Жизнь после отвала eMMC: Загружаем Android с MicroSD

Есть у меня страсть к коллекционированию и ремонту интересных смартфонов прошлых лет. Недавно подписчик подарил мне весьма диковинный и необычный гаджет 2011 года: бюджетный QWERTY-смартфон Samsung Galaxy Y Pro с чипсетом от Broadcom. Помимо самого факта того, что смартфон обладал QWERTY-клавиатурой, меня также заинтересовало его кровное братство с Raspberry Pi первого поколения. Но вот незадача, смартфон не включался и просто висел на логотипе. Если вам интересен необычный кейс ‭«отвала‭» eMMC и переноса Android на MicroSD-флэшку — жду вас под катом!

❯ Теория

Проблема ‭«отваливающейся‭» памяти преследует смартфоны и планшеты с начала 2010-х годов. После массового перехода с NAND-накопителей на eMMC, многие смартфоны начали страдать от того, что в один прекрасный день зависали и затем больше не включались… или же включались, но бесконечно висели на заставке. Обычный пользователь нёс смартфон в сервисный центр, более продвинутый шёл на профильные ресурсы и скачивал прошивку… чтобы с грустью обнаружить, что ничего не помогает и смартфон всё так же висит на логотипе.

Происходит это из-за того, что для загрузки системе необходим доступ как минимум к трём разделам: system для чтения, а также data и cache для чтения и записи. У eMMC и современной UFS-памяти есть свой собственный контроллер в чипе, который по своим собственным параметрам определяет S.M.A.R.T накопителя и, если по его мнению, флэшка уже близка к ‭«кончине‭», просто переводит её в режим Read only, из-за чего данные пользователя остаются на месте, но смартфон уже больше никогда не загрузится без вмешательства специалиста.

В теории всё замечательно: данные на месте, в сервисе просто вычитают дамп старой флэшки, подберут такой же или совместимый по корпусу новый чип, а затем запишут на него дамп и восстановят все данные без потери. Но на практике бывают определенные казусы: например, у некоторых чипов Samsung 2012-2014 года был баг в прошивке, из-за чего они полностью умирали с потерей всех данных, после чего смартфон вообще не подавал никаких признаков жизни (примеры: Galaxy S4 Mini в 9008, S4 Zoom, Note N8000), иногда eMMC просто уходила в полный ReadOnly (HTC Desire SV и некоторые другие HTC’шки 2011-2012 годов), а иногда чип уходил в ReadOnly лишь частично — операции записи просто заканчивались неудачей (предположительно из-за того, что бэды ремаппить уже просто некуда) и смартфон даже мог загрузится… правда все приложения постоянно крашились, а настройки телефон не сохранял.

Примерно так вышло и в моём случае. В январе, подписчик Андрей предложил подарить мне весьма необычный смартфон — Samsung Galaxy Y Pro. Читатель попытался его перепрошить, однако смартфон всё так же продолжал висеть на заставке. Конечно я согласился, причём мне из принципа хотелось разобраться в платформе и при возможности перенести всю систему на MicroSD-флэшку.

❯ Переносим на MicroSD

После того как смартфон приехал ко мне, я убедился в том, что он действительно висит в бутлупе и никак не реагирует ни на сброс до заводских настроек через рекавери, ни на прошивку. Смартфон всё также продолжал висеть на бутанимации, а значит, мы можем сделать вывод, что ядро Linux уже загрузилось и сам смартфон перешёл в последнюю фазу загрузки — запуск zygote и ‭«отпочковывание‭» от него app_process.

