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这篇及以后的篇幅将通过分析update.zip包在具体Android系统升级的过程，来理解Android系统中Recovery模式服务的工作原理。我们先从update.zip包的制作开始，然后是Android系统的启动模式分析，Recovery工作原理，如何从我们上层开始选择system update到重启到Recovery服务，以及在Recovery服务中具体怎样处理update.zip包升级的，我们的安装脚本updater-script怎样被解析并执行的等一系列问题。分析过程中所用的Android源码是gingerbread0919（tcc88xx开发板标配的），测试开发板是tcc88xx。这是在工作中总结的文档，当然在网上参考了不少内容，如有雷同纯属巧合吧，在分析过程中也存在很多未解决的问题，也希望大家不吝指教。
一、 update.zip包的目录结构
|----boot.img
|----system/
|----recovery/
`|----recovery-from-boot.p
`|----etc/
`|----install-recovery.sh
|---META-INF/
`|CERT.RSA
`|CERT.SF
`|MANIFEST.MF
`|----com/
`|----google/
`|----android/
`|----update-binary
`|----updater-script
`|----android/
`|----metadata
二、 update.zip包目录结构详解
以上是我们用命令make otapackage 制作的update.zip包的标准目录结构。
1、boot.img是更新boot分区所需要的文件。这个boot.img主要包括kernel+ramdisk。2、system/目录的内容在升级后会放在系统的system分区。主要用来更新系统的一些应用或则应用会用到的一些库等等。可以将Android源码编译out/target/product/tcc8800/system/中的所有文件拷贝到这个目录来代替。
3、recovery/目录中的recovery-from-boot.p是boot.img和recovery.img的补丁(patch),主要用来更新recovery分区，其中etc/目录下的install-recovery.sh是更新脚本。
4、update-binary是一个二进制文件，相当于一个脚本解释器，能够识别updater-script中描述的操作。该文件在Android源码编译后out/target/product/tcc8800/system bin/updater生成，可将updater重命名为update-binary得到。
该文件在具体的更新包中的名字由源码中bootable/recovery/install.c中的宏ASSUMED_UPDATE_BINARY_NAME的值而定。
5、updater-script：此文件是一个脚本文件，具体描述了更新过程。我们可以根据具体情况编写该脚本来适应我们的具体需求。该文件的命名由源码中bootable/recovery/updater/updater.c文件中的宏SCRIPT_NAME的值而定。
6、 metadata文件是描述设备信息及环境变量的元数据。主要包括一些编译选项，签名公钥，时间戳以及设备型号等。
7、我们还可以在包中添加userdata目录，来更新系统中的用户数据部分。这部分内容在更新后会存放在系统的/data目录下。8、update.zip包的签名：update.zip更新包在制作完成后需要对其签名，否则在升级时会出现认证失败的错误提示。而且签名要使用和目标板一致的加密公钥。加密公钥及加密需要的三个文件在Android源码编译后生成的具体路径为：
out/host/linux-x86/framework/signapk.jar
build/target/product/security/testkey.x509.pem
build/target/product/security/testkey.pk8 。
我们用命令make otapackage制作生成的update.zip包是已签过名的，如果自己做update.zip包时必须手动对其签名。
具体的加密方法：$ java –jar gingerbread/out/host/linux/framework/signapk.jar –w gingerbread/build/target/product/security/testkey.x509.pem gingerbread/build/target/product/security/testkey.pk8 update.zip update_signed.zip
以上命令在update.zip包所在的路径下执行，其中signapk.jar testkey.x509.pem以及testkey.pk8文件的引用使用绝对路径。update.zip 是我们已经打好的包，update_signed.zip包是命令执行完生成的已经签过名的包。
9、MANIFEST.MF：这个manifest文件定义了与包的组成结构相关的数据。类似Android应用的mainfest.xml文件。
10、CERT.RSA：与签名文件相关联的签名程序块文件，它存储了用于签名JAR文件的公共签名。
11、CERT.SF：这是JAR文件的签名文件，其中前缀CERT代表签名者。
另外，在具体升级时，对update.zip包检查时大致会分三步：①检验SF文件与RSA文件是否匹配。②检验MANIFEST.MF与签名文件中的digest是否一致。③检验包中的文件与MANIFEST中所描述的是否一致。
三、 Android升级包update.zip的生成过程分析
1) 对于update.zip包的制作有两种方式，即手动制作和命令生成。
