Reduzir o tamanho do OTA

Esta página descreve as mudanças adicionadas ao AOSP para reduzir as mudanças de arquivo desnecessárias entre builds. Os implementadores de dispositivos que mantêm os próprios sistemas de build podem usar essas informações como guia para reduzir o tamanho das atualizações over-the-air (OTA).

As atualizações OTA do Android às vezes contêm arquivos alterados que não correspondem a mudanças no código. Eles são artefatos de build do sistema. Isso pode ocorrer quando o mesmo código, criado em momentos diferentes, de diretórios diferentes ou em máquinas diferentes, produz um grande número de arquivos alterados. Esse excesso de arquivos aumenta o tamanho de um patch OTA e dificulta a determinação do código alterado.

Para tornar o conteúdo de uma OTA mais transparente, o AOSP inclui mudanças no sistema de build projetadas para reduzir o tamanho dos patches OTA. Mudanças de arquivo desnecessárias entre builds foram eliminadas, e apenas arquivos relacionados a patches estão contidos nas atualizações OTA. O AOSP também inclui uma ferramenta de diff de build, que filtra mudanças de arquivo comuns relacionadas ao build para fornecer um diff de arquivo de build mais limpo, e uma ferramenta de mapeamento de blocos, que ajuda a manter a alocação de blocos consistente.

Um sistema de build pode criar patches desnecessariamente grandes de várias maneiras. Para reduzir esse problema, no Android 8.0 e versões mais recentes, novos recursos foram implementados para reduzir o tamanho do patch de cada arquivo. As melhorias que reduziram o tamanho dos pacotes de atualização OTA incluem:

  • Uso do ZSTD, um algoritmo de compressão sem perdas de propósito geral para imagens completas em atualizações de dispositivos não A/B. O ZSTD pode ser personalizado para taxas de compactação mais altas aumentando o nível de compactação. O nível de compactação é definido durante a geração OTA e pode ser definido transmitindo a flag --vabc_compression_param=zstd,$COMPRESSION_LEVEL
  • Aumento do tamanho da janela de compactação usada durante a OTA. O tamanho máximo da janela de compactação pode ser definido personalizando o parâmetro de build no arquivo .mk de um dispositivo. Essa variável é definida como PRODUCT_VIRTUAL_AB_COMPRESSION_FACTOR := 262144
  • Uso da recompressão do Puffin, uma ferramenta de correção de bugs determinística para fluxos de desinflar, que processa as funções de compressão e diferença para a geração de atualizações OTA A/B.
  • Mudanças no uso da ferramenta de geração delta, como a forma como a biblioteca bsdiff é usada para compactar patches. No Android 9 e versões mais recentes, a ferramenta bsdiff seleciona o algoritmo de compactação que daria os melhores resultados de compactação para um patch.
  • As melhorias no update_engine resultaram em menos memória consumida quando os patches são aplicados para atualizações de dispositivos A/B.

As seções a seguir discutem vários problemas que afetam os tamanhos de atualização OTA, as soluções deles e exemplos de implementação no AOSP.

Ordem dos arquivos

Problema: os sistemas de arquivos não garantem a ordem dos arquivos quando solicitados para uma lista de arquivos em um diretório, embora geralmente sejam os mesmos para o mesmo checkout. Ferramentas como ls classificam os resultados por padrão, mas a função de caractere curinga usada por comandos como find e make não classifica. Antes de usar essas ferramentas, você precisa classificar as saídas.

Solução: ao usar ferramentas como find e make com a função de caractere curinga, classifique a saída desses comandos antes de usá-los. Ao usar $(wildcard) ou $(shell find) em arquivos Android.mk, classifique-os também. Algumas ferramentas, como o Java, classificam as entradas. Portanto, antes de classificar os arquivos, verifique se a ferramenta que você está usando já fez isso.