Чтобы понять, что всё это значит — давайте вкратце рассмотрим процесс загрузки Android:

1. Старт BootROM, SPL и загрузчика: После включения смартфона или подключения ЗУ, контроллер питания даёт разрешение на запитывание всех модулей устройства. После этого, процессор начинает выполнять код загрузчика, однако поскольку ни NAND, ни eMMC не поддерживают XIP (eXecute In Place — возможность подключить флэшку прямо в шину процессора, на манер ROM в спектруме), первым делом процессор выполняет код из BootROM — небольшого, физически прожженного в небольшую ROM-память на заводе загрузчика, в задачи которого входит экстренный режим восстановления при окирпичивании устройства (MTK USB Port на MediaTek, 9008 на Qualcomm, FEL на AllWinner) и загрузка вторичного загрузчика из eMMC/NAND — SPL (на MediaTek называется Preloader). В его задачи входит инициализация ОЗУ и передача управления вторичному загрузчику — тот самый, который вы, возможно, захотите разблокировать и который загружает ядро Linux.

   Но вот нюанс, на чипсетах Broadcom BootROM’а нет: там запуском ARM-ядер занимается GPU VideoCore, который по своей натуре — векторный DSP! Так что Y Pro интересен ещё и этой малозначимой, но забавной деталью

2. Linux: Обычно ядро хранится не в сыром виде, а в специальном разделе boot/recovery и представляет из себя образ zImage + рамдиск. На этом рамдиске хранятся минимально необходимые для старта устройства программы: init, busybox (не всегда) и… всё!

   Формат таких образов условно стандартизирован и их можно разобрать и собрать с помощью специальных программ. Например, AndImgTool!

3. init: Далее самая главная программа с PID 0 — init, запускает набор скриптов в корне рамдиска с расширением .rc. В скриптах содержатся обработчики событий (early-boot, boot, late-boot и т. п.), а также список служб для запуска. В скриптах идёт монтирование разделов, запуск служб если это нужно, создание ссылок, загрузка динамических модулей и конфигурация драйверов/ядра, а также режима USB и adb. Помимо этого, init отвечает за properties — свойства в build.prop, а также default.prop, которые позволяют включить adb даже если устройство не загружается. Это нам позже пригодится.

4. app_process: После того, как раздел system примонтирован, RIL запущен и другие важные операции выполнены — rc-скрипт запускает наконец-то app_process с параметром zygote. Это самый важный процесс в Android, его краш ведет к ‭«мягкой перезагрузке‭» — т. е. появлению анимации загрузки и появлению рабочего стола. app_process — это как-бы Java-машина Dalvik (или ART в Android 5.1+), аналог java.exe, только размножается она методом почкования — с помощью системного вызова fork.

5. Ну и когда все службы работают — устройство показывает рабочий стол и вызывается событие ON_BOOT_COMPLETE.

Да, всё вот так просто. Итак, основываясь на сказанном выше, как мы можем перенести Android на MicroSD? Правильно, пропатчив скрипты загрузки так, чтобы они монтировали систему и раздел data с cache не с внутреннего накопителя, а с флэшки. Но для патча необходимо чтобы eMMC была хоть сколь-либо перезаписываема.

Сначала я попытался установить кастомную прошивку с помощью CWM (он здесь не перепрошивается навсегда, а запускается с помощью бага в update.zip) и заметил, что поведение смартфона поменялось: он просто висел на первичном логотипе и не загружал даже бутанимацию. А значит какие-то операции перезаписи завершились ошибкой и init либо не может примонтировать system, либо там у нас там творится бардак. Но что-то ведь всё таки перезаписалось, а после перепрошивки родной системы смартфон снова начинал показывать бутанимацию… значит, флэшка не полностью в readonly?

Я решил пропатчить boot.img, активировав в нём режим отладки через USB, дабы посмотреть что творится у нас в dmesg. Для этого я распаковал образ с помощью AndImgTool, открыл файл default.prop и заменил свойства ro.secure = 0, ro.debuggable = 1, а также persist.service.adb.enable = 1

Samsung в те годы ещё не блокировал загрузчики и прошить произвольный раздел можно было фирменным флэшером. Для этого необходимо было создать tar-архив, куда положить образ (например boot.img), выбрать его в программе и нажать ‭«Start‭».

После прошивки, смартфон всё также висел на заставке… но определился в диспетчере устройств и команда adb devices показала, что смартфон подключен. Значит, раздел перезаписался и только часть eMMC ушла в readonly! Те разделы, которые никогда не перезаписываются (куда входит system, boot, recovery и SPL) — в норме?

