Atualizações do sistema A/B (perfeitas)

As atualizações do sistema A/B, também conhecidas como atualizações contínuas, garantem que um sistema de inicialização viável permaneça no disco durante uma atualização OTA (over-the-air) . Essa abordagem reduz a probabilidade de um dispositivo inativo após uma atualização, o que significa menos substituições de dispositivos e reflashes de dispositivos em centros de reparo e garantia. Outros sistemas operacionais de nível comercial, como o ChromeOS, também usam atualizações A/B com sucesso.

Para obter mais informações sobre as atualizações do sistema A/B e como elas funcionam, consulte Seleção de partição (slots) .

As atualizações do sistema A/B fornecem os seguintes benefícios:

• As atualizações OTA podem ocorrer enquanto o sistema está em execução, sem interromper o usuário. Os usuários podem continuar a usar seus dispositivos durante um OTA - o único tempo de inatividade durante uma atualização é quando o dispositivo é reinicializado na partição de disco atualizada.
• Após uma atualização, a reinicialização não demora mais do que uma reinicialização normal.
• Se um OTA não for aplicado (por exemplo, devido a um flash ruim), o usuário não será afetado. O usuário continuará executando o sistema operacional antigo e o cliente poderá tentar novamente a atualização.
• Se uma atualização OTA for aplicada, mas não inicializar, o dispositivo será reinicializado na partição antiga e permanecerá utilizável. O cliente é livre para tentar novamente a atualização.
• Quaisquer erros (como erros de E/S) afetam apenas o conjunto de partições não utilizado e podem ser repetidos. Esses erros também se tornam menos prováveis ​​porque a carga de E/S é deliberadamente baixa para evitar a degradação da experiência do usuário.
• As atualizações podem ser transmitidas para dispositivos A/B, eliminando a necessidade de baixar o pacote antes de instalá-lo. Streaming significa que não é necessário que o usuário tenha espaço livre suficiente para armazenar o pacote de atualização em /data ou /cache .
• A partição de cache não é mais usada para armazenar pacotes de atualização OTA, portanto, não há necessidade de garantir que a partição de cache seja grande o suficiente para futuras atualizações.
• dm-verity garante que um dispositivo inicializará uma imagem não corrompida. Se um dispositivo não inicializar devido a um problema ruim de OTA ou dm-verity, o dispositivo pode reiniciar em uma imagem antiga. (O Android Verified Boot não requer atualizações A/B.)

Sobre as atualizações do sistema A/B

As atualizações A/B exigem alterações no cliente e no sistema. O servidor de pacotes OTA, no entanto, não deve exigir alterações: os pacotes de atualização ainda são servidos por HTTPS. Para dispositivos que usam a infraestrutura OTA do Google, as alterações do sistema são todas em AOSP e o código do cliente é fornecido pelos serviços do Google Play. Os OEMs que não usam a infraestrutura OTA do Google poderão reutilizar o código do sistema AOSP, mas precisarão fornecer seu próprio cliente.

Para OEMs que fornecem seu próprio cliente, o cliente precisa:

• Decida quando fazer uma atualização. Como as atualizações A/B acontecem em segundo plano, elas não são mais iniciadas pelo usuário. Para evitar a interrupção dos usuários, é recomendável que as atualizações sejam agendadas quando o dispositivo estiver em modo de manutenção inativo, como durante a noite e em Wi-Fi. No entanto, seu cliente pode usar qualquer heurística que desejar.
• Entre em contato com seus servidores de pacotes OTA e determine se uma atualização está disponível. Isso deve ser praticamente o mesmo que o código do cliente existente, exceto que você desejará sinalizar que o dispositivo oferece suporte a A/B. (O cliente do Google também inclui um botão Verificar agora para que os usuários verifiquem a atualização mais recente.)
• Chame update_engine com o URL HTTPS para seu pacote de atualização, supondo que haja um disponível. update_engine atualizará os blocos brutos na partição atualmente não utilizada enquanto transmite o pacote de atualização.
• Relate sucessos ou falhas de instalação para seus servidores, com base no código de resultado update_engine . Se a atualização for aplicada com sucesso, update_engine instruirá o bootloader a inicializar no novo sistema operacional na próxima reinicialização. O bootloader retornará para o sistema operacional antigo se o novo sistema operacional falhar ao inicializar, portanto, nenhum trabalho é necessário do cliente. Se a atualização falhar, o cliente precisa decidir quando (e se) tentar novamente, com base no código de erro detalhado. Por exemplo, um bom cliente pode reconhecer que um pacote OTA parcial ("diff") falha e, em vez disso, tentar um pacote OTA completo.

