootloaderControl Block）。它是一个结构体，存放着启动命令command。根据不同的命令，系统又可以进入三种不同的启动模式。我们先看一下这个结构体的定义。
/bootable/recovery/bootloader_message/include/bootloader_message/bootloader_message.h
};
“恢复”字段以前是1024字节。它只用于存储恢复命令行，因此768字节应该足够。我们保留256个字节来存储阶段字符串（用于多级包）和将来可能的扩展。整个bootloader_message结构等于2048字节
1. command=="boot-recovery"时，系统会进入Recovery模式。Recovery服务会具体根据/cache/recovery/command中的命令执行相应的操作（例如，升级update.zip或擦除cache，data等）。
2. command=="update-radia"或"update-hboot"时，系统会进入更新firmware（更新bootloader），具体由bootloader完成。
3. command为空时，即没有任何命令，系统会进入正常的启动，最后进入主系统（mainsystem）。这种是最通常的启动流程。
Android系统不同的启动模式的进入是在不同的情形下触发的，从SD卡中升级我们的update.zip时会进入Recovery模式是其中一种，其他的比如：系统崩溃，或则在命令行输入启动命令式也会进入Recovery或其他的启动模式
三、Recovery模式
3.1 Recovery模式中的三个部分
Recovery的工作需要整个软件平台的配合，从通信架构上来看，主要有三个部分。①MainSystem：即上面提到的正常启动模式（BCB中无命令），是用boot.img启动的系统，Android的正常工作模式。更新时，在这种模式中我们的上层操作就是使用OTA或则从SD卡中升级update.zip包。在重启进入Recovery模式之前，会向BCB中写入命令，以便在重启后告诉bootloader进入Recovery模式。
②Recovery：系统进入Recovery模式后会装载Recovery分区，该分区包含recovery.img（同boot.img相同，包含了标准的内核和根文件系统）。进入该模式后主要是运行Recovery服务（/sbin/recovery）来做相应的操作（重启、升级update.zip、擦除cache分区等）。
③Bootloader：除了正常的加载启动系统之外，还会通过读取MISC分区（BCB）获得来至Main system和Recovery的消息。
3.2 Recovery模式中的两个通信接口
在Recovery服务中上述的三个实体之间的通信是必不可少的，他们相互之间又有以下两个通信接口。
(一)通过CACHE分区中的三个文件：
Recovery通过/cache/recovery/目录下的三个文件与mian system通信。具体如下
①/cache/recovery/command：这个文件保存着Main system传给Recovery的命令行，每一行就是一条命令，支持一下几种的组合。
--send_intent=anystring //write the text out to recovery/intent 在Recovery结束时在finish_recovery函数中将定义的intent字符串作为参数传进来，并写入到/cache/recovery/intent中
--update_package=root:path //verify install an OTA package file Main system将这条命令写入时,代表系统需要升级，在进入Recovery模式后，将该文件中的命令读取并写入BCB中，然后进行相应的更新update.zip包的操作。
--wipe_data //erase userdata(and cache),then reboot。擦除用户数据。擦除data分区时必须要擦除cache分区。
--wipe_cache //wipe cache(butnot user data),then reboot。擦除cache分区。
②/cache/recovery/log：Recovery模式在工作中的log打印。在recovery服务运行过程中，stdout以及stderr会重定位到/tmp/recovery.log在recovery退出之前会将其转存到/cache/recovery/log中，供查看。
③/cache/recovery/intent：Recovery传递给Main system的信息。作用不详。
(二)通过BCB（Bootloader Control Block)：
BCB是bootloader与Recovery的通信接口，也是Bootloader与Main system之间的通信接口。存储在flash中的MISC分区，占用三个page，其本身就是一个结构体，具体成员以及各成员含义如下：
struct bootloader_message{
char command[32];
char status[32];
char recovery[1024];
};
①command成员：其可能的取值在上文已经分析过了，即当想要在重启进入Recovery模式时，会更新这个成员的值。另外在成功更新后结束Recovery时，会清除这个成员的值，防止重启时再次进入Recovery模式。
②status：在完成相应的更新后，Bootloader会将执行结果写入到这个字段。
③recovery：可被Main System写入，也可被Recovery服务程序写入。该文件的内容格式为：
“recovery\n
<recovery command>\n
