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Cabeçalho da imagem de inicialização

O Android 9 introduziu um campo de versão no cabeçalho da imagem de inicialização para permitir atualizações no cabeçalho, mantendo a compatibilidade com versões anteriores. O carregador de inicialização precisa verificar o campo de versão do cabeçalho e analisar o cabeçalho corretamente. Dispositivos lançados com:

O Android 13 pode usar a versão 3 ou 4 do cabeçalho de inicialização. Para dispositivos que oferecem suporte à arquitetura Generic Kernel Image (GKI), a versão 4 é a imagem de inicialização principal, e o campo os_version no cabeçalho de inicialização precisa ser zero. Espera-se que o carregador de inicialização do dispositivo extraia as informações de versão das propriedades da Inicialização verificada do Android (AVB).
O Android 12 pode usar a versão 3 ou 4 do cabeçalho de inicialização. Para dispositivos que oferecem suporte à arquitetura Generic Kernel Image (GKI), a versão 4 é a imagem de inicialização principal.
O Android 11 pode usar o cabeçalho de inicialização versão 3. Para dispositivos com suporte à arquitetura Generic Kernel Image (GKI), essa versão precisa ser usada para a imagem de inicialização principal.
O Android 10 precisa usar a versão 2 do cabeçalho de inicialização.
O Android 9 precisa usar a versão 1 do cabeçalho de inicialização.
O Android 8 e versões anteriores são considerados como usando a versão 0 do cabeçalho da imagem de inicialização.

Para todos os dispositivos com o Android 9 ou mais recente, o Conjunto de teste de fornecedores (VTS, na sigla em inglês) verifica o formato da imagem boot/recovery para garantir que o cabeçalho da imagem de inicialização use a versão correta. Para conferir detalhes do AOSP em todos os cabeçalhos de imagem de inicialização e do fornecedor compatíveis, consulte system/tools/mkbootimg/include/bootimg/bootimg.h.

Implementar o controle de versões do cabeçalho da imagem de inicialização

A ferramenta mkbootimg aceita os seguintes argumentos.

Argumento	Descrição
`header_version`	Define a versão do cabeçalho da imagem de inicialização. Uma imagem de inicialização com uma versão de cabeçalho: 1 ou 2 oferece suporte a uma imagem DTBO de recuperação ou a uma imagem ACPIO de recuperação. 3 não oferece suporte a imagens de recuperação.
`recovery_dtbo`	Usado para arquiteturas que usam DTB. Especifica o caminho para a imagem DTBO de recuperação. Opcional para dispositivos A/B, que não precisam de uma imagem de recuperação. Dispositivos não A/B que usam `header_version`: 1 ou 2 podem especificar esse caminho ou usar a seção `recovery_acpio` para especificar um caminho para uma imagem ACPIO de recuperação. 3 não podem especificar uma imagem de DTBO de recuperação.
`recovery_acpio`	Usado para arquiteturas que usam ACPI em vez de DTB. Especifica o caminho para a imagem ACPIO de recuperação. Opcional para dispositivos A/B, que não precisam de uma imagem de recuperação. Dispositivos não A/B que usam `header_version`: 1 ou 2 podem especificar esse caminho ou usar a seção `recovery_dtbo` para especificar um caminho para uma imagem DTBO de recuperação. 3 não pode especificar uma imagem ACPIO de recuperação.
`dtb`	Caminho para a imagem DTB incluída nas imagens de inicialização/recuperação.
`dtb_offset`	Quando adicionado ao argumento `base`, fornece o endereço de carregamento físico para a árvore de dispositivos final. Por exemplo, se o argumento `base` for `0x10000000` e o argumento `dtb_offset` for `0x01000000`, o `dtb_addr_field` no cabeçalho da imagem de inicialização será preenchido como `0x11000000`.

O dispositivo BoardConfig.mk usa a configuração BOARD_MKBOOTIMG_ARGS para adicionar header version aos outros argumentos específicos da placa de mkbootimg. Por exemplo:

BOARD_MKBOOTIMG_ARGS := --ramdisk_offset $(BOARD_RAMDISK_OFFSET) --tags_offset $(BOARD_KERNEL_TAGS_OFFSET) --header_version $(BOARD_BOOTIMG_HEADER_VERSION)

O sistema de build do Android usa a variável BoardConfig BOARD_PREBUILT_DTBOIMAGE para definir o argumento recovery_dtbo da ferramenta mkbootimg durante a criação da imagem de recuperação. Para saber mais sobre as mudanças do Android Open Source Project (AOSP), consulte as listas de mudanças associadas para versionamento do cabeçalho da imagem de inicialização.