第一种手动制作：即按照update.zip的目录结构手动创建我们需要的目录。然后将对应的文件拷贝到相应的目录下，比如我们向系统中新加一个应用程序。可以将新增的应用拷贝到我们新建的update/system/app/下（system目录是事先拷贝编译源码后生成的system目录），打包并签名后，拷贝到SD卡就可以使用了。这种方式在实际的tcc8800开发板中未测试成功。签名部分未通过，可能与具体的开发板相关。
第二种制作方式：命令制作。Android源码系统中为我们提供了制作update.zip刷机包的命令，即make otapackage。该命令在编译源码完成后并在源码根目录下执行。 具体操作方式：在源码根目录下执行
①$ . build/envsetup.sh。
②$ lunch 然后选择你需要的配置(如17)。
③$ make otapackage。
在编译完源码后最好再执行一遍上面的①、②步防止执行③时出现未找到对应规则的错误提示。命令执行完成后生成的升级包所在位置在out/target/product/full_tcc8800_evm_target_files-eng.mumu.20120309.111059.zip将这个包重新命名为update.zip，并拷贝到SD卡中即可使用。
这种方式(即完全升级)在tcc8800开发板中已测试成功。
2) 使用make otapackage命令生成update.zip的过程分析。
在源码根目录下执行make otapackage命令生成update.zip包主要分为两步，第一步是根据Makefile执行编译生成一个update原包（zip格式）。第二步是运行一个python脚本，并以上一步准备的zip包作为输入，最终生成我们需要的升级包。下面进一步分析这两个过程。
第一步：编译Makefile。对应的Makefile文件所在位置：build/core/Makefile。从该文件的884行（tcc8800,gingerbread0919）开始会生成一个zip包，这个包最后会用来制作OTA package 或者filesystem image。先将这部分的对应的Makefile贴出来如下：
# -----------------------------------------------------------------
# A zip of the directories that map to the target filesystem.
# This zip can be used to create an OTA package or filesystem image
# as a post-build step.
#
name := $(TARGET_PRODUCT)
ifeq ($(TARGET_BUILD_TYPE),debug)
name := $(name)_debug
endif
name := $(name)-target_files-$(FILE_NAME_TAG)
intermediates := $(call intermediates-dir-for,PACKAGING,target_files)
BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE := $(intermediates)/$(name).zip
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): intermediates := $(intermediates)
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): \
zip_root := $(intermediates)/$(name)
# $(1): Directory to copy
# $(2): Location to copy it to
# The "ls -A" is to prevent "acp s/* d" from failing if s is empty.
define package_files-copy-root
if [ -d "$(strip $(1))" -a "$$(ls -A $(1))" ]; then \
mkdir -p $(2) && \
$(ACP) -rd $(strip $(1))/* $(2); \
fi
endef
built_ota_tools := \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,applypatch)/applypatch \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,applypatch_static)/applypatch_static \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,check_prereq)/check_prereq \
$(call intermediates-dir-for,EXECUTABLES,updater)/updater
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): PRIVATE_OTA_TOOLS := $(built_ota_tools)
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION := $(RECOVERY_API_VERSION)
ifeq ($(TARGET_RELEASETOOLS_EXTENSIONS),)
# default to common dir for device vendor
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): tool_extensions := $(TARGET_DEVICE_DIR)/../common
else
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): tool_extensions := $(TARGET_RELEASETOOLS_EXTENSIONS)