Opcionalmente, o cliente pode:

• Mostrar uma notificação solicitando que o usuário reinicie. Se você deseja implementar uma política em que o usuário é incentivado a atualizar rotineiramente, essa notificação pode ser adicionada ao seu cliente. Se o cliente não solicitar aos usuários, eles receberão a atualização na próxima vez que reiniciarem de qualquer maneira. (O cliente do Google tem um atraso configurável por atualização.)
• Mostrar uma notificação informando aos usuários se eles inicializaram em uma nova versão do sistema operacional ou se esperavam que o fizessem, mas voltaram para a versão antiga do sistema operacional. (O cliente do Google normalmente não faz nenhum dos dois.)

No lado do sistema, as atualizações do sistema A/B afetam o seguinte:

• Seleção de partição (slots), o daemon update_engine e interações do carregador de inicialização (descritas abaixo)
• Processo de compilação e geração de pacote de atualização OTA (descrito em Implementando atualizações A/B )

Seleção de partição (slots)

As atualizações do sistema A/B usam dois conjuntos de partições chamados de slots (normalmente slot A e slot B). O sistema é executado a partir do slot atual enquanto as partições no slot não utilizado não são acessadas pelo sistema em execução durante a operação normal. Essa abordagem torna as atualizações resistentes a falhas, mantendo o slot não utilizado como um fallback: Se ocorrer um erro durante ou imediatamente após uma atualização, o sistema pode reverter para o slot antigo e continuar a ter um sistema funcionando. Para atingir esse objetivo, nenhuma partição usada pelo slot atual deve ser atualizada como parte da atualização OTA (incluindo partições para as quais existe apenas uma cópia).

Cada slot tem um atributo inicializável que indica se o slot contém um sistema correto a partir do qual o dispositivo pode inicializar. O slot atual é inicializável quando o sistema está em execução, mas o outro slot pode ter uma versão antiga (ainda correta) do sistema, uma versão mais recente ou dados inválidos. Independentemente de qual seja o slot atual , há um slot que é o slot ativo (aquele a partir do qual o bootloader inicializará na próxima inicialização) ou o slot preferencial .

Cada slot também possui um atributo de sucesso definido pelo espaço do usuário, que é relevante apenas se o slot também for inicializável. Um slot bem-sucedido deve ser capaz de inicializar, executar e atualizar-se. Um slot inicializável que não foi marcado como bem-sucedido (após várias tentativas de inicialização a partir dele) deve ser marcado como não inicializável pelo gerenciador de inicialização, incluindo a alteração do slot ativo para outro slot inicializável (normalmente para o slot executado imediatamente antes da tentativa de inicialização para o novo, ativo). Os detalhes específicos da interface são definidos em boot_control.h .

Atualizar daemon do mecanismo

As atualizações do sistema A/B usam um daemon de segundo plano chamado update_engine para preparar o sistema para inicializar em uma nova versão atualizada. Este daemon pode executar as seguintes ações:

• Leia das partições A/B do slot atual e grave quaisquer dados nas partições A/B do slot não utilizadas, conforme instruído pelo pacote OTA.
• Chame a interface boot_control em um fluxo de trabalho predefinido.
• Execute um programa de pós-instalação da nova partição depois de gravar todas as partições de slot não utilizadas, conforme instruído pelo pacote OTA. (Para obter detalhes, consulte Pós-instalação ).

Como o daemon update_engine não está envolvido no próprio processo de inicialização, ele é limitado no que pode fazer durante uma atualização pelas políticas e recursos do SELinux no slot atual (tais políticas e recursos não podem ser atualizados até que o sistema inicialize em um nova versão). Para manter um sistema robusto, o processo de atualização não deve modificar a tabela de partições, o conteúdo das partições no slot atual ou o conteúdo das partições não A/B que não podem ser apagadas com uma redefinição de fábrica.

Atualizar fonte do mecanismo

A fonte update_engine está localizada em system/update_engine . Os arquivos A/B OTA dexopt são divididos entre installd e um gerenciador de pacotes:

• frameworks/native/cmds/installd/ ota* inclui o script postinstall, o binário para chroot, o clone installd que chama dex2oat, o script move-artifacts pós-OTA e o arquivo rc para o script move.
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/OtaDexoptService.java (mais OtaDexoptShellCommand ) é o gerenciador de pacotes que prepara comandos dex2oat para aplicativos.

