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稀疏鏡像在 OpenHarmony 上的探索

電子發(fā)燒友開源社區(qū) ? 來源:未知 ? 2023-01-06 08:30 ? 次閱讀
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一、稀疏鏡像升級(jí)背景
常用系統(tǒng)鏡像格式為原始鏡像,即RAW格式。鏡像體積比較大,在燒錄固件或者升級(jí)固件時(shí)比較耗時(shí),而且在移動(dòng)設(shè)備升級(jí)過程時(shí)比較耗費(fèi)流量。為此,將原始鏡像用稀疏描述,可以大大的縮減鏡像體積,省時(shí)省流量。

二、稀疏鏡像原理
1. 稀疏鏡像概念
  • 原始鏡像:即raw image,完整的ext4分區(qū)鏡像,包含很多全零的無效填充區(qū)
  • 稀疏鏡像:即sparse image,將raw ext4進(jìn)行稀疏描述,因此尺寸比較小,制作目錄有多少文件就計(jì)算多少,沒有全零填充

2. 稀疏鏡像格式

稀疏鏡像數(shù)據(jù)格式:首先是sparse_header占用28byte,然后是12byte的chunk_header,同樣這chunk_header的類型決定了后面跟著的數(shù)據(jù),如果讀到數(shù)據(jù)是0xCAC1意味著后面是本身的raw_data,如果是0xCAC3,則后面num為0,接著再0xCAC2意味著后面填充4byte的內(nèi)容。

三、實(shí)現(xiàn)稀疏鏡像升級(jí)方案
1. 稀疏鏡像燒錄
生成稀疏格式鏡像,有2種方法可以生成稀疏鏡像:
修改文件build/ohos_var.gni中,sparse_image=true

編譯命令增加--sparse-image字段,
如./build.sh --product-name=xxx --sparse-image

增加稀疏格式轉(zhuǎn)換工具
在目錄build/ohos/images/mkimage中增加文件img2simg,該工具用于編譯完成后將raw鏡像轉(zhuǎn)換為sparse格式,并設(shè)置權(quán)限為777。

編譯后的鏡像對(duì)比

編譯出的鏡像格式為sparse格式,鏡像大小相比raw格式明顯變小。燒錄稀疏鏡像方法和燒錄原始鏡像方法一致。稀疏鏡像本身是不能直接掛載的,在燒錄過程中通過uboot將稀疏格式鏡,還原為原始鏡像,然后寫到磁盤中,系統(tǒng)啟動(dòng)后可掛載對(duì)應(yīng)的鏡像。

2. 稀疏鏡像OTA升級(jí)
OTA升級(jí)的升級(jí)包采用稀疏鏡像制作。

(1)修改升級(jí)包制作工具
官方升級(jí)包工具不支持生成稀疏鏡像的升級(jí)包,修改升級(jí)包工具,生成稀疏格式的升級(jí)包。
.aseupdatepackaging_toolsimage_class.py
按照上圖所示注釋代碼