endif
# Depending on the various images guarantees that the underlying
# directories are up-to-date.
$(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE): \
$(INSTALLED_BOOTIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_RECOVERYIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_SYSTEMIMAGE) \
$(INSTALLED_USERDATAIMAGE_TARGET) \
$(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) \
$(built_ota_tools) \
$(APKCERTS_FILE) \
$(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config \
| $(ACP)
@echo "Package target files: $@"
$(hide) rm -rf $@ $(zip_root)
$(hide) mkdir -p $(dir $@) $(zip_root)
@# Components of the recovery image
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/RECOVERY
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(TARGET_RECOVERY_ROOT_OUT),$(zip_root)/RECOVERY/RAMDISK)
ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
$(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) $(zip_root)/RECOVERY/kernel
endif
ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
$(hide) $(ACP) \
$(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET) $(zip_root)/RECOVERY/second
endif
ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/RECOVERY/cmdline
endif
ifdef BOARD_KERNEL_BASE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/RECOVERY/base
endif
ifdef BOARD_KERNEL_PAGESIZE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_PAGESIZE)" > $(zip_root)/RECOVERY/pagesize
endif
@# Components of the boot image
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/BOOT
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(TARGET_ROOT_OUT),$(zip_root)/BOOT/RAMDISK)
ifdef INSTALLED_KERNEL_TARGET
$(hide) $(ACP) $(INSTALLED_KERNEL_TARGET) $(zip_root)/BOOT/kernel
endif
ifdef INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET
$(hide) $(ACP) \
$(INSTALLED_2NDBOOTLOADER_TARGET) $(zip_root)/BOOT/second
endif
ifdef BOARD_KERNEL_CMDLINE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_CMDLINE)" > $(zip_root)/BOOT/cmdline
endif
ifdef BOARD_KERNEL_BASE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_BASE)" > $(zip_root)/BOOT/base
endif
ifdef BOARD_KERNEL_PAGESIZE
$(hide) echo "$(BOARD_KERNEL_PAGESIZE)" > $(zip_root)/BOOT/pagesize
endif
$(hide) $(foreach t,$(INSTALLED_RADIOIMAGE_TARGET),\
mkdir -p $(zip_root)/RADIO; \
$(ACP) $(t) $(zip_root)/RADIO/$(notdir $(t));)
@# Contents of the system image
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(SYSTEMIMAGE_SOURCE_DIR),$(zip_root)/SYSTEM)
@# Contents of the data image
$(hide) $(call package_files-copy-root, \
$(TARGET_OUT_DATA),$(zip_root)/DATA)
@# Extra contents of the OTA package
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/OTA/bin
$(hide) $(ACP) $(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) $(zip_root)/OTA/
$(hide) $(ACP) $(PRIVATE_OTA_TOOLS) $(zip_root)/OTA/bin/
@# Files that do not end up in any images, but are necessary to
@# build them.
$(hide) mkdir -p $(zip_root)/META
$(hide) $(ACP) $(APKCERTS_FILE) $(zip_root)/META/apkcerts.txt
$(hide) echo "$(PRODUCT_OTA_PUBLIC_KEYS)" > $(zip_root)/META/otakeys.txt
$(hide) echo "recovery_api_version=$(PRIVATE_RECOVERY_API_VERSION)" > $(zip_root)/META/misc_info.txt
ifdef BOARD_FLASH_BLOCK_SIZE
$(hide) echo "blocksize=$(BOARD_FLASH_BLOCK_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_BOOTIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "boot_size=$(BOARD_BOOTIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_RECOVERYIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "recovery_size=$(BOARD_RECOVERYIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "system_size=$(BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
ifdef BOARD_USERDATAIMAGE_PARTITION_SIZE
$(hide) echo "userdata_size=$(BOARD_USERDATAIMAGE_PARTITION_SIZE)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
$(hide) echo "tool_extensions=$(tool_extensions)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
ifdef mkyaffs2_extra_flags
$(hide) echo "mkyaffs2_extra_flags=$(mkyaffs2_extra_flags)" >> $(zip_root)/META/misc_info.txt
endif
@# Zip everything up, preserving symlinks
$(hide) (cd $(zip_root) && zip -qry ../$(notdir $@) .)