<recovery command>”
该文件存储的就是一个字符串，必须以recovery\n开头，否则这个字段的所有内容域会被忽略。“recovery\n”之后的部分，是/cache/recovery/command支持的命令。可以将其理解为Recovery操作过程中对命令操作的备份。Recovery对其操作的过程为：先读取BCB然后读取/cache/recovery/command，然后将二者重新写回BCB，这样在进入Main system之前，确保操作被执行。在操作之后进入Main system之前，Recovery又会清空BCB的command域和recovery域，这样确保重启后不再进入Recovery模式。
3.3 如何从Main System重启并进入Recovery模式
以上三个部分是怎样进行通信的：
从Main System如何进入Recovery模式。先从Main System开始看，当在Main System使用update.zip包进行升级时，系统会重启并进入Recovery模式。在系统重启之前，Main System定会向BCB中的command域写入boot-recovery(粉红色线)，用来告知Bootloader重启后进入recovery模式。重启进入Recovery模式后Bootloader会从/cache/recovery/command中读取值并放入到BCB的recovery域。而Main System在重启之前肯定会向/cache/recovery/command中写入Recovery将要进行的操作命令。
update.zip包来源有两种，一个是OTA在线下载（一般下载到/CACHE分区），一个是手动拷贝到SD卡中。不论是哪种方式获得update.zip包，在进入Recovery模式前，都未对这个zip包做处理。只是在重启之前将zip包的路径告诉了Recovery服务（通过将--update_package=CACHE:some_filename.zip或--update_package=SDCARD:update.zip命令写入到/cache/recovery/command中）。假设update.zip包已经制作好并拷贝到了SD卡中，并以Settings-->AboutPhone-->SystemUpdate-->Installed From SDCARD方式升级。
四、OTA升级流程
4.1 从System Update到Reboot
当依次选择Settings-->About Phone-->SystemUpdate-->Installed From SDCARD后会弹出一个对话框，提示已有update.zip包是否现在更新，对话框的源码是SystemUpdateInstallDialog.java。
①在mNowButton按钮的监听事件里，会调用mService.rebootAndUpdate（new File(mFile)）。这个mService就是SystemUpdateService的实例。这 个类所在的源码文件是SystemUpdateService.java。这个函数的参数是一个文件。就是update.zip包。
②mFile的值：在SystemUpdateInstallDialog.java中的ServiceConnection中mFile的值有两个来源。
来源一：
mFile的一个来源是这个是否立即更新提示框接受的上一个Activity以“file”标记传来的值。这个Activity就是SystemUpdate.java。它是一个PreferenceActivity类型的。在其onPreferenceChange函数中定义了向下一个Activity传送的值，这个值是根据不同的选择而定的。如果在之前选择了从SD卡安装，则这个传下去的“file”值为“/sdcard/update.zip”。如果选择了从NAND安装，则对应的值为“/nand/update.zip”。
来源二：
另个一来源是从mService.getInstallFile()获得。进一步跟踪就可发现上面这个函数获得的值就是“/cache”+ mUpdateFileURL.getFile();这就是OTA在线下载后对应的文件路径。不论参数mFile的来源如何，可以发现在mNowButton按钮的监听事件里是将整个文件，也就是我们的update.zip包作为参数往rebootAndUpdate（）中传递的。
③rebootAndUpdate:在这个函数中Main System做了重启前的准备。继续跟踪下去会发现，在SystemUpdateService.java中的rebootAndUpdate函数中新建了一个线程，在这个线程中最后调用的就是RecoverySystem.installPackage(mContext,mFile)，update.zip包也被传递进来了。
④RecoverySystem类：RecoverySystem类的源码所在文件路径为：gingerbread0919/frameworks/base/core/java/android/os/RecoverySystem.java。我们关心的是installPackage(Context context,FilepackageFile)函数。这个函数首先根据我们传过来的包文件，获取这个包文件的绝对路径filename。然后将其拼成arg=“--update_package=”+filename。它最终会被写入到BCB中。这个就是重启进入Recovery模式后，Recovery服务要进行的操作。它被传递到函数bootCommand(context,arg)。
