จุดตรวจสอบข้อมูลผู้ใช้

Android 10 เปิดตัว User Data Checkpoint (UDC) ซึ่ง ช่วยให้ Android กลับไปสู่สถานะก่อนหน้าได้เมื่อการอัปเดต Android แบบ Over-The-Air (OTA) ล้มเหลว เมื่อใช้ UDC หากการอัปเดต OTA ของ Android ล้มเหลว อุปกรณ์จะ ย้อนกลับไปสู่สถานะก่อนหน้าได้อย่างปลอดภัย แม้ว่าการอัปเดต A/B จะแก้ปัญหานี้สำหรับการบูตในช่วงแรกได้ แต่ระบบจะไม่รองรับการย้อนกลับเมื่อมีการแก้ไขพาร์ติชันข้อมูลผู้ใช้ (ติดตั้งใน /data)

UDC ช่วยให้อุปกรณ์เปลี่ยนพาร์ติชันข้อมูลผู้ใช้กลับได้แม้ว่าจะมีการ แก้ไขแล้วก็ตาม ฟีเจอร์ UDC ทำได้โดยใช้ความสามารถของจุดตรวจสอบกับระบบไฟล์ ซึ่งเป็นการติดตั้งใช้งานทางเลือกเมื่อระบบไฟล์ไม่รองรับจุดตรวจสอบ การผสานรวมกับกลไกการบูต A/B ขณะเดียวกันก็รองรับการอัปเดตที่ไม่ใช่ A/B และรองรับการเชื่อมโยงเวอร์ชันคีย์และการป้องกันการย้อนกลับคีย์

ผลกระทบต่อผู้ใช้

ฟีเจอร์ UDC ช่วยปรับปรุงประสบการณ์การอัปเดต OTA สำหรับผู้ใช้ เนื่องจากผู้ใช้จำนวนน้อยลงจะสูญเสียข้อมูลเมื่อการอัปเดต OTA ล้มเหลว ซึ่งจะช่วยลดจำนวนการโทรติดต่อทีมสนับสนุน จากผู้ใช้ที่พบปัญหาในระหว่างกระบวนการอัปเดต อย่างไรก็ตาม เมื่อการอัปเดตผ่าน OTA ล้มเหลว ผู้ใช้อาจสังเกตเห็นว่าอุปกรณ์รีบูตหลายครั้ง

วิธีการทำงาน

ฟังก์ชันการทำงานของจุดตรวจสอบในระบบไฟล์ต่างๆ

สำหรับระบบไฟล์ F2FS นั้น UDC จะเพิ่มฟังก์ชันจุดตรวจสอบไปยังเคอร์เนล Linux 4.20 ที่อัปสตรีม และย้อนกลับไปยังเคอร์เนลทั่วไปทั้งหมดที่อุปกรณ์รองรับ ซึ่งใช้ Android 10

สำหรับระบบไฟล์อื่นๆ UDC จะใช้อุปกรณ์เสมือนของ Device Mapper ที่ชื่อ dm_bow สำหรับฟังก์ชันการทำงานของจุดตรวจสอบ dm_bow อยู่ระหว่างอุปกรณ์กับระบบไฟล์ เมื่อติดตั้งพาร์ติชัน ระบบจะออกคำสั่ง TRIM ซึ่งทำให้ระบบไฟล์ ออกคำสั่ง TRIM ในบล็อกที่ว่างทั้งหมด dm_bow จะสกัดกั้นการตัดแต่งเหล่านี้และใช้ เพื่อตั้งค่ารายการบล็อกฟรี จากนั้นระบบจะส่งการอ่านและการเขียนไปยังอุปกรณ์โดยไม่มีการแก้ไข แต่ก่อนที่จะอนุญาตให้เขียน ระบบจะสำรองข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการกู้คืนไปยังบล็อกที่ว่าง

กระบวนการจุดตรวจ

เมื่อติดตั้งพาร์ติชันที่มีแฟล็ก checkpoint=fs/block Android จะเรียกใช้ restoreCheckpoint ในไดรฟ์เพื่อให้สามารถกู้คืนจุดตรวจสอบปัจจุบัน ได้ init จากนั้นจะเรียกใช้ฟังก์ชัน needsCheckpoint เพื่อพิจารณาว่า อุปกรณ์อยู่ในสถานะ A/B ของ Bootloader หรือได้ตั้งค่าจำนวนครั้งที่ลองอัปเดตอีกครั้งหรือไม่ หากเป็นจริง Android จะเรียกใช้ createCheckpoint เพื่อเพิ่มเมานต์ แฟล็กหรือสร้างอุปกรณ์ dm_bow