Пишем dmesg и… видим как драйвер eMMC флудит в printk об ошибках перезаписи в раздел /data/. А ведь я говорил о том, что Android для загрузки этот раздел обязательно нужен!

Но что же за stl11, если в Linux принято называть eMMC-устройства mmcblk? Давайте посмотрим в init.rc:

Разделы используют какую-то самопальную файловую систему RFS (что-то проприетарное от Samsung), а также J4FS, вместо общепринятых YAFFS или EXT4. Давайте сделаем логический вывод: если раздел system и efs (с настройками модема) у нас в норме и никогда не перезаписывается, а после загрузки ядра, Android нужны для перезаписи data и cache… значит можно просто перенести эти разделы на MicroSD, а init.rc заставить монтировать разделы именно оттуда!

Для этого мы берём MicroSD-флэшку и с помощью fdisk бьём её на три раздела: один будет для /data/ (30% от ёмкости MicroSD — или хотя-бы 256Мб), второй для /cache/ около 64Мб и третий для обычных файлов. Затем форматируем первый и второй разделы в ext2 с помощью программы mke2fs, а третий — в обычный FAT32 (или тоже ext2, по желанию).

Далее прописываем новые точки монтирования в init.rc, собираем boot.img и прошиваем на смартфонЖ

И, спустя пару минут загрузки… нас встречает рабочий стол! Радости нет предела Но некоторые читатели могут усомнится в юзабельности всей этой затеи, ведь MicroSD как минимум в десять раз медленнее eMMC… Но всё ли так плохо? Давайте посмотрим на практике!

❯ Тестируем

Поскольку смартфон у нас с QWERTY-клавиатурой и горизонтальным дисплеем, здесь лаунчер подогнан под частичное управление с кнопок, при этом стоить иметь ввиду, что далеко не каждое приложение адаптировано для такого DPI. Тачскрин тоже есть, причём емкостной, что не может не радовать. Дисплей выполнен по технологии TN, разрешение — всего 240×320, что в целом совсем немного для смартфона, но вполне нормально для QWERTY-бюджетника тех лет.

Под капотом скрывается чипсет от Broadcom — BCM21553 с одним ядром ARM1136, работающем на частоте 832МГц. И да, это ARMv6 ядро, что значительно сужает круг поддерживаемых игр и приложений. Когда-то на 4pda даже был отдельный клуб владельцев смартфонов на этом чипсете, где люди жаловались на отсутствие поддержки ARMv7! Также в смартфоне установлено 384Мб DDR2 ОЗУ и 512Мб постоянной памяти.

В качестве GPU используется ядро собственной разработки Broadcom — VideoCore IV. И оно тоже было предметом критики на профильных форумах. Все дело в том, что как и у GPU от Samsung — FIMG, у VC IV были плохие драйвера для GLES — что было критично для игр тех лет. Поскольку большинство релизов оптимизировалось на Qualcomm Adreno и Mali, во многих играх на Y Pro были белые текстуры, или же графические артефакты.

Для сравнения: Raspberry Pi Model A и B — братья данного смартфона, которые в аппаратной части похожи почти во всем. Теперь мы с вами выяснили, что смартфон представляет определенный коллекционный интерес для любителей гаджетов на необычных процессорах!

Производительность смартфона после переноса части системы на MicroSD упала лишь немного. Девайс всё ещё продолжает относительно плавно работать, нет каких-то явно медленных подгрузок и тормозов. Многие приложения работают хорошо, однако лаги не исключены:

Но можно ли назвать смартфон бесполезным в наше время? Я думаю, что нет, определенный набор задач он все еще способен выполнять. Например, серфинг в сети — самый базовый просмотр страниц всё ещё можно осуществить с помощью Opera Mini 7, которая до сих пор продолжает работать спустя 10+ лет после релиза. Многие страницы отображаются некорректно, ни о каких сайтах с интерактивом и речи не идет… но почитать Википедию или Хабр всё равно можно!