⑤bootCommand()：在这个函数中才是Main System在重启前真正做的准备。主要做了以下事情，首先创建/cache/recovery/目录，删除这个目录下的command和log（可能不存在）文件在sqlite数据库中的备份。然后将上面④步中的arg命令写入到/cache/recovery/command文件中。下一步就是真正重启了。接下来看一下在重启函数reboot中所做的事情。
⑥pm.reboot()：重启之前先获得了PowerManager（电源管理）并进一步获得其系统服务。然后调用了pm.reboot(“recovery”)函数。他就是/bionic/libc/bionic/reboot.cpp中的reboot函数。这个函数实际上是一个系统调用，即__reboot(LINUX_REBOOT_MAGIC1,LINUX_REBOOT_MAGIC2,mode,NULL);从这个函数我们可以看出前两个参数就代表了我们的组合键，mode就是我们传过来的“recovery”。再进一步跟踪就到了汇编代码了，我们无法直接查看它的具体实现细节。但可以肯定的是这个函数只将“recovery”参数传递过去了，之后将“boot-recovery”写入到了MISC分区的BCB数据块的command域中。这样在重启之后Bootloader才知道要进入Recovery模式。
在这里我们无法肯定Main System在重启之前对BCB的recovery域是否进行了操作。其实在重启前是否更新BCB的recovery域是不重要的，因为进入Recovery服务后，Recovery会自动去/cache/recovery/command中读取要进行的操作然后写入到BCB的recovery域中。
至此，Main System就开始重启并进入Recovery模式。在这之前Main System做的最实质的就是两件事，
一 、是将“boot-recovery”写入BCB的command域，
二、是将--update_package=/cache/update.zip”或则“--update_package=/sdcard/update.zip”写入/cache/recovery/command文件中。
从Bootloader开始如果没有组合键按下，就从MISC分区读取BCB块的command域（在主系统时已经将“boot-recovery”写入）。然后就以Recovery模式开始启动。与正常启动不同的是Recovery模式下加载的镜像是recovery.img。这个镜像同boot.img类似，也包含了标准的内核和根文件系统。其后就与正常的启动系统类似，也是启动内核，然后启动文件系统。在进入文件系统后会执行/init，init的配置文件就是/init.rc。这个配置文件来自/bootable/recovery/etc/init.rc。这个文件做的事情很简单：
①设置环境变量。
②建立etc连接。
③新建目录，备用。
④挂载/tmp为内存文件系统tmpfs
⑤启动recovery（/sbin/recovery）服务。
⑥启动adbd服务(用于调试)。
这里最重要的就是当然就recovery服务了。在Recovery服务中将要完成升级工作。
4.3 Recovery服务流程细节
Recovery服务毫无疑问是Recovery启动模式中最核心的部分。它完成Recovery模式所有的工作。Recovery程序对应的源码文件位于：/bootable/recovery/recovery.cpp。
一、 Recovery的三类服务：
Recovery的服务内容主要有三类：
①FACTORY RESET，恢复出厂设置。
②OTA INSTALL，即update.zip包升级。
③ENCRYPTED FILE SYSTEM ENABLE/DISABLE，使能/关闭加密文件系统。
二、Recovery服务的通用流程：
以OTAINSTALL的流程为例具体分析。并从相关函数的调用过程图:
顺着流程图分析，从recovery.cpp的main函数开始：
1. ui_init()：Recovery服务使用了一个基于framebuffer的简单ui（miniui）系统。这个函数对其进行了简单的初始化。在Recovery服务的过程中主要用于显示一个背景图片（正在安装或安装失败）和一个进度条（用于显示进度）。另外还启动了两个线程，一个用于处理进度条的显示（progress_thread），另一个用于响应用户的按键（input_thread）。
2. get_arg()：这个函数主要做了上图中get_arg()往右往下直到parse arg/v的工作。
①get_bootloader_message()：主要工作是根据分区的文件格式类型（mtd或emmc）从MISC分区中读取BCB数据块到一个临时的变量中。
②然后开始判断Recovery服务是否有带命令行的参数（/sbin/recovery，根据现有的逻辑是没有的），若没有就从BCB中读取recovery域。如果读取失败则从/cache/recovery/command中读取然后。这样这个BCB的临时变量中的recovery域就被更新了。在将这个BCB的临时变量写回真实的BCB之前，又更新的这个BCB临时变量的command域为“boot-recovery”。这样做的目的是如果在升级失败（比如升级还未结束就断电了）时，系统在重启之后还会进入Recovery模式，直到升级完成。
③在这个BCB临时变量的各个域都更新完成后使用set_bootloader_message()写回到真正的BCB块中。
3. parserargc/argv：解析获得参数。注册所解析的命令（register_update_command）
4. if(update_package)：判断update_package是否有值，若有就表示需要升级更新包，此时就会调用install_package()（即图中红色的第二个阶段）。在这一步中将要完成安装实际的升级包。这是最为复杂，也是升级update.zip包最为核心的部分。