(2)生成稀疏鏡像升級(jí)包
和全量鏡像升級(jí)包制作方法一致。

(3)適配updater組件中稀疏鏡像功能
增加寫稀疏鏡像分支
.aseupdateupdaterservicesapplypatchdata_writer.cpp
寫數(shù)據(jù)函數(shù)CreateDataWriter增加寫稀疏鏡像分支
case WRITE_SPARSE:{std::make_unique(partitionName));return std::move(writer);}
增加稀疏鏡像類聲明
.aseupdateupdaterservicesapplypatch
aw_writer.h
增加稀疏鏡像類聲明及相關(guān)變量定義
typedef struct sparse_header {  uint32_t  magic;      /* 0xed26ff3a */  uint16_t  major_version;  /* (0x1) - reject images with higher major versions */  uint16_t  minor_version;  /* (0x0) - allow images with higer minor versions */  uint16_t  file_hdr_sz;    /* 28 bytes for first revision of the file format */  uint16_t  chunk_hdr_sz;   /* 12 bytes for first revision of the file format */  uint32_t  blk_sz;     /* block size in bytes, must be a multiple of 4 (4096) */  uint32_t  total_blks; /* total blocks in the non-sparse output image */  uint32_t  total_chunks;   /* total chunks in the sparse input image */  uint32_t  image_checksum; /* CRC32 checksum of the original data, counting "don't care" *//* as 0. Standard 802.3 polynomial, use a Public Domain *//* table implementation */} sparse_header_t;#define SPARSE_HEADER_MAGIC 0xed26ff3a#define CHUNK_TYPE_RAW      0xCAC1#define CHUNK_TYPE_FILL     0xCAC2#define CHUNK_TYPE_DONT_CARE    0xCAC3#define CHUNK_TYPE_CRC32    0xCAC4typedef struct chunk_header {  uint16_t  chunk_type; /* 0xCAC1 -> raw; 0xCAC2 -> fill; 0xCAC3 -> don't care */  uint16_t  reserved1;  uint32_t  chunk_sz;   /* in blocks in output image */  uint32_t  total_sz;   /* in bytes of chunk input file including chunk header and data */} chunk_header_t;class SparseWriter : public DataWriter {public:    virtual bool Write(const uint8_t *addr, size_t len, WriteMode mode, const std::string &partitionName);    explicit SparseWriter(const std::string partitionName) : offset_(0), fd_(-1), partitionName_(partitionName) {}    virtual ~SparseWriter()    {        offset_ = 0;if (fd_ > 0) {            fsync(fd_);close(fd_);        }        fd_ = -1;    }private:int WriteInternal(int fd, const uint8_t *data, size_t len, const std::string &partitionName);    SparseWriter(const SparseWriter&) = delete;const SparseWriter& operator=(const SparseWriter&) = delete;    off64_t offset_;int fd_;    std::string partitionName_;};
增加稀疏鏡像類實(shí)現(xiàn)
.aseupdateupdaterservicesapplypatch
aw_writer.cpp
增加稀疏鏡像類實(shí)現(xiàn)及相關(guān)變量定義,原有代碼不變
bool SparseWriter::Write(const uint8_t *addr, size_t len, WriteMode mode, const std::string &partitionName)
{
if (addr == nullptr) {
LOG(ERROR) << "SparseWriter: invalid address.";
return false;
}
if (len == 0) {
LOG(INFO) << "SparseWriter: write length is 0, skip.";
return false;
}
if (fd_ < 0) {
fd_ = OpenPartition(partitionName_);
if (fd_ < 0) {
return false;
}
}




UPDATER_CHECK_ONLY_RETURN(WriteInternal(fd_, addr, len, partitionName_) >= 0, return false);
return true;
}








int SparseWriter::WriteInternal(int fd, const uint8_t *data, size_t len, const std::string &partitionName)
{
uint32_t written = 0;
sparse_header_t *sparse_header;
chunk_header_t *chunk_header;
unsigned int chunk;
void *membuf = NULL;
uint32_t *fill_buf = NULL;
uint32_t fill_val;
uint32_t bytes_written = 0;
uint32_t total_bytes = 0;
uint32_t blk = 0;
uint32_t chunk_data_sz = 0;
uint32_t blkcnt = 0;
uint32_t blks = 0;
uint32_t total_blocks = 0;
uint32_t addr_offset = 0;
uint32_t fill_buf_num_blks = 0;








uint32_t block_size = 4096;
uint32_t block_count = 524288;
uint32_t i;
uint32_t j;
int ret = lseek64(fd, offset_, SEEK_SET);
UPDATER_FILE_CHECK(ret != -1, "RawWriter: failed to seek file to " << offset_, return -1);
fill_buf_num_blks = CONFIG_FASTBOOT_FLASH_FILLBUF_SIZE / block_size;
LOG(INFO) << "WriteInternal offset_ " << offset_;
/* Read and skip over sparse image header */
sparse_header = (sparse_header_t *)data;
data += sparse_header->file_hdr_sz;
if (sparse_header->file_hdr_sz > sizeof(sparse_header_t)) {
/*
* Skip the remaining bytes in a header that is longer than
* we expected.
*/
data += (sparse_header->file_hdr_sz - sizeof(sparse_header_t));
}
LOG(INFO) << "=== Sparse Image Header ===";
LOG(INFO) << "magic: " << sparse_header->magic;
LOG(INFO) << "major_version: " << sparse_header->major_version;
LOG(INFO) << "minor_version: " << sparse_header->minor_version;
LOG(INFO) << "file_hdr_sz: " << sparse_header->file_hdr_sz;
LOG(INFO) << "chunk_hdr_sz: " << sparse_header->chunk_hdr_sz;
LOG(INFO) << "blk_sz: " << sparse_header->blk_sz;
LOG(INFO) << "total_blks: " << sparse_header->total_blks;
LOG(INFO) << "total_chunks: " << sparse_header->total_chunks;