Para obter um exemplo funcional, consulte /device/google/marlin/device-common.mk .

Atualizar logs do mecanismo

Para versões do Android 8.x e anteriores, os logs update_engine podem ser encontrados no logcat e no relatório de bug. Para disponibilizar os logs update_engine no sistema de arquivos, corrija as seguintes alterações em sua compilação:

• Alterar 486618
• Alterar 529080
• Alterar 529081
• Alterar 534660
• Alterar 594637

Essas alterações salvam uma cópia do log update_engine mais recente em /data/misc/update_engine_log/update_engine. YEAR - TIME . Além do log atual, os cinco logs mais recentes são salvos em /data/misc/update_engine_log/ . Os usuários com o ID do grupo de logs poderão acessar os logs do sistema de arquivos.

Interações do carregador de inicialização

O boot_control HAL é usado pelo update_engine (e possivelmente outros daemons) para instruir o bootloader de onde inicializar. Cenários de exemplo comuns e seus estados associados incluem o seguinte:

• Caso normal : O sistema está sendo executado a partir de seu slot atual, slot A ou B. Nenhuma atualização foi aplicada até agora. O slot atual do sistema é inicializável, bem-sucedido e o slot ativo.
• Atualização em andamento : o sistema está sendo executado no slot B, portanto, o slot B é inicializável, bem-sucedido e ativo. O slot A foi marcado como não inicializável porque o conteúdo do slot A está sendo atualizado, mas ainda não foi concluído. Uma reinicialização nesse estado deve continuar inicializando a partir do slot B.
• Atualização aplicada, reinicialização pendente : O sistema está sendo executado no slot B, o slot B é inicializável e bem-sucedido, mas o slot A foi marcado como ativo (e, portanto, marcado como inicializável). O slot A ainda não está marcado como bem-sucedido e algumas tentativas de inicializar a partir do slot A devem ser feitas pelo bootloader.
• Sistema reinicializado em nova atualização : O sistema está sendo executado no slot A pela primeira vez, o slot B ainda é inicializável e bem-sucedido, enquanto o slot A é apenas inicializável e ainda está ativo, mas não foi bem-sucedido. Um daemon de espaço do usuário, update_verifier , deve marcar o slot A como bem-sucedido após algumas verificações serem feitas.

Suporte de atualização de streaming

Os dispositivos do usuário nem sempre têm espaço suficiente em /data para baixar o pacote de atualização. Como nem os OEMs nem os usuários querem perder espaço em uma partição /cache , alguns usuários ficam sem atualizações porque o dispositivo não tem onde armazenar o pacote de atualização. Para resolver esse problema, o Android 8.0 adicionou suporte para streaming de atualizações A/B que gravam blocos diretamente na partição B à medida que são baixados, sem precisar armazenar os blocos em /data . As atualizações A/B de streaming quase não precisam de armazenamento temporário e requerem apenas armazenamento suficiente para aproximadamente 100 KiB de metadados.

Para ativar as atualizações de streaming no Android 7.1, escolha os seguintes patches:

• Permitir cancelar uma solicitação de resolução de proxy
• Correção do término de uma transferência durante a resolução de proxies
• Adicionar teste de unidade para TerminateTransfer entre intervalos
• Limpe o RetryTimeoutCallback()

Esses patches são necessários para oferecer suporte a atualizações A/B de streaming no Android 7.1 e posterior, seja usando o Google Mobile Services (GMS) ou qualquer outro cliente de atualização.

Vida útil de uma atualização A/B

O processo de atualização começa quando um pacote OTA (referido no código como payload ) está disponível para download. As políticas do dispositivo podem adiar o download da carga útil e o aplicativo com base no nível da bateria, atividade do usuário, status de carregamento ou outras políticas. Além disso, como a atualização é executada em segundo plano, os usuários podem não saber que uma atualização está em andamento. Tudo isso significa que o processo de atualização pode ser interrompido a qualquer momento devido a políticas, reinicializações inesperadas ou ações do usuário.

