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Android 引导诡计

术语

• rootdir：根目录 (/)。所有 文件、文件夹或文件系统 都存储在 rootdir 中或挂载在 rootdir 下。在 Android 上，文件系统可以是 rootfs 或 system 分区。
• initramfs：Android 启动映像中的一个部分，Linux 内核将使用它作为rootfs。人们也可以使用术语 ramdisk
• recovery 和 boot 分区：这两个实际上非常相似：都是包含 ramdisk 和 Linux 内核的 Android 启动映像（加上其他一些东西）。 唯一的区别是，启动 boot 分区将把我们带到 Android，而 recovery 有一个用于修复和升级设备的极简自带 Linux 环境。
• SAR：系统作为根（System-as-root）。也就是说，设备使用 system 作为 rootdir，而不是 rootfs
• A/B, A-only：对于支持无缝系统更新的设备，它将具有所有只读分区的2个插槽（partition）；我们称这些为A/B设备。为了区分，非A/B设备将称为A-only
• 2SI：两阶段初始化。Android 10+ 的启动方式。稍后提供更多信息。

以下是一些参数，可帮助您更精确地定义设备的 Android 版本：

• LV：推出版本。设备推出时使用的安卓版本。也就是说，设备首次上市时预装的 Android 版本。
• RV：运行版本。设备当前运行的 Android 版本。

我们将使用 Android API 级别 来表示 LV 和 RV 。API 级别和 Android 版本之间的映射可以在这张表格中看到。例如：Pixel XL 随 Android 7.1 发布，并运行 Android 10，这些参数将为 (LV = 25, RV = 29) 。

引导方法

Android 启动可以大致分为 3 种主要的不同方法。我们提供了一个一般的经验法则，以确定您的设备最有可能使用哪种方法，但例外情况单独列出。

方法	初始根目录	最终根目录
A	rootfs	rootfs
B	system	system
C	rootfs	system

• 方法 A - 传统 ramdisk：这是所有 Android 设备过去启动的方式（过去的美好时光）。内核使用 initramfs 作为 rootdir，exec /init 来引导。
  • 不属于方法 B 和 C 标准中的设备
• 方法 B - 传统 SAR：此方法首次出现在 Pixel 1 上。内核直接挂载 system 分区作为 rootdir 并且 exec /init 来引导。
  • 具有 (LV = 28) 的设备
  • 谷歌：Pixel 1 和 2。Pixel3 和 3a 为 (RV = 28) 时
  • 一加：6 - 7
  • 也许一些 (LV < 29) Android Go 设备？
• 方法 C - 2SI ramdisk SAR：此方法首次出现在 Pixel 3 Android 10 开发者预览版中。内核使用 initramfs 作为 rootdir，在 rootfs 中使用 exec /init。这个 init 负责挂载 system 分区并将其用作新的 rootdir，最后执行 /system/bin/init 来引导。
  • 具有 (LV >= 29) 的设备
  • 具有 (LV < 28, RV >= 29) 的设备，不包括已在使用方法 B 的设备
  • 谷歌：Pixel 3 和 3a 为 (RV >= 29) 时

讨论

从文档来看，谷歌对 SAR 的定义只考虑了内核如何引导设备（上表中的初始根目录），这意味着从谷歌的角度来看，只有使用方法B的设备才被正式视为 SAR 设备。

然而，对于 Magisk 来说，真正的区别在于设备在完全启动时使用的是什么（上表中的最终根目录），这意味着就 Magisk 而言，方法 B 和方法 C 都是 SAR 的一种形式，但实施方式不同。除非另有特别说明，否则本文件后面提到的每一个 SAR 实例都将参考 Magisk 的定义。

通俗地说，方法 C 的标准有点复杂：您的设备足够现代，可以使用 Android 10+ 启动，或者您在使用方法 A 的设备上运行 Android 10+ 第三方 ROM。

• 任何运行 Android 10+ 的设备都将自动使用方法 C
• 方法 B 设备卡在方法 B 上，唯一的例外是 Pixel 3 和 3a，Google 对设备进行了改造以适应新方法。

SAR 是 Project Treble 中非常重要的一部分，因为 rootdir 应该与平台绑定。这也是方法 B 和 C 带有 (LV >= ver) 标准的原因，因为谷歌每年都强制所有 OEM 遵守更新的要求。

一些历史

当谷歌发布第一代 Pixel 时，它还推出了 A/B（无缝）系统更新。由于存储大小问题，与仅 A 相比有几个区别，最相关的是删除 recovery 分区和 recovery ramdisk ，合并到boot中。

让我们回到 Google 第一次设计 A/B 的时候。如果使用 SAR（当时只有引导方法 B 存在），内核不需要 initramfs 来引导 Android（因为 rootdir 在 system 中）。这意味着我们可以很聪明，只需将 recovery ramdisk（包含极简的 Linux 环境）塞入 boot ，删除 recovery ，然后让内核根据引导加载程序的信息选择要使用的任何根目录（ramdisk 或 system）。

随着时间从 Android 7.1 到 Android 10 的流逝，谷歌推出了动态分区。这对 SAR 来说是个坏消息，因为 Linux 内核无法直接理解这种新的分区格式，因此无法直接将 system 挂载为 rootdir。这是他们想出引导方法 C 的时候：总是引导到 initramfs ，并让 userspace 处理其余的引导。这包括决定启动到 Android 或 recovery，或者他们正式称之为 USES_RECOVERY_AS_BOOT 。

一些使用带有 2SI 的 A/B 的现代设备还带有 recovery_a/_b 分区。谷歌的标准正式支持这一点。当 recovery 存储在单独的分区中时，这些设备将只使用 boot ramdisk 引导到 Android。

将这些拼凑在一起

有了上面的所有知识，现在我们可以将所有 Android 设备分类为以下不同类型：

类型	引导方式	分区	2SI	在 boot 里的 ramdisk
I	A	A-only	No	boot ramdisk
II	B	A/B	Any	recovery ramdisk
III	B	A-only	Any	N/A
IV	C	Any	Yes	混合 ramdisk

这些类型按首次可用时的时间顺序排序。

• I 类：好的旧传统 ramdisk 引导
• II 类：旧版 A/B 设备。Pixel 1 是这种类型的第一个设备，同时也是第一个 A/B 和 SAR 设备。
• III 类：2018 年末 - 2019 年 A-only 的设备。就 Magisk 而言，这是迄今为止最糟糕的一种设备类型
• IV 类：所有使用引导方法 C 的设备都是 IV 型设备。A/B IV 类 ramdisk 可以根据引导加载程序的信息启动到 Android 或 recovery；A-only IV 类 ramdisk 只能引导到 Android。

关于 III 类设备的更多详细信息：Magisk 始终安装在引导映像的 ramdisk 中。对于所有其他类型的设备，由于其 boot 分区包含 ramdisk，因此可以通过 Magisk app 或第三方 recovery 中的刷入 ZIP 修补引导映像来轻松安装 Magisk。然而，对于 III 型设备，它们仅限于将 Magisk 安装到 recovery 分区中。Magisk 在正常启动时无法运行；相反，III 类设备用户必须始终重新启动到 recovery，以保持 Magisk 访问。

一些 III 类设备的引导加载程序仍然会接受并提供手动添加到内核 boot 映像中的 initramfs（例如一些小米手机），但许多设备不接受（例如三星 S10，Note 10）。这完全取决于 OEM 如何实现其引导加载程序。

参考链接

• Magisk Android Booting Shenanigans（官方）