หลังจากติดตั้งพาร์ติชันแล้ว ระบบจะเรียกใช้โค้ดจุดตรวจสอบเพื่อออกคำสั่ง TRIM จากนั้นกระบวนการบูตจะดำเนินต่อไปตามปกติ ที่ LOCKED_BOOT_COMPLETE Android จะเรียก commitCheckpoint เพื่อคอมมิตจุดตรวจสอบปัจจุบันและการอัปเดต จะดำเนินการต่อไปตามปกติ

จัดการคีย์ KeyMint (เดิมชื่อ Keymaster)

คีย์ KeyMint ใช้สำหรับการเข้ารหัสอุปกรณ์หรือวัตถุประสงค์อื่นๆ หากต้องการจัดการคีย์เหล่านี้ Android จะหน่วงเวลาการเรียกให้ลบคีย์จนกว่าจะมีการคอมมิตจุดตรวจสอบ

ตรวจสอบสุขภาพ

Daemon สถานะจะตรวจสอบว่ามีพื้นที่ในดิสก์เพียงพอที่จะสร้าง จุดตรวจสอบ Health Daemon อยู่ใน cp_healthDaemon ใน Checkpoint.cpp

Daemon ของสถานะระบบมีลักษณะการทำงานต่อไปนี้ที่กำหนดค่าได้

• ro.sys.cp_msleeptime: ควบคุมความถี่ที่อุปกรณ์ตรวจสอบการใช้ดิสก์
• ro.sys.cp_min_free_bytes: ควบคุมค่าต่ำสุดที่ Daemon สุขภาพมองหา
• ro.sys.cp_commit_on_full: ควบคุมว่า Daemon ด้านสุขภาพจะรีบูตอุปกรณ์หรือคอมมิต จุดตรวจสอบและดำเนินการต่อเมื่อดิสก์เต็มหรือไม่

Checkpoint APIs

ฟีเจอร์ UDC ใช้ Checkpoint API สำหรับ API อื่นๆ ที่ UDC ใช้ โปรดดู IVold.aidl

void startCheckpoint(int retry)

สร้างจุดตรวจสอบ

เฟรมเวิร์กจะเรียกใช้เมธอดนี้เมื่อพร้อมเริ่มการอัปเดต ระบบจะสร้างจุดตรวจสอบก่อนที่จะติดตั้งระบบไฟล์ที่จุดตรวจสอบ เช่น userdata เป็น R/W หลังจากรีบูต หากจำนวนการลองใหม่เป็นค่าบวก API จะจัดการ การลองใหม่ในการติดตาม และโปรแกรมอัปเดตจะเรียกใช้ needsRollback เพื่อตรวจสอบว่าต้องมีการย้อนกลับ การอัปเดตหรือไม่ หากจำนวนการลองใหม่เป็น -1 API จะเลื่อนการตัดสินใจไปที่ A/B bootloader

ระบบจะไม่เรียกใช้เมธอดนี้เมื่อทำการอัปเดต A/B ปกติ

void commitChanges()

คอมมิตการเปลี่ยนแปลง

เฟรมเวิร์กจะเรียกใช้เมธอดนี้หลังการรีบูตเมื่อพร้อมที่จะคอมมิตการเปลี่ยนแปลง โดยจะเรียกใช้ฟังก์ชันนี้ก่อนที่จะเขียนข้อมูล (เช่น รูปภาพ วิดีโอ SMS ใบเสร็จจากเซิร์ฟเวอร์ ที่ระบุว่าได้รับแล้ว) ลงใน userdata และก่อน BootComplete

หากไม่มีการอัปเดตที่จุดตรวจสอบที่ใช้งานอยู่ วิธีนี้จะไม่มีผล

abortChanges()

บังคับให้รีบูตและกลับไปที่จุดตรวจสอบ ทิ้งการแก้ไข userdata ทั้งหมด ตั้งแต่การรีบูตครั้งแรก