5. if(wipe_data/wipe_cache)：这一步判断实际是两步，在源码中是先判断是否擦除data分区（用户数据部分）的，然后再判断是否擦除cache分区。值得注意的是在擦除data分区的时候必须连带擦除cache分区。在只擦除cache分区的情形下可以不擦除data分区。
6. maybe_install_firmware_update()：如果升级包中包含/radio/hboot firmware的更新，则会调用这个函数。
①先向BCB中写入“boot-recovery”和“—wipe_cache”之后将cache分区格式化，然后将firmware image 写入原始的cache分区中。
②将命令“update-radio/hboot”和“—wipe_cache”写入BCB中，然后开始重新安装firmware并刷新firmware。
③之后又会进入图示中的末尾，即finish_recovery()。
7. prompt_and_wait()：这个函数是在一个判断中被调用的。其意义是如果安装失败（update.zip包错误或验证签名失败），则等待用户的输入处理（如通过组合键reboot等）。
8. finish_recovery()：这是Recovery关闭并进入Main System的必经之路。其大体流程如下：
① 将intent（字符串）的内容作为参数传进finish_recovery中。如果有intent需要告知Main System，则将其写入/cache/recovery/intent中。
② 将内存文件系统中的Recovery服务的日志（/tmp/recovery.log）拷贝到cache（/cache/recovery/log）分区中，以便告知重启后的Main System发生过什么。
③ 擦除MISC分区中的BCB数据块的内容，以便系统重启后不在进入Recovery模式而是进入更新后的主系统。
④ 删除/cache/recovery/command文件。这一步也是很重要的，因为重启后Bootloader会自动检索这个文件，如果未删除的话又会进入Recovery模式。
9. reboot()：这是一个系统调用。在这一步Recovery完成其服务重启并进入Main System。这次重启和在主系统中重启进入Recovery模式调用的函数是一样的，但是其方向是不一样的。所以参数也就不一样。查看源码发现，其重启模式是RB_AUTOBOOT。这是一个系统的宏。
三、 Recovery服务的核心install_package（升级update.zip特有）
和Recovery服务中的wipe_data、wipe_cache不同，install_package()是升级update.zip特有的一部分，也是最核心的部分。
这一部分的源码文件位于：/bootable/recovery/install.cpp。
流程：
①ensure_path_mount()：先判断所传的update.zip包路径所在的分区是否已经挂载。如果没有则先挂载。
②load_keys()：加载公钥源文件，路径位于/res/keys。这个文件在Recovery镜像的根文件系统中。
③verify_file()：对升级包update.zip包进行签名验证。
④mzOpenZipArchive()：打开升级包，并将相关的信息拷贝到一个临时的ZipArchinve变量
⑤try_update_binary()：在这个函数中才是对update.zip升级的地方。这个函数一开始先根据上一步获得的zip包信息，以及升级包的绝对路径将update_binary文件拷贝到内存文件系统的/tmp/update_binary中。以便后面使用。
⑥pipe()：创建管道，用于下面的子进程和父进程之间的通信。
⑦fork()：创建子进程。其中的子进程主要负责执行binary（execv(binary,args)，即执行安装命令脚本），父进程负责接受子进程发送的命令去更新ui显示（显示当前的进度）。子父进程间通信依靠管道。
⑧其中，在创建子进程后，父进程有两个作用。一是通过管道接受子进程发送的命令来更新UI显示。二是等待子进程退出并返回INSTALL SUCCESS。其中子进程在解析执行安装脚本的同时所发送的命令有以下几种：
progress <frac> <secs>：根据第二个参数secs（秒）来设置进度条。
set_progress <frac>：直接设置进度条，frac取值在0.0到0.1之间。
firmware<”hboot”|”radio”><filename>：升级firmware时使用，在API V3中不再使用。
ui_print <string>：在屏幕上显示字符串，即打印更新过程。
execv(binary,args)的作用就是去执行binary程序，这个程序的实质就是去解析update.zip包中的updater-script脚本中的命令并执行。由此，Recovery服务就进入了实际安装update.zip包的过程。
四、update_binary的执行过程
Recovery服务在做这一部分工作的时候是先将包中update-binary拷贝到内存文件系统中的/tmp/update_binary，然后再执行的。update_binary程序的源码位于/bootable/recovery/updater/updater.cpp：执行过程：
①函数参数以及版本的检查：当前updater binary API所支持的版本号有1，2，3这三个。
②获取管道并打开：在执行此程序的过程中向该管道写入命令，用于通知其父进程根据命令去更新UI显示。
③读取updater-script脚本：从update.zip包中将updater-script脚本读到一块动态内存中，供后面执行。