@# Run fs_config on all the system files in the zip, and save the output
$(hide) zipinfo -1 $@ | awk -F/ 'BEGIN { OFS="/" } /^SYSTEM\// {$$1 = "system"; print}' | $(HOST_OUT_EXECUTABLES)/fs_config > $(zip_root)/META/filesystem_config.txt
$(hide) (cd $(zip_root) && zip -q ../$(notdir $@) META/filesystem_config.txt)
target-files-package: $(BUILT_TARGET_FILES_PACKAGE)
ifneq ($(TARGET_SIMULATOR),true)
ifneq ($(TARGET_PRODUCT),sdk)
ifneq ($(TARGET_DEVICE),generic)
ifneq ($(TARGET_NO_KERNEL),true)
ifneq ($(recovery_fstab),) 根据上面的Makefile可以分析这个包的生成过程：
第一步：创建一个root_zip根目录，并依次在此目录下创建所需要的如下其他目录
①创建RECOVERY目录，并填充该目录的内容，包括kernel的镜像和recovery根文件系统的镜像。此目录最终用于生成recovery.img。
②创建并填充BOOT目录。包含kernel和cmdline以及pagesize大小等，该目录最终用来生成boot.img。
③向SYSTEM目录填充system image。
④向DATA填充data image。
⑤用于生成OTA package包所需要的额外的内容。主要包括一些bin命令。
⑥创建META目录并向该目录下添加一些文本文件，如apkcerts.txt(描述apk文件用到的认证证书)，misc_info.txt(描述Flash内存的块大小以及boot、recovery、system、userdata等分区的大小信息)。
⑦使用保留连接选项压缩我们在上面获得的root_zip目录。
⑧使用fs_config(build/tools/fs_config)配置上面的zip包内所有的系统文件(system/下各目录、文件)的权限属主等信息。fs_config包含了一个头文件#include“private/android_filesystem_config.h”。在这个头文件中以硬编码的方式设定了system目录下各文件的权限、属主。执行完配置后会将配置后的信息以文本方式输出 到META/filesystem_config.txt中。并再一次zip压缩成我们最终需要的原始包。第二步：上面的zip包只是一个编译过程中生成的原始包。
这个原始zip包在实际的编译过程中有两个作用，一是用来生成OTA update升级包，二是用来生成系统镜像。在编译过程中若生成OTA update升级包时会调用（具体位置在Makefile的1037行到1058行）一个名为ota_from_target_files的python脚本，位置在/build/tools/releasetools/ota_from_target_files。这个脚本的作用是以第一步生成的zip原始包作为输入，最终生成可用的OTA升级zip包。
下面我们分析使用这个脚本生成最终OTA升级包的过程。
㈠ 首先看一下这个脚本开始部分的帮助文档。
Usage: ota_from_target_files [flags] input_target_files output_ota_package
-b 过时的。
-k 签名所使用的密钥
-i 生成增量OTA包时使用此选项。后面我们会用到这个选项来生成OTA增量包。
-w 是否清除userdata分区
-n 在升级时是否不检查时间戳，缺省要检查，即缺省情况下只能基于旧版本升级。
-e 是否有额外运行的脚本
-m 执行过程中生成脚本(updater-script)所需要的格式,目前有两种即amend和edify。对应上两种版本升级时会采用不同的解释器。缺省会同时生成两种格式的脚 本。
-p 定义脚本用到的一些可执行文件的路径。
-s 定义额外运行脚本的路径。
-x 定义额外运行的脚本可能用的键值对。
-v 执行过程中打印出执行的命令。
-h 命令帮助
㈡ 下面我们分析ota_from_target_files这个python脚本是怎样生成最终zip包的。先讲这个脚本的代码链接如下：
主函数main是python的入口函数，我们从main函数开始看，大概看一下main函数（脚本最后）里的流程就能知道脚本的执行过程了。
① 在main函数的开头，首先将用户设定的option选项存入OPTIONS变量中，它是一个python中的类。紧接着判断有没有额外的脚本，如果有就读入到OPTIONS变量中。
