“APEX”这一术语也可以指 APEX 文件。
虽然 Android 支持通过软件包安装程序应用（例如 Google Play 商店应用）更新适用于标准应用模型（如服务、Activity）的模块，但是对于较低级别的操作系统组件，使用类似模型具有以下缺陷：
本部分简要介绍了 APEX 文件格式和 APEX 管理器的设计，后者是一项管理 APEX 文件的服务。
这是 APEX 文件的格式。
图 1. APEX 文件格式
在顶层，APEX 文件是一个 ZIP 文件，其中的文件以未压缩的形式存储，且位于 4 KB 边界。
APEX 文件中的 4 个文件如下所示：
apex_pubkey 是用于为文件系统映像签名的公钥。在运行时，此密钥可确保使用为内置分区中的相同 APEX 签名的同一实体为已下载的 APEX 签名。
APEX 管理器（即 apexd）是一个独立的原生进程，负责验证、安装和卸载 APEX 文件。此进程已启动，并在引导序列早期准备就绪。APEX 文件通常预安装在设备的 /system/apex 下。如果没有可用的更新，APEX 管理器默认使用这些软件包。
装载内部数据库中列出的所有 APEX 文件后，APEX 管理器为其他系统组件提供 Binder 服务，以查询有关已安装的 APEX 文件的信息。例如，其他系统组件可以查询设备中安装的 APEX 文件列表，也可以查询装载特定 APEX 的确切路径，以便可以访问这些文件。
APEX 格式支持以下文件类型：
这并不意味着 APEX 可以更新所有这些文件类型。能否更新某个文件类型，取决于具体平台以及这些文件类型的接口定义的稳定性如何。
在设备端，安装了与用于为 vbmeta 描述符签名的私钥对应的公钥。APEX 管理器使用该公钥来验证请求安装的 APEX。必须使用不同的密钥为每个 APEX 签名，并在构建时和运行时强制执行此操作。
APEX 文件可以位于内置分区（如 /system）中。该分区已通过 dm-verity 验证，因此 APEX 文件会直接装载到环回设备上。
如果内置分区中存在 APEX，可以通过提供具有相同软件包名称和更高或相同版本代码的 APEX 软件包来更新 APEX。新的 APEX 存储在 /data 中，与 APK 类似，新安装的版本会替换内置分区中已存在的版本。但与 APK 不同的是，新安装的 APEX 版本仅在重新启动后才会激活。
要在 Android 设备上支持 APEX Mainline 模块，需要以下 Linux 内核功能：环回驱动程序和 dm-verity。环回驱动程序将文件系统映像装载到某个 APEX 模块中，然后 dm-verity 会验证该 APEX 模块。
在使用 APEX 模块时，环回驱动程序和 dm-verity 的性能对于实现良好的系统性能来说非常重要。
使用内核版本 4.4 或更高版本的设备支持 APEX Mainline 模块。搭载 Android 10 或更高版本的新设备必须使用内核版本 4.9 或更高版本来支持 APEX 模块。
用于支持 APEX 模块所必需的内核补丁程序包含在 Android 公共树中。要获得补丁程序以支持 APEX，请使用最新版本的 Android 公共树。
内核版本 4.4
只有从 Android 9 升级到 Android 10 且要支持 APEX 模块的设备支持此版本。如需获得必需的补丁程序，强烈建议从 android-4.4 分支向下合并。以下是内核版本 4.4 所需的各个补丁程序的列表。
内核版本 4.9/4.14/4.19
如需获得内核版本 4.9/4.14/4.19 所必需的补丁程序，请从 android-common 分支向下合并。
以下列表显示了支持 Android 10 中引入的 APEX 模块的基本配置要求。带星号 (*) 的项是 Android 9 及更低版本的现有要求。
如需支持 APEX，请确保内核命令行参数满足以下要求；
file_contexts 示例：
APEX 中的文件类型及其位置
文件类型
在 APEX 中的位置
共享库
/lib 和 /lib64（在 x86 中，翻译后的 ARM 的位置为 /lib/arm）
可执行文件
/bin
Java 库
/javalib
预编译文件
/etc