При условии отключения проверки сертификатов (Защита -> ‭«SSL (Принимать все)‭») и использования одноразовых паролей, можно использовать почтовый клиент. Работает шустро, однако пуши не поддерживает, поэтому сообщения будут проверяться с интервалом в ~5мин.

Также можно посидеть в мессенджерах. Я писал клиенты ВК и ТГ (работает через прокси) для смартфонов с Android 1.5+ и запускал их даже на первом серийном Android-смартфоне в мире и они здесь работают вполне неплохо. Об официальных клиентах и речи не идет — Android 2.3 слишком сильно устарел по мнению большинства разработчиков.

И конечно можно поиграть. Начиная от Java-игр, в которые играть вполне удобно благодаря наличию аппаратных кнопок, заканчивая эмуляторами консолей, которые в большинстве своём здесь летают и нативными играми. Таким образом, старенький смартфон превращается в миниатюрную портативную консоль. Единственный нюанс — VC IV совсем уж слабенький GPU, когда заходит вопрос запуска 3D-игр. Даже Raging Thunder 2 со своим замечательно оптимизированным рендером здесь иногда чуточку подтормаживает, при том что она же идеально работает на Adreno 200 (ATI Z430), Mali-300 и даже Vivante GC-600!

Пусть круг задач и не слишком широкий, но смартфон всё равно очень интересный и крутой

❯ Заключение

Вот такая статья о восстановлении необычного смартфона из 2011 года у нас с вами получилось. Надеюсь, вам было интересно и полученные знания вам пригодятся. Ну а если будут какие-то вопросы по поводу возможности переделки смартфона на загрузку с MicroSD — не стесняйтесь спрашивать в комментариях!

А если вам интересна тематика ремонта, моддинга и программирования для гаджетов прошлых лет — подписывайтесь на мой Telegram-канал ‭«Клуб фанатов балдежа‭», куда я выкладываю бэкстейджи статей, ссылки на новые статьи и видео, а также иногда выкладываю полезные посты и щитпостю. А видеоверсии статей можно найти на моём YouTube канале.

Очень важно! Разыскиваются девайсы для будущих статей!

Друзья! Для подготовки статей с разработкой самопальных игрушек под необычные устройства, объявляется розыск телефонов и консолей! В 2000-х годах, китайцы часто делали дешевые телефоны с игровым уклоном — обычно у них было подобие геймпада (джойстика) или хотя бы две кнопки с верхней части устройства, выполняющие функцию A/B, а также предустановлены эмуляторы NES/Sega. Фишка в том, что на таких телефонах можно выполнять нативный код и портировать на них новые эмуляторы, чем я и хочу заняться и написать об этом подробную статью и записать видео! Если у вас есть телефон подобного формата и вы готовы его задонатить или продать, пожалуйста напишите мне в Telegram (@monobogdan) или в комментарии. Также интересуют смартфоны-консоли на Android (на рынке РФ точно была Func Much-01), там будет контент чуточку другого формата

А также я ищу старые (2010-2014) подделки на брендовые смартфоны Samsung, Apple и т. п. Они зачастую работают на весьма интересных чипсетах и поддаются хорошему моддингу, парочку статей уже вышло, но у меня ещё есть идеи по их моддингу! Также может у кого-то остались самые первые смартфоны Xiaomi (серии Mi), Meizu (ещё на Exynos) или телефоны Motorola на Linux (например, EM30, RAZR V8, ROKR Z6, ROKR E2, ROKR E5, ZINE ZN5 и т. п., о них я хотел бы подготовить специальную статью и видео т. к. на самом деле они работали на очень мощных для своих лет процессорах, поддавались серьезному моддингу и были способны запустить даже Quake!). Всем большое спасибо за донаты!

---

А ещё я держу все свои мобилы в одной корзине при себе (в смысле, все проекты у одного облачного провайдера) — Timeweb. Потому нагло рекомендую то, чем пользуюсь сам — вэлкам:

Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале 

Перед оплатой в разделе «Бонусы и промокоды» в панели управления активируйте промокод и получите кэшбэк на баланс.