④Configure edify’s functions：注册脚本中的语句处理函数，即识别脚本中命令的函数。主要有以下几类
RegisterBuiltins()：注册程序中控制流程的语句，如ifelse、assert、abort、stdout等。
RegisterInstallFunctions()：实际安装过程中安装所需的功能函数，比如mount、format、set_progress、set_perm等等。
RegisterDeviceExtensions()：与设备相关的额外添加項，在源码中并没有任何实现。
FinishRegistration()：结束注册
⑤Parsethe script：调用yy*库函数解析脚本，并将解析后的内容存放到一个Expr类型的python类中。主要函数是yy_scan_string()和yyparse()。
⑥执行脚本：核心函数是Evaluate（），它会调用其他的callback函数，而这些callback函数又会去调用Evaluate去解析不同的脚本片段，从而实现一个简单的脚本解释器。
⑦错误信息提示：最后就是根据Evaluate（）执行后的返回值，给出一些打印信息。
这一执行过程非常简单，最主要的函数就是Evaluate。它负责最终执行解析的脚本命令。而安装过程中的命令就是updater-script。
五、update-script脚本
一、update-script脚本语法简介：
1.assert(condition)：如果condition参数的计算结果为False，则停止脚本执行，否则继续执行脚本。2.show_progress(frac,sec)：frac表示进度完成的数值，sec表示整个过程的总秒数。主要用与显示UI上的进度条。
3.format(fs_type,partition_type,location)：fs_type，文件系统类型，取值一般为“yaffs2”或“ext4”。Partition_type，分区类型，一般取值为“MTD”或则“EMMC”。主要用于格式化为指定的文件系统。事例如下：format（”yaffs2”,”MTD”,”system”）。
4.mount(fs_type,partition_type,location,mount_point)：前两个参数同上，location要挂载的设备，mount_point挂载点。作用：挂载一个文件系统到指定的挂载点。
5.package_extract_dir(src_path,destination_path)：src_path，要提取的目录，destination_path目标目录。作用：从升级包内，提取目录到指定的位置。示例：package_extract_dir(“system”,”/system”)。
6.symlink(target,src1,src2,……,srcN)：target，字符串类型，是符号连接的目标。SrcX代表要创建的符号连接的目标点。示例：symlink(“toolbox”,”/system/bin/ps”),建立指向toolbox符号连接/system/bin/ps，值得注意的是，在建立新的符号连接之前，要断开已经存在的符号连接。
7.set_perm(uid,gid,mode,file1,file2,……,fileN)：作用是设置单个文件或则一系列文件的权限，最少要指定一个文件。
8.set_perm_recursive(uid,gid,mode,dir1,dir2,……,dirN)：作用同上，但是这里同时改变的是一个或多个目录及其文件的权限。
9.package_extract_file(srcfile_path,desfile_paht)：srcfile_path，要提取的文件，desfile_path，提取文件的目标位置。示例：package_extract_file(“boot.img”,”/tmp/boot.img”)将升级包中的boot.img文件拷贝到内存文件系统的/tmp下。
10.write_raw_image(src-image,partition)：src-image源镜像文件，partition，目标分区。作用：将镜像写入目标分区。示例：write_raw_image(“/tmp/boot.img”,”boot”)将boot.img镜像写入到系统的boot分区。
11.getprop(key)：通过指定key的值来获取对应的属性信息。示例：getprop(“ro.product.device”)获取ro.product.device的属性值。
二、updater-script脚本执行流程分析：
make otapackage生成的升级脚本的执行过程：
①比较时间戳：如果升级包较旧则终止脚本的执行。
②匹配设备信息：如果和当前的设备信息不一致，则停止脚本的执行。
③显示进度条：如果以上两步匹配则开始显示升级进度条。
④格式化system分区并挂载。
⑤提取包中的recovery以及system目录下的内容到系统的/system下。
⑥为/system/bin/下的命令文件建立符号连接。
⑦设置/system/下目录以及文件的属性。
⑧将包中的boot.img提取到/tmp/boot.img。
⑨将/tmp/boot.img镜像文件写入到boot分区。
⑩完成后卸载/system。
以上就是updater-script脚本中的语法，及其执行的具体过程。通过分析其执行流程，我们可以发现在执行过程中，并未将升级包另外解压到一个地方，而是需要什么提取什么。值得主要的是在提取recovery和system目录中的内容时，一并放在了/system/下。在操作的过程中，并未删除或改变update.zip包中的任何内容。在实际的更新完成后，我们的update.zip包确实还存在于原来的位置。