LOG(INFO) << "Flashing Sparse Image";
blk = 0;
for (chunk = 0; chunk < sparse_header->total_chunks; chunk++) {
/* Read and skip over chunk header */
chunk_header = (chunk_header_t *)data;
data += sizeof(chunk_header_t);
if (chunk_header->chunk_type != CHUNK_TYPE_RAW)
{
LOG(INFO) << "=== Chunk Header ===";
LOG(INFO) << "chunk_type: " << chunk_header->chunk_type;
LOG(INFO) << "chunk_sz: " << chunk_header->chunk_sz;
LOG(INFO) << "total_sz: " << chunk_header->total_sz;
}
if (sparse_header->chunk_hdr_sz > sizeof(chunk_header_t)) {
/*
* Skip the remaining bytes in a header that is longer
* than we expected.
*/
data += (sparse_header->chunk_hdr_sz -
sizeof(chunk_header_t));
}
chunk_data_sz = sparse_header->blk_sz * chunk_header->chunk_sz;
blkcnt = chunk_data_sz / block_size;
switch (chunk_header->chunk_type) {
case CHUNK_TYPE_RAW:
if (chunk_header->total_sz !=
(sparse_header->chunk_hdr_sz + chunk_data_sz)) {
LOG(ERROR) << "Bogus chunk size for chunk type Raw";
return -1;
}
if (blk + blkcnt > 0 + block_count) {
LOG(ERROR) << "Request would exceed partition size!";
return -1;
}
addr_offset = blk * block_size;
ret = lseek64(fd, offset_ + addr_offset, SEEK_SET);
if (ret < 0) {
LOG(ERROR) << "failed to seek file to " << addr_offset << " error=" << strerror(errno);
return -1;
}
written = write(fd, data, blkcnt * block_size);
if (written < 0) {
LOG(ERROR) << "SparseWriter: failed to write data of len ";
return -1;
}
total_bytes = total_bytes + blkcnt * block_size;
blks = written / block_size;
blk += blks;
bytes_written += blkcnt * block_size;
total_blocks += chunk_header->chunk_sz;
data += chunk_data_sz;
break;
case CHUNK_TYPE_FILL:
if (chunk_header->total_sz !=
(sparse_header->chunk_hdr_sz + sizeof(uint32_t))) {
LOG(ERROR) << "Bogus chunk size for chunk type FILL total_sz err " << chunk_header->total_sz << " ";
return -1;
}
ret = posix_memalign (&membuf, 64,
ROUNDUP(
block_size * fill_buf_num_blks,
64));
if (ret) {
LOG(ERROR) << "posix_memalign:" << strerror (errno);
return -1;
}
fill_buf = (uint32_t *)membuf;
if (!fill_buf) {
LOG(ERROR) << "Malloc failed for: CHUNK_TYPE_FILL";
return -1;
}
fill_val = *(uint32_t *)data;
data = data + sizeof(uint32_t);
for (i = 0;
i < (block_size * fill_buf_num_blks /
sizeof(fill_val));
i++)
fill_buf[i] = fill_val;
if (blk + blkcnt > 0 + block_count) {
LOG(ERROR) << "Request would exceed partition size!";
return -1;
}
for (i = 0; i < blkcnt;) {
j = blkcnt - i;
if (j > fill_buf_num_blks)
j = fill_buf_num_blks;
addr_offset = blk * block_size;
ret = lseek64(fd, offset_ + addr_offset, SEEK_SET);
if (ret < 0) {
LOG(ERROR) << "failed to lseek file to " << addr_offset << " error=" << strerror(errno);
return -1;
}
written = write(fd, fill_buf, j * block_size);
if (written < 0) {
LOG(ERROR) << "SparseWriter: failed to write data of len ";
return -1;
}
total_bytes = total_bytes + j * block_size;
blks = written / block_size;
if (blks < j) {
LOG(ERROR) << "Write failed, block";
free(fill_buf);
return -1;
}
blk += blks;
i += j;
}
bytes_written += blkcnt * block_size;
total_blocks += chunk_data_sz / sparse_header->blk_sz;
free(fill_buf);
break;
case CHUNK_TYPE_DONT_CARE:
blk += blkcnt;
total_blocks += chunk_header->chunk_sz;
break;
case CHUNK_TYPE_CRC32:
if (chunk_header->total_sz !=
sparse_header->chunk_hdr_sz) {
LOG(ERROR) << "Bogus chunk size for chunk type CRC32 total_sz err " << chunk_header->total_sz;
return -1;
}
total_blocks += chunk_header->chunk_sz;
data += chunk_data_sz;
break;
default:
LOG(INFO) << __func__ << ": Unknown chunk type: " << chunk_header->chunk_type;
return -1;
}
}
LOG(INFO) << "Wrote "<< chunk <<"blocks, expected to write " << sparse_header->total_blks << "blocks ";
LOG(INFO) << "........ wrote "<< bytes_written <<"bytes to " << partitionName << " ";
LOG(INFO) << "total_bytes=" << total_bytes;
return 0;
}

本文介紹了OpenHarmony系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)稀疏鏡像升級(jí)的方法,理解稀疏鏡像原理及稀疏鏡像還原方法可以快速在自己的系統(tǒng)中應(yīng)用稀疏鏡像升級(jí),提高系統(tǒng)升級(jí)速度。


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