Cabeçalho da imagem de inicialização, versão 4

O Android 12 fornece uma boot_signature no cabeçalho da imagem de inicialização versão 4, que pode ser usada para verificar a integridade do kernel e do ramdisk. A verificação é feita em VtsSecurityAvbTest e é necessária para dispositivos que usam a arquitetura GKI. No entanto, o boot_signature não está envolvido no processo de inicialização verificada específica do dispositivo e é usado apenas no VTS. Consulte a configuração da placa boot.img GKI e as configurações de inicialização verificada do GKI para mais detalhes.

A versão 4 do cabeçalho da imagem de inicialização do fornecedor oferece suporte a vários fragmentos do ramdisk do fornecedor.

A versão 4 da versão do cabeçalho da imagem de inicialização usa o formato a seguir.

struct boot_img_hdr
{
#define BOOT_MAGIC_SIZE 8
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];

    uint32_t kernel_size;    /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_size;   /* size in bytes */

    uint32_t os_version;

    uint32_t header_size;    /* size of boot image header in bytes */
    uint32_t reserved[4];
    uint32_t header_version; /* offset remains constant for version check */

#define BOOT_ARGS_SIZE 512
#define BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE 1024
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE + BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];

    uint32_t signature_size; /* size in bytes */
};

Cabeçalho da imagem de inicialização, versão 3

O Android 11 atualiza o cabeçalho da imagem de inicialização para a versão 3, que remove os seguintes dados:

Carregador de inicialização de segundo estágio. Os campos second_size e second_addr não aparecem mais no cabeçalho da imagem de inicialização. Dispositivos com um carregador de inicialização de segunda fase precisam armazenar esse carregador na própria partição.
Imagem de recuperação. O requisito para especificar uma imagem de recuperação foi descontinuado, e os campos recovery_dtbo_size, recovery_dtbo_offset, recovery_acpio_size e recovery_acpio_offset não aparecem mais no cabeçalho da imagem de inicialização.
- Os dispositivos A/B usam um esquema de atualização e recuperação que torna desnecessário especificar uma imagem DTBO ou ACPIO para recuperação.
- Dispositivos não A/B que queiram especificar uma imagem de recuperação (DTBO ou ACPIO) precisam usar a versão 1 ou 2 do cabeçalho da imagem de inicialização.
blob da árvore de dispositivos (DTB, na sigla em inglês). O DTB é armazenado na partição de inicialização do fornecedor, portanto, os campos dtb_size e dtb_addr não aparecem mais no cabeçalho da imagem de inicialização, mas estão presentes no cabeçalho da imagem de inicialização do fornecedor.

Os dispositivos podem usar a versão 3 do cabeçalho da imagem de inicialização para obedecer à arquitetura Generic Kernel Image (GKI), que unifica o kernel principal e move os módulos do fornecedor necessários para a inicialização para a partição vendor_boot. Isso significa que a imagem de inicialização contém apenas componentes de GKI. Dispositivos que:

Usar GKI (requer o kernel android-4.19 ou android-5.4), mas não usar atualizações A/B, pode especificar uma imagem de recuperação usando a versão 3 da imagem de inicialização para a imagem de inicialização e a versão 2 da imagem de inicialização para a imagem de recuperação.
Não usar GKI e atualizações A/B podem especificar uma imagem de recuperação usando a versão 1 ou 2 da imagem de inicialização para as imagens de inicialização e de recuperação.

A versão 3 do cabeçalho da imagem de inicialização usa o seguinte formato.

struct boot_img_hdr
{
#define BOOT_MAGIC_SIZE 8
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];

    uint32_t kernel_size;    /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_size;   /* size in bytes */

    uint32_t os_version;

    uint32_t header_size;    /* size of boot image header in bytes */
    uint32_t reserved[4];
    uint32_t header_version; /* offset remains constant for version check */

#define BOOT_ARGS_SIZE 512
#define BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE 1024
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE + BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
};

Cabeçalho de imagem de inicialização, versão 2

O Android 10 atualiza o cabeçalho da imagem de inicialização para a versão 2, que adiciona uma seção para informações de recuperação de imagem DTB (tamanho da imagem e endereço de carregamento físico).