APEX 文件自动包含原生共享库或可执行文件的传递依赖项。例如，如果 libFoo 依赖于 libBar，则仅当 libFoo 在 native_shared_libs 属性中列出时才会包含这两个库。
为设备的主应用二进制接口 (ABI) 和辅助 ABI 安装 native_shared_libs 属性。如果 APEX 以具有单个 ABI 的设备（即仅 32 位或仅 64 位）为目标平台，则仅安装具有相应 ABI 的库。
仅为设备的主 ABI 安装 binaries 属性，如下所述：
如需更为精细地控制原生库和二进制文件的 ABI，请使用 multilib.[first|lib32|lib64|prefer32|both].[native_shared_libs|binaries] 属性。
java、libraries 和 prebuilts 属性与 ABI 无关。
下面的示例展示了支持 32 位和 64 位 ABI 且不优先使用 32 位 ABI 的设备：
使用不同的密钥为每个 APEX 签名。需要新密钥时，可创建公钥-私钥对并创建 apex_key 模块。使用 key 属性为使用该密钥的 APEX 签名。公钥自动包含在 APEX 中，名为 avb_pubkey。
在上述示例中，公钥的名称 (foo) 成为密钥的 ID。用于为 APEX 签名的密钥 ID 采用 APEX 格式。在运行时，apexd 使用设备中具有相同 ID 的公钥验证 APEX。
如需在文件级别为 APEX 签名，请按以下三种方式之一设置 certificate 属性：
注意：key 和 certificate 值不需要从相同的公钥/私钥对中派生。APEX 是一种 APK，因此需要 APK 签名（由 certificate 指定）。
要安装 APEX，请使用 ADB。
重新启动后，APEX 会装载到 /apex/<apex_name>@<version> 目录中。可以同时装载同一 APEX 的多个版本。在装载路径中，对应于最新版本的路径绑定装载到 /apex/<apex_name>。
客户端可以使用绑定装载路径从 APEX 读取或执行文件。
通常可按如下方式使用 APEX：
要使用 APEX 更新服务，请执行以下操作：
只能在 APEX 的 .rc 文件中定义服务定义。APEX 不支持操作触发器。
如果标记为可更新的服务在 APEX 激活之前启动，启动会延迟，直到 APEX 的激活过程完成为止。
将以下系统属性设置为 true 以支持 APEX 文件更新。
或者仅设置
对于旧版设备，通过更新旧内核来完全支持 APEX 有时无法执行或不可行。例如，内核可能是在没有 CONFIG_BLK_DEV_LOOP=Y 的情况下构建的，这对于在 APEX 中装载文件系统映像至关重要。
无法通过从网络下载 APEX 的更新版本来更新扁平化 APEX，因为下载的 APEX 无法经过扁平化处理。只能通过常规 OTA 更新扁平化 APEX。
扁平化 APEX 是默认配置。这意味着，除非您将设备明确配置为编译非扁平化 APEX 以支持 APEX 更新（如上所述），否则所有 APEX 都默认经过扁平化处理。
Android 12 及更高版本提供 APEX 文件压缩功能，用于减少可更新的 APEX 软件包对存储空间的影响。安装 APEX 的更新后，虽然其预安装版本不会再使用，但占用的空间量不变。被占用的空间仍然不可用。
APEX 文件压缩功能在只读分区（例如 /system 分区）中使用一组经过高度压缩的 APEX 文件，最大限度地降低了对存储空间的这种影响。Android 12 及更高版本使用 DEFLATE zip 压缩算法。
压缩并不会优化以下各项：
以下是已压缩 APEX 文件的格式。
图 2. 已压缩 APEX 文件的格式
在顶层，已压缩的 APEX 文件是一个 zip 文件，它包含原始 apex 文件（采用 deflate 压缩方式，压缩级别为 9），以及在未压缩的情况下存储的其他文件。
以下四个文件构成一个 APEX 文件：
PRODUCT_COMPRESSED_APEX 产品标志用于控制在源代码的基础上构建的系统映像是否必须包含已压缩的 APEX 文件。
