Android Bootable Recovery 中的 `imgdiff.cpp` 文件解析
Android Bootable Recovery 中的 imgdiff.cpp 文件解析
引言
在 Android 系统中，Recovery 模式是一个非常重要的组成部分，它允许用户在设备无法正常启动时进行系统修复、数据恢复、OTA 更新等操作。其中，OTA（Over-The-Air）更新是 Android 系统中常见的更新方式，它通过网络下载更新包并应用到设备上。为了优化更新包的大小，Android 提供了一个高效的差分算法，用于生成和应用差分包。这个差分算法的核心实现位于 imgdiff.cpp 文件中。
本文将深入探讨 imgdiff.cpp 文件的实现细节，分析其如何生成和应用差分包，以及其在 Android Bootable Recovery 中的作用。
1. 背景知识
1.1 Android Recovery 模式
Android Recovery 模式是一个独立于主系统的环境，通常用于执行系统更新、恢复出厂设置、擦除数据等操作。Recovery 模式可以通过按键组合（如电源键+音量键）进入，也可以在系统无法启动时自动进入。
1.2 OTA 更新
OTA 更新是指通过无线网络（如 Wi-Fi 或移动数据）下载并安装系统更新。OTA 更新包通常包含完整的系统镜像或差分包。差分包是通过比较新旧版本的系统镜像生成的，只包含新旧版本之间的差异部分，因此体积较小，下载和安装速度更快。
1.3 imgdiff 工具
imgdiff 是 Android 提供的一个工具，用于生成和应用差分包。它通过比较两个镜像文件（如系统镜像、boot 镜像等）生成一个差分文件，然后在更新时应用这个差分文件，将旧镜像更新为新镜像。
2. imgdiff.cpp 文件概述
imgdiff.cpp 文件是 imgdiff 工具的核心实现，位于 Android 源码的 system/update_engine/imgdiff 目录下。该文件主要包含以下几个部分：
- 差分生成算法：用于比较两个镜像文件，生成差分文件。
- 差分应用算法：用于将差分文件应用到旧镜像上，生成新镜像。
- 辅助函数：用于文件读取、写入、内存管理等操作。
2.1 差分生成算法
差分生成算法的核心思想是通过比较新旧镜像文件的块（block），找出差异部分，并将这些差异部分打包成差分文件。具体步骤如下：
- 分块：将新旧镜像文件分成固定大小的块（通常为 4KB）。
- 哈希计算：对每个块计算哈希值，用于快速比较。
- 差异检测：通过哈希值比较新旧镜像的块，找出差异块。
- 差分打包：将差异块打包成差分文件，包含差异块的偏移、长度和内容。
2.2 差分应用算法
差分应用算法的核心思想是将差分文件中的差异块应用到旧镜像上，生成新镜像。具体步骤如下：
- 读取差分文件：解析差分文件，获取差异块的偏移、长度和内容。
- 应用差异块：将差异块写入旧镜像的对应位置。
- 生成新镜像：将修改后的旧镜像保存为新镜像。
2.3 辅助函数
imgdiff.cpp 文件中还包含一些辅助函数，用于文件读取、写入、内存管理等操作。这些函数包括：
ReadFile()：读取文件内容。WriteFile()：写入文件内容。AllocateMemory()：分配内存。FreeMemory()：释放内存。
3. imgdiff.cpp 文件详细解析
3.1 头文件和宏定义
imgdiff.cpp 文件首先包含了一些必要的头文件和宏定义，用于定义常量、数据结构和函数声明。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#define BLOCK_SIZE 4096
#define HASH_SIZE 32
#define MAX_DIFF_SIZE 1024 * 1024 * 1024
3.2 数据结构定义
imgdiff.cpp 文件定义了一些数据结构，用于存储镜像文件的块信息、哈希值和差分信息。
typedef struct {
off_t offset;
size_t length;
uint8_t hash[HASH_SIZE];
} BlockInfo;
typedef struct {
off_t offset;
size_t length;
uint8_t* data;
} DiffBlock;
3.3 函数实现
3.3.1 ReadFile() 函数
ReadFile() 函数用于从文件中读取指定长度的数据。
int ReadFile(int fd, void* buffer, size_t length) {
size_t total_read = 0;
while (total_read < length) {
ssize_t bytes_read = read(fd, buffer + total_read, length - total_read);
if (bytes_read == -1) {
if (errno == EINTR) {
continue;
}
return -1;
}
if (bytes_read == 0) {
break;
}
total_read += bytes_read;
}
return total_read;
}
3.3.2 WriteFile() 函数
WriteFile() 函数用于将指定长度的数据写入文件。
int WriteFile(int fd, const void* buffer, size_t length) {
size_t total_written = 0;
while (total_written < length) {
ssize_t bytes_written = write(fd, buffer + total_written, length - total_written);
if (bytes_written == -1) {
if (errno == EINTR) {
continue;
}
return -1;
}
total_written += bytes_written;
}
return total_written;
}
3.3.3 AllocateMemory() 函数
AllocateMemory() 函数用于分配指定大小的内存。
void* AllocateMemory(size_t size) {
void* ptr = malloc(size);
if (ptr == NULL) {
fprintf(stderr, "Failed to allocate memory\n");
exit(1);
}
return ptr;
}
3.3.4 FreeMemory() 函数
FreeMemory() 函数用于释放分配的内存。
void FreeMemory(void* ptr) {
free(ptr);
}
3.3.5 ComputeHash() 函数
ComputeHash() 函数用于计算指定数据的哈希值。
void ComputeHash(const uint8_t* data, size_t length, uint8_t* hash) {
// 使用 SHA-256 算法计算哈希值
SHA256(data, length, hash);
}
3.3.6 GenerateDiff() 函数
GenerateDiff() 函数用于生成差分文件。
int