Exemplos:muitas instâncias foram corrigidas no sistema de build principal usando a macro all-*-files-under integrada, que inclui all-cpp-files-under (várias definições foram espalhadas em outros arquivos de make). Para mais detalhes, consulte:

Diretório de build

Problema:mudar o diretório em que as coisas são criadas pode fazer com que os binários sejam diferentes. A maioria dos caminhos no build do Android são caminhos relativos, então __FILE__ em C/C++ não é um problema. No entanto, os símbolos de depuração codificam o caminho completo por padrão, e o .note.gnu.build-id é gerado a partir do hash do binário pré-removido. Portanto, ele vai mudar se os símbolos de depuração mudarem.

Solução:o AOSP agora torna os caminhos de depuração relativos. Para mais detalhes, consulte CL: https://android.googlesource.com/platform/build/+/6a66a887baadc9eb3d0d60e26f748b8453e27a02.

Carimbos de data/hora

Problema:os carimbos de data/hora na saída do build resultam em mudanças desnecessárias nos arquivos. Isso provavelmente vai acontecer nos seguintes locais:

  • Macros __DATE__/__TIME__/__TIMESTAMP__ em código C ou C++.
  • Carimbos de data/hora incorporados em arquivos compactados.

Soluções/exemplos:para remover marcadores de tempo da saída de build, use as instruções abaixo em __DATE__/__TIME__/__TIMESTAMP__ em C/C++ e Marcadores de tempo incorporados em arquivos.

__DATE__/__TIME__/__TIMESTAMP__ em C/C++

Essas macros sempre produzem saídas diferentes para builds diferentes. Portanto, não as use. Confira algumas opções para eliminar essas macros:

Carimbos de data/hora incorporados em arquivos (zip, jar)

O Android 7.0 corrigiu o problema de carimbos de data/hora incorporados em arquivos ZIP, adicionando -X a todos os usos do comando zip. Isso removeu o UID/GID do builder e o carimbo de data/hora estendido do Unix do arquivo ZIP.

Uma nova ferramenta, ziptime (localizada em /platform/build/+/android16-release/tools/ziptime/), redefine os carimbos de data/hora normais nos cabeçalhos ZIP. Para mais detalhes, consulte o arquivo README.

A ferramenta signapk define carimbos de data/hora para os arquivos APK, que podem variar de acordo com o fuso horário do servidor. Para saber mais, consulte a CL https://android.googlesource.com/platform/build/+/6c41036bcf35fe39162b50d27533f0f3bfab3028.

A ferramenta signapk define carimbos de data/hora para os arquivos APK, que podem variar de acordo com o fuso horário do servidor. Para saber mais, consulte o CL https://android.googlesource.com/platform/build/+/6c41036bcf35fe39162b50d27533f0f3bfab3028.

Strings de versão

Problema:as strings de versão do APK geralmente tinham o BUILD_NUMBER anexado às versões codificadas. Mesmo que nada mais mude em um APK, o APK ainda será diferente.

Solução:remova o número do build da string de versão do APK.

Exemplos:

Ativar a computação de verificação no dispositivo

Se o dm-verity estiver ativado no dispositivo, as ferramentas OTA vão detectar automaticamente a configuração do verity e ativar o cálculo do verity no dispositivo. Isso permite que os blocos de verificação sejam computados em dispositivos Android, em vez de serem armazenados como bytes brutos no pacote OTA. Os blocos de Verity podem usar aproximadamente 16 MB para uma partição de 2 GB.

No entanto, a verificação de computação no dispositivo pode levar muito tempo. Especificamente, o código de correção de erros pode levar muito tempo. Em dispositivos Pixel, isso tende a levar até 10 minutos. Em dispositivos básicos, pode levar mais tempo. Se você quiser desativar a computação de verity no dispositivo, mas ainda ativar o dm-verity, faça isso transmitindo --disable_fec_computation para a ferramenta ota_from_target_files ao gerar uma atualização OTA. Essa flag desativa a verificação de computação no dispositivo durante as atualizações OTA. Isso diminui o tempo de instalação OTA, mas aumenta o tamanho do pacote OTA. Se o dispositivo não tiver o dm-verity ativado, a transmissão dessa flag não terá efeito.