对于本地实验，您可以通过将 OVERRIDE_PRODUCT_COMPRESSED_APEX= 设置为 true 来强制 build 压缩 APEX。
构建系统生成的已压缩的 APEX 文件具有 .capex 扩展名。此扩展名可让您更轻松地区分 APEX 文件的已压缩版本和未压缩版本。
支持的压缩算法
Android 12 仅支持 deflate-zip 压缩。
在启动期间激活已压缩的 APEX 文件
在可以激活已压缩的 APEX 文件之前，须将其中的 original_apex 文件解压缩到 /data/apex/decompressed 目录中。解压缩后的 APEX 文件会硬链接到 /data/apex/active 目录。
注意：由于解压缩后的 APEX 文件会硬链接到 /data/apex/active 目录，因此 /data/apex/decompressed 下的文件必须与 /data/apex/active 目录下的文件具有相同的 SELinux 标签。
为了演示上述流程，我们提供了下面的示例。
与 OTA 交互
已压缩的 APEX 文件会影响 OTA 传送和应用。由于 OTA 更新可能包含已压缩的 APEX 文件，其版本高于设备上当前使用的版本，因此在重新启动设备以应用 OTA 更新之前，必须预留一定的可用空间。
为了支持 OTA 系统，apexd 提供了以下两个 binder API：
如果是 A/B OTA 更新，apexd 会在安装后 OTA 例程中尝试在后台进行解压缩。如果解压缩失败，apexd 会在应用 OTA 更新的启动过程中执行解压缩。
以下是 AOSP 在设计 APEX 文件格式时考虑的一些选项，以及添加或排除这些选项的原因。
Linux 发行版提供 dpkg 和 rpm 等软件包管理系统，这些系统功能强大、成熟且稳健。不过，APEX 没有采用这些系统，因为它们在安装后无法保护软件包。只有在安装软件包时才会执行验证。可以破坏已安装软件包的完整性而不被察觉。这会造成 Android 性能下降，因为 Android 的所有系统组件都存储在只读文件系统中，其完整性受每个 I/O 的 dm-verity 保护。对系统组件的任何篡改都必须禁止或可以检测到，以便设备在遭到入侵时可以拒绝启动。
APEX 容器中的文件来自于受 dm-verity 保护的内置分区（例如 /system 分区），即使在装载分区后，也会禁止对文件进行任何修改。为了对文件提供相同强度的安全保护，APEX 中的所有文件都存储在使用哈希树和 vbmeta 描述符配对的文件系统映像中。如果没有 dm-verity，/data 分区中的 APEX 在经过验证和安装后，很容易遭到意外修改。
实际上，/data 分区也受到 dm-crypt 等加密层的保护。虽然这在一定程度上能够防止篡改，但其主要目的是保护隐私，而不是确保完整性。当获得对 /data 分区的访问权限时，此类加密层就无法提供进一步保护，与 /system 分区中的每个系统组件相比，这也会造成性能下降。APEX 文件中的哈希树与 dm-verity 一同提供相同程度的内容保护。
打包在 APEX 中的系统组件文件可通过 /apex/<name>/lib/ 等新路径访问。如果文件存储在 /system 分区中，可以通过 /system/lib/ 等路径访问这些文件。APEX 文件的客户端（其他 APEX 文件或平台）必须使用新路径。由于路径发生更改，您可能需要更新现有代码。
虽然避免路径更改的一种方法是将 APEX 文件中的文件内容叠加到 /system 分区上，但 Android 团队决定不将文件叠加到 /system 分区上，因为随着叠加（甚至可能会接连堆叠）的文件数的增加，这会对性能造成负面影响。
另一个方法是劫持文件访问函数（如 open、stat 和 readlink），以便以 /system 开头的路径可以重定向到 /apex 下的相应路径。Android 团队舍弃了这一方法，因为更改所有接受路径的函数这种做法不可行。例如，一些应用会静态链接 Bionic，从而实现此类函数。在这类情况下，系统不会重定向这些应用。
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