Android加密之文件级加密

Android加密之文件级加密

前置文章

《Android加密之全盘加密》

《Android系统之System Server大纲》

前言

Android 的安全性问题一直备受关注，Google 在 Android 系统的安全方面也是一直没有停止过更新，努力做到更加安全的手机移动操作系统。

在 Android 的安全性方面，有很多模块：

内核安全性
应用安全性
应用签名
身份验证
Trusty TEE
SELinux
加密
等等

其中，加密又分全盘加密（Android 4.4 引入，《Android加密之全盘加密》）和文件级加密（Android 7.0 引入），本文将论述加密中的文件级加密的基本知识。

什么是文件级加密

Android 7.0 及更高版本支持文件级加密 (FBE)。采用文件级加密时，可以使用不同的密钥对不同的文件进行加密，并且可以对这些文件进行单独解密。

全盘加密和文件级加密的区别

借助文件级加密，Android 7.0 中引入了一项称为直接启动的新功能。该功能处于启用状态时，已加密设备在启动后将直接进入锁定屏幕。之前，在使用全盘加密 (FDE) 的已加密设备上，用户在访问任何数据之前都需要先提供凭据，从而导致手机无法执行除最基本操作之外的所有其他操作。例如，闹钟无法运行，无障碍服务不可用，手机无法接电话，而只能进行基本的紧急拨号操作。

文件级加密概述

引入文件级加密 (FBE) 和新 API 后，便可以将应用设为加密感知型应用，这样一来，它们将能够在受限环境中运行。这些应用将可以在用户提供凭据之前运行，同时系统仍能保护私密用户信息。

在启用了 FBE 的设备上，每位用户均有两个可供应用使用的存储位置：

凭据加密 (CE) 存储空间：这是默认存储位置，只有在用户解锁设备后才可用。
设备加密 (DE) 存储空间：在直接启动模式期间以及用户解锁设备后均可用。

这种区分能够使工作资料更加安全，因为这样一来，加密不再只基于启动时密码，从而能够同时保护多位用户。

Direct Boot API 允许加密感知型应用访问上述每个区域。应用生命周期会发生一些变化，以便在用户的 CE 存储空间因用户在锁定屏幕上首次输入凭据而解锁时，或者在工作资料提供工作挑战时，通知应用。无论是否实现了 FBE，运行 Android 7.0 的设备都必须要支持这些新的 API 和生命周期。不过，如果没有 FBE，DE 和 CE 存储空间将始终处于解锁状态。

启用文件级加密

通过将不带参数的 fileencryption 标记添加到 userdata 分区最后一列的 fstab 行中，可以启用 FBE。

直接启动感知型应用

为了实现系统应用的快速迁移，新增了两个可在应用级别设置的属性。defaultToDeviceProtectedStorage 属性仅适用于系统应用，directBootAware 属性则适用于所有应用。

启用文件级加密的条件

对 EXT4 加密的内核支持（内核配置选项：EXT4_FS_ENCRYPTION）
基于 1.0 或 2.0 版 HAL 的 Keymaster 支持。不支持 Keymaster 0.3，因为它既不提供必要的功能，也不能保证为加密密钥提供充分保护。
必须在可信执行环境 (TEE) 中实现 Keymaster/Keystore 和 Gatekeeper，以便为 DE 密钥提供保护，从而使未经授权的操作系统（刷到设备上的定制操作系统）无法直接请求 DE 密钥。
内核加密性能必须要在使用 AES XTS 时至少达到 50MB/s，以确保良好的用户体验。
硬件信任根和验证启动需要绑定到 Keymaster 初始化进程，以确保未经授权的操作系统无法获取设备加密凭据。

加密过程

密钥创建

首次创建设备的 userdata 分区时，会由 init 脚本应用基本结构和政策。这些脚本将触发创建首位用户（用户 0）的 CE 密钥和 DE 密钥，并定义要使用这些密钥加密哪些目录。创建其他用户和资料时，会生成必要的其他密钥并将其存储在密钥代码库中；接下来会创建它们的凭据和设备存储位置，并且加密政策会将这些密钥关联到相应目录。

DE密钥

触发 late-init action

// 开机执行init.cpp，
int main(int argc, char** argv) {
    ......
    // 解析 init.rc file
    Parser& parser = Parser::GetInstance();
    parser.ParseConfig("/init.rc");

    // Don't mount filesystems or start core system services in charger mode.
    std::string bootmode = property_get("ro.bootmode");
    if (bootmode == "charger") {
        am.QueueEventTrigger("charger");
    } else {
        // 触发 late-init action
        am.QueueEventTrigger("late-init");
    }
    ......
}

这个方法定义在文件 system/core/init/init.cpp 中。

触发 post-fs-data

on late-init
    .....
    trigger post-fs
    # Now we can mount /data. File encryption requires keymaster to decrypt
    # /data, which in turn can only be loaded when system properties are present
    trigger post-fs-data
    .....