② 解压缩输入的zip包，即我们在上文生成的原始zip包。然后判断是否用到device-specific extensions（设备扩展）如果用到，随即读入到OPTIONS变量中。
③ 判断是否签名，然后判断是否有新内容的增量源，有的话就解压该增量源包放入一个临时变量中（source_zip）。自此，所有的准备工作已完毕，随即会调用该 脚本中最主要的函数WriteFullOTAPackage(input_zip,output_zip)
④ WriteFullOTAPackage函数的处理过程是先获得脚本的生成器。默认格式是edify。然后获得metadata元数据，此数据来至于Android的一些环境变量。然后获得设备配置参数比如api函数的版本。然后判断是否忽略时间戳。
⑤ WriteFullOTAPackage函数做完准备工作后就开始生成升级用的脚本文件(updater-script)了。生成脚本文件后将上一步获得的metadata元数据写入到输出包out_zip。
⑥至此一个完整的update.zip升级包就生成了。生成位置在：out/target/product/tcc8800/full_tcc8800_evm-ota-eng.mumu.20120315.155326.zip。将升级包拷贝到SD卡中就可以用来升级了。
四、 Android OTA增量包update.zip的生成
在上面的过程中生成的update.zip升级包是全部系统的升级包。大小有80M多。这对手机用户来说，用来升级的流量是很大的。而且在实际升级中，我们只希望能够升级我们改变的那部分内容。这就需要使用增量包来升级。生成增量包的过程也需要上文中提到的ota_from_target_files.py的参与。
下面是制作update.zip增量包的过程。
① 在源码根目录下依次执行下列命令
$ . build/envsetup.sh
$ lunch 选择17
$ make
$ make otapackage
执行上面的命令后会在out/target/product/tcc8800/下生成我们第一个系统升级包。我们先将其命名为A.zip
② 在源码中修改我们需要改变的部分，比如修改内核配置，增加新的驱动等等。修改后再一次执行上面的命令。就会生成第二个我们修改后生成的update.zip升级包。将 其命名为B.zip。③ 在上文中我们看了ota_from_target_files.py脚本的使用帮助，其中选项-i就是用来生成差分增量包的。使用方法是以上面的A.zip 和B.zip包作为输入，以update.zip包作 为输出。生成的update.zip就是我们最后需要的增量包。
具体使用方式是：将上述两个包拷贝到源码根目录下，然后执行下面的命令。
$ ./build/tools/releasetools/ota_from_target_files -i A.zip B.zip update.zip。
在执行上述命令时会出现未找到recovery_api_version的错误。原因是在执行上面的脚本时如果使用选项i则会调用WriteIncrementalOTAPackage会从A包和B包中的META目录下搜索misc_info.txt来读取recovery_api_version的值。但是在执行make otapackage命令时生成的update.zip包中没有这个目录更没有这个文档。
此时我们就需要使用执行make otapackage生成的原始的zip包。这个包的位置在out/target/product/tcc8800/obj/PACKAGING/target_files_intermediates/目录下，它是在用命令make otapackage之后的中间生产物，是最原始的升级包。我们将两次编译的生成的包分别重命名为A.zip和B.zip，并拷贝到SD卡根目录下重复执行上面的命令：
$ ./build/tools/releasetools/ota_form_target_files -i A.zip B.zip update.zip。
在上述命令即将执行完毕时，在device/telechips/common/releasetools.py会调用IncrementalOTA_InstallEnd,在这个函数中读取包中的RADIO/bootloader.img。
而包中是没有这个目录和bootloader.img的。所以执行失败，未能生成对应的update.zip。可能与我们未修改bootloader（升级firmware）有关。此问题在下一篇博客已经解决。在下一篇中讲解制作增量包失败的原因，以及解决方案。
上一篇：Android OTA升级原理和流程分析（零）---启动篇
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