Opcionalmente, os metadados no próprio pacote OTA indicam que a atualização pode ser transmitida; o mesmo pacote também pode ser usado para instalação sem streaming. O servidor pode usar os metadados para informar ao cliente que está transmitindo, para que o cliente entregue o OTA ao update_engine corretamente. Os fabricantes de dispositivos com seu próprio servidor e cliente podem habilitar atualizações de streaming, garantindo que o servidor identifique que a atualização é streaming (ou assume que todas as atualizações são streaming) e o cliente faz a chamada correta para update_engine para streaming. Os fabricantes podem usar o fato de que o pacote é da variante de streaming para enviar um sinalizador ao cliente para acionar a transferência para o lado da estrutura como streaming.

Após a disponibilização de um payload, o processo de atualização é o seguinte:

Pós-instalação

Para cada partição em que uma etapa de pós-instalação é definida, update_engine monta a nova partição em um local específico e executa o programa especificado no OTA relativo à partição montada. Por exemplo, se o programa de pós-instalação for definido como usr/bin/postinstall na partição do sistema, esta partição do slot não utilizado será montada em um local fixo (como /postinstall_mount ) e o /postinstall_mount/usr/bin/postinstall comando /postinstall_mount/usr/bin/postinstall é executado.

Para que a pós-instalação seja bem-sucedida, o kernel antigo deve ser capaz de:

• Monte o novo formato do sistema de arquivos . O tipo de sistema de arquivos não pode mudar a menos que haja suporte para ele no kernel antigo, incluindo detalhes como o algoritmo de compressão usado se estiver usando um sistema de arquivos compactado (ou seja, SquashFS).
• Entenda o formato do programa pós-instalação da nova partição . Se estiver usando um binário ELF (Executable and Linkable Format), ele deve ser compatível com o kernel antigo (por exemplo, um novo programa de 64 bits rodando em um kernel antigo de 32 bits se a arquitetura mudou de compilações de 32 para 64 bits). A menos que o carregador ( ld ) seja instruído a usar outros caminhos ou construir um binário estático, as bibliotecas serão carregadas a partir da imagem do sistema antigo e não da nova.

Por exemplo, você pode usar um script de shell como um programa de pós-instalação interpretado pelo binário de shell do sistema antigo com um #! marcador na parte superior), em seguida, configure caminhos de biblioteca do novo ambiente para executar um programa de pós-instalação binário mais complexo. Como alternativa, você pode executar a etapa de pós-instalação a partir de uma partição menor dedicada para permitir que o formato do sistema de arquivos na partição principal do sistema seja atualizado sem incorrer em problemas de compatibilidade com versões anteriores ou atualizações intermediárias; isso permitiria que os usuários atualizassem diretamente para a versão mais recente de uma imagem de fábrica.

O novo programa de pós-instalação é limitado pelas políticas do SELinux definidas no sistema antigo. Como tal, a etapa de pós-instalação é adequada para executar tarefas exigidas pelo design em um determinado dispositivo ou outras tarefas de melhor esforço (ou seja, atualizar o firmware ou bootloader compatível com A/B, preparar cópias de bancos de dados para a nova versão, etc. ). A etapa de pós-instalação não é adequada para correções de bug pontuais antes da reinicialização que exigem permissões imprevistas.

O programa pós-instalação selecionado é executado no contexto SELinux postinstall . Todos os arquivos na nova partição montada serão marcados com postinstall_file , independentemente de quais sejam seus atributos após a reinicialização nesse novo sistema. As alterações nos atributos do SELinux no novo sistema não afetarão a etapa de pós-instalação. Se o programa de pós-instalação precisar de permissões extras, elas deverão ser adicionadas ao contexto de pós-instalação.

Após a reinicialização

Após a reinicialização, update_verifier aciona a verificação de integridade usando dm-verity. Essa verificação começa antes do zigoto para evitar que os serviços Java façam alterações irreversíveis que impeçam uma reversão segura. Durante esse processo, o bootloader e o kernel também podem acionar uma reinicialização se a inicialização verificada ou o dm-verity detectar qualquer corrupção. Após a conclusão da verificação, update_verifier marca a inicialização com sucesso.

update_verifier lerá apenas os blocos listados em /data/ota_package/care_map.txt , que está incluído em um pacote A/B OTA ao usar o código AOSP. O cliente de atualização do sistema Java, como GmsCore, extrai care_map.txt , configura a permissão de acesso antes de reinicializar o dispositivo e exclui o arquivo extraído após o sistema inicializar com êxito na nova versão.