เฟรมเวิร์กจะเรียกใช้เมธอดนี้หลังจากรีบูตแต่ก่อน commitChanges retry_counter จะลดลงเมื่อเรียกใช้เมธอดนี้ ระบบจะสร้างรายการบันทึก

bool needsRollback()

กำหนดว่าต้องย้อนกลับหรือไม่

ในอุปกรณ์ที่ไม่ใช่ Checkpoint จะแสดง false ในอุปกรณ์ Checkpoint ค่าที่ส่งคืนคือ true ในระหว่างการเปิดเครื่องที่ไม่ใช่ Checkpoint

ติดตั้งใช้งาน UDC

การใช้งานอ้างอิง

ดูตัวอย่างวิธีใช้งาน UDC ได้ที่ dm-bow.c ดูเอกสารเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟีเจอร์นี้ได้ที่ dm-bow.txt

ตั้งค่า

ใน on fs ในไฟล์ init.hardware.rc โปรดตรวจสอบว่าคุณมีข้อมูลต่อไปนี้

mount_all /vendor/etc/fstab.${ro.boot.hardware.platform} --early

ใน on late-fs ในไฟล์ init.hardware.rc โปรดตรวจสอบว่าคุณมีข้อมูลต่อไปนี้

mount_all /vendor/etc/fstab.${ro.boot.hardware.platform} --late

ในไฟล์ fstab.hardware ให้ตรวจสอบว่าได้ติดแท็ก /data เป็น latemount

/dev/block/bootdevice/by-name/userdata              /data              f2fs
noatime,nosuid,nodev,discard,reserve_root=32768,resgid=1065,fsync_mode=nobarrier
latemount,wait,check,fileencryption=ice,keydirectory=/metadata/vold/metadata_encryption,quota,formattable,sysfs_path=/sys/devices/platform/soc/1d84000.ufshc,reservedsize=128M,checkpoint=fs

เพิ่มการแบ่งพาร์ติชันข้อมูลเมตา

UDC ต้องมีพาร์ติชันข้อมูลเมตาเพื่อจัดเก็บจำนวนการลองใหม่ที่ไม่ใช่ Bootloader และ คีย์ ตั้งค่าพาร์ติชันข้อมูลเมตาและติดตั้งล่วงหน้าใน /metadata

ในไฟล์ fstab.hardware ให้ตรวจสอบว่าได้ติดแท็ก /metadata เป็น earlymount หรือ first_stage_mount

/dev/block/by-name/metadata           /metadata           ext4
noatime,nosuid,nodev,discard,sync
wait,formattable,first_stage_mount

เริ่มต้นพาร์ติชันเป็น 0 ทั้งหมด

เพิ่มบรรทัดต่อไปนี้ลงใน BoardConfig.mk

BOARD_USES_METADATA_PARTITION := true
BOARD_ROOT_EXTRA_FOLDERS := existing_folders metadata

อัปเดตระบบ

ระบบ F2FS

สำหรับระบบที่ใช้ F2FS เพื่อจัดรูปแบบข้อมูล โปรดตรวจสอบว่า F2FS เวอร์ชันของคุณ รองรับจุดตรวจสอบ ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ฟังก์ชันการทำงานของจุดตรวจสอบใน ระบบไฟล์ต่างๆ

เพิ่มแฟล็ก checkpoint=fs ลงในส่วน <fs_mgr_flags> ของ fstab สำหรับ อุปกรณ์ที่เมานต์ที่ /data

ระบบที่ไม่ใช่ F2FS

สำหรับระบบที่ไม่ใช่ F2FS คุณต้องเปิดใช้ dm-bow ในการกำหนดค่าเคอร์เนล

เพิ่มแฟล็ก checkpoint=block ลงในส่วน <fs_mgr_flags> ของ fstab สำหรับ อุปกรณ์ที่เมานต์ที่ /data

ตรวจสอบบันทึก

ระบบจะสร้างรายการบันทึกเมื่อมีการเรียกใช้ Checkpoint API

การตรวจสอบความถูกต้อง

หากต้องการทดสอบการใช้งาน UDC ให้เรียกใช้VtsKernelCheckpointTestชุดการทดสอบ VTS