Ferramentas de build consistentes

Problema:as ferramentas que geram arquivos instalados precisam ser consistentes (uma determinada entrada sempre precisa produzir a mesma saída).

Soluções/exemplos:foram necessárias mudanças nas seguintes ferramentas de build:

Usar a ferramenta de build diff

Para casos em que não é possível eliminar mudanças de arquivo relacionadas ao build, o AOSP inclui uma ferramenta de build diff, target_files_diff.py, para uso na comparação de dois pacotes de arquivos. Essa ferramenta executa uma comparação recursiva entre dois builds, excluindo mudanças comuns de arquivos relacionados ao build, como

  • Mudanças esperadas na saída do build (por exemplo, devido a uma mudança no número do build).
  • Mudanças devido a problemas conhecidos no sistema de build atual.

Para usar a ferramenta de build diff, execute o seguinte comando:

target_files_diff.py dir1 dir2

dir1 e dir2 são diretórios base que contêm os arquivos de destino extraídos para cada build.

Manter a alocação de blocos consistente

Para um determinado arquivo, embora o conteúdo permaneça o mesmo entre dois builds, os blocos que contêm os dados podem ter mudado. Como resultado, o atualizador precisa realizar E/S desnecessárias para mover os blocos em uma atualização OTA.

Em uma atualização OTA A/B virtual, as E/S desnecessárias podem aumentar muito o espaço de armazenamento necessário para armazenar o snapshot de cópia na gravação. Em uma atualização OTA não A/B, mover os blocos para uma atualização OTA contribui para o tempo de atualização, já que há mais E/S devido aos movimentos de bloco.

Para resolver esse problema, no Android 7.0, o Google estendeu a ferramenta make_ext4fs para manter a alocação de blocos consistente em todos os builds. A ferramenta make_ext4fs aceita uma flag -d base_fs opcional que tenta alocar arquivos nos mesmos blocos ao gerar uma imagem ext4. É possível extrair os arquivos de mapeamento de blocos (como os arquivos de mapeamento base_fs) do arquivo ZIP dos arquivos de destino de um build anterior. Para cada partição ext4, há um arquivo .map no diretório IMAGES. Por exemplo, IMAGES/system.map corresponde à partição system. Esses arquivos base_fs podem ser enviados e especificados por PRODUCT_<partition>_BASE_FS_PATH, como neste exemplo: 

  PRODUCT_SYSTEM_BASE_FS_PATH := path/to/base_fs_files/base_system.map
  PRODUCT_SYSTEM_EXT_BASE_FS_PATH := path/to/base_fs_files/base_system_ext.map
  PRODUCT_VENDOR_BASE_FS_PATH := path/to/base_fs_files/base_vendor.map
  PRODUCT_PRODUCT_BASE_FS_PATH := path/to/base_fs_files/base_product.map
  PRODUCT_ODM_BASE_FS_PATH := path/to/base_fs_files/base_odm.map

Embora isso não ajude a reduzir o tamanho geral do pacote OTA, ele melhora o desempenho da atualização OTA reduzindo a quantidade de E/S. Para atualizações A/B virtuais, ele reduz drasticamente a quantidade de espaço de armazenamento necessário para aplicar a OTA.

Evitar atualizar apps

Além de minimizar as diferenças de build, é possível reduzir os tamanhos de atualização OTA excluindo atualizações para apps que recebem atualizações por meio de app stores. Os APKs geralmente compreendem uma parte significativa de várias partições em um dispositivo. Incluir as versões mais recentes dos apps atualizados pelas app stores em uma atualização OTA pode ter um grande impacto no tamanho dos pacotes OTA e oferecer poucos benefícios ao usuário. Quando os usuários recebem um pacote OTA, eles já podem ter o app atualizado ou uma versão ainda mais recente recebida diretamente das app stores.