A versão 2 do cabeçalho da imagem de inicialização usa o seguinte formato.

struct boot_img_hdr
{
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];
    uint32_t kernel_size;               /* size in bytes */
    uint32_t kernel_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t ramdisk_size;              /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_addr;              /* physical load addr */

    uint32_t second_size;               /* size in bytes */
    uint32_t second_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t tags_addr;                 /* physical addr for kernel tags */
    uint32_t page_size;                 /* flash page size we assume */
    uint32_t header_version;
    uint32_t os_version;
    uint8_t name[BOOT_NAME_SIZE];       /* asciiz product name */
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
    uint32_t id[8];                     /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
    uint8_t extra_cmdline[BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
    uint32_t recovery_[dtbo|acpio]_size;    /* size of recovery image */
    uint64_t recovery_[dtbo|acpio]_offset;  /* offset in boot image */
    uint32_t header_size;               /* size of boot image header in bytes */
    uint32_t dtb_size;                  /* size of dtb image */
    uint64_t dtb_addr;                  /* physical load address */
};

Cabeçalho da imagem de inicialização, versão 1

O Android 9 converte o campo unused do cabeçalho da imagem de inicialização em um campo de versão do cabeçalho. Os dispositivos lançados com o Android 9 precisam usar o cabeçalho da imagem de inicialização com a versão do cabeçalho definida como 1 ou mais recente. Isso é verificado pelo VTS.

A versão 1 do cabeçalho da imagem de inicialização usa o seguinte formato.

struct boot_img_hdr
{
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];
    uint32_t kernel_size;               /* size in bytes */
    uint32_t kernel_addr;               /* physical load addr */
    uint32_t ramdisk_size;              /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_addr;              /* physical load addr */

    uint32_t second_size;               /* size in bytes */
    uint32_t second_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t tags_addr;                 /* physical addr for kernel tags */
    uint32_t page_size;                 /* flash page size we assume */
    uint32_t header_version;
    uint32_t os_version;
    uint8_t name[BOOT_NAME_SIZE];       /* asciiz product name */
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
    uint32_t id[8];                     /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
    uint8_t extra_cmdline[BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
    uint32_t recovery_[dtbo|acpio]_size;    /* size of recovery image */
    uint64_t recovery_[dtbo|acpio]_offset;  /* offset in boot image */
    uint32_t header_size;               /* size of boot image header in bytes */
};

Dispositivos não A/B podem especificar uma imagem de sobreposição DTB/ACPI para recuperação para ajudar a reduzir falhas de atualização over-the-air (OTA). Dispositivos A/B não têm esse problema e não precisam especificar uma imagem de sobreposição. É possível especificar uma imagem DTBO ou uma imagem ACPIO, mas não ambas (porque são usadas por arquiteturas diferentes). Para configurar o cabeçalho da imagem de inicialização corretamente, ao usar:

Uma imagem DTBO para recuperação, incluindo os campos recovery_dtbo_size e recovery_dtbo_offset (e não incluindo os campos recovery_acpio_size e recovery_acpio_offset).
Uma imagem ACPIO para recuperação, incluindo os campos recovery_acpio_size e recovery_acpio_offset (e não os campos recovery_dtbo_size e recovery_dtbo_offset).

O campo header_size contém o tamanho do cabeçalho da imagem de inicialização. Se a versão do cabeçalho da imagem de inicialização estiver definida como 1, o campo id conterá o resumo SHA-1 para a seção recovery_[dtbo|acpio] da imagem de inicialização, além de kernel, ramdisk e second sections. Para detalhes sobre os campos recovery_[dtbo|acpio]_size e recovery_[dtbo|acpio]_offset, consulte Imagens de recuperação.

Cabeçalho de imagem de inicialização legada, versão 0

Os dispositivos lançados antes do Android 9 usando o cabeçalho da imagem de inicialização legada são considerados como usando a versão 0 do cabeçalho da imagem de inicialização.

struct boot_img_hdr
{
    uint8_t magic[BOOT_MAGIC_SIZE];
    uint32_t kernel_size;                /* size in bytes */
    uint32_t kernel_addr;                /* physical load addr */

    uint32_t ramdisk_size;               /* size in bytes */
    uint32_t ramdisk_addr;               /* physical load addr */

    uint32_t second_size;                /* size in bytes */
    uint32_t second_addr;                /* physical load addr */

    uint32_t tags_addr;                  /* physical addr for kernel tags */
    uint32_t page_size;                  /* flash page size we assume */
    uint32_t unused;
    uint32_t os_version;
    uint8_t name[BOOT_NAME_SIZE];        /* asciiz product name */
    uint8_t cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];
    uint32_t id[8];                      /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
    uint8_t extra_cmdline[BOOT_EXTRA_ARGS_SIZE];
};