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

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