这个 action 定义在文件 system/core/rootdir/init.rc 中。

执行 installkey 命令

on post-fs-data
    chown system system /data
    chmod 0771 /data
    # Make sure we have the device encryption key.
    start vold
    #执行 installkey 命令
    installkey /data

这个 action 定义在文件 system/core/rootdir/init.rc 中。

命令 installkey 实质执行 do_installkey 函数

BuiltinFunctionMap::Map& BuiltinFunctionMap::map() const {
    constexpr std::size_t kMax = std::numeric_limits<std::size_t>::max();
    static const Map builtin_functions = {
        .....
        {"installkey",              {1,     1,    do_installkey}},
        {"load_persist_props",      {0,     0,    do_load_persist_props}},
        .....
    };
    return builtin_functions;

这个方法定义在文件 system/core/init/builtins.cpp 中。

do_installkey() 函数定义如下

// 是否是 文件级加密
static bool is_file_crypto() {
    // 文件级加密 ro.crypto.type 的值是 file， 全盘加密是 block
    std::string value = property_get("ro.crypto.type");
    return value == "file";
}

static int do_installkey(const std::vector<std::string>& args) {
    // 检查是否是文件级加密
    if (!is_file_crypto()) {
        return 0;
    }
    // 创建密钥
    return e4crypt_create_device_key(args[1].c_str(),
                                     do_installkeys_ensure_dir_exists);
}

这个方法定义在文件 system/core/init/builtins.cpp 中。

ro.crypto.type 在函数 do_mount_all() 中设置

static int do_mount_all(const std::vector<std::string>& args) {
    } else if (ret == FS_MGR_MNTALL_DEV_FILE_ENCRYPTED) {
        if (e4crypt_install_keyring()) {
            return -1;
        }
        property_set("ro.crypto.state", "encrypted");
        //文件级加密
        property_set("ro.crypto.type", "file");
}

这个方法定义在文件 system/core/init/builtins.cpp 中。

回到 do_installkey() 函数，e4crypt_create_device_key() 定义如下

int e4crypt_create_device_key(const char* dir,
                              int ensure_dir_exists(const char*))
{
    init_logging();
    .....
    // 执行 vdc， 传入命令 enablefilecrypto， 同时需要注意参数 cryptfs
    const char* argv[] = { "/system/bin/vdc", "--wait", "cryptfs", "enablefilecrypto" };
    // 从 init， 到 vdc， 注意参数 argv[]
    int rc = android_fork_execvp(4, (char**) argv, NULL, false, true);
    LOG(INFO) << "enablefilecrypto result: " << rc;
    return rc;
}

这个方法定义在文件 system/extras/ext4_utils/ext4_crypt_init_extensions.cpp 中。

android_fork_execvp() 实质是调用函数 android_fork_execvp_ext()

static inline int android_fork_execvp(int argc, char* argv[], int *status,
                                     bool ignore_int_quit, bool logwrap)
{
    // 实质是调用函数这个函数
    return android_fork_execvp_ext(argc, argv, status, ignore_int_quit,
                                   (logwrap ? LOG_ALOG : LOG_NONE), false, NULL,
                                   NULL, 0);
}

这个方法定义在文件 system/core/logwrapper/include/logwrap/logwrap.h 中。

函数 android_fork_execvp_ext() 的实现如下

int android_fork_execvp_ext(int argc, char* argv[], int *status, bool ignore_int_quit,
        int log_target, bool abbreviated, char *file_path,
        const struct AndroidForkExecvpOption* opts, size_t opts_len) {
    // fork 一个新的进程运行 vdc 程序
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        .....
    } else if (pid == 0) {
        .....
        // fork 进程成功， 执行函数 child()
        child(argc, argv);
    } else {

}

这个方法定义在文件 system/core/logwrapper/logwrap.c 中。

static void child(int argc, char* argv[]) {
    // create null terminated argv_child array
    char* argv_child[argc + 1];
    memcpy(argv_child, argv, argc * sizeof(char *));
    argv_child[argc] = NULL;
    // 开始运行 vdc 程序，参数 cryptfs， enablefilecrypto
    // 从 init 进程，进入到 vdc 进程
    if (execvp(argv_child[0], argv_child)) {
        FATAL_CHILD("executing %s failed: %s\n", argv_child[0],
                strerror(errno));
    }
}

这个方法定义在文件 system/core/logwrapper/logwrap.c 中。

int main(int argc, char **argv) {
    // 定义待连接的 socket 标识
    const char* sockname = "vold";
    //在上面的参数中 argv[1] 等于 cryptfs， 所以 socket name 等于 cryptd
    if (!strcmp(argv[1], "cryptfs")) {
        sockname = "cryptd";
    }
    // 等待连接到 vold
    while ((sock = socket_local_client(sockname,
                                 ANDROID_SOCKET_NAMESPACE_RESERVED,
                                 SOCK_STREAM)) < 0) {
        .....
    }
    if (!strcmp(argv[1], "monitor")) {
        exit(do_monitor(sock, 0));
    } else {
        //argv[1] 等于 cryptfs， 执行函数 do_cmd()
        exit(do_cmd(sock, argc, argv));
    }
}

这个方法定义在文件 system/vold/vdc.cpp 中。

static int do_cmd(int sock, int argc, char **argv) {
    .....
    // 写入 socket，注意参数 cmd.c_str()
    if ((write(sock, cmd.c_str(), cmd.length() + 1)) < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to write command: %s\n", strerror(errno));
        return errno;
    }
    return do_monitor(sock, seq);
}

这个方法定义在文件 system/vold/vdc.cpp 中。

socket 写入数据到远程后，执行到 vold 进程

int CryptCommandListener::CryptfsCmd::runCommand(SocketClient *cli,
                                                 int argc, char **argv) {
    if (subcommand == "checkpw") {
        .....
    } 
    ..... 
    //传入的命令是 enablefilecrypto
    } else if (subcommand == "enablefilecrypto") {
        if (!check_argc(cli, subcommand, argc, 2, "")) return 0;
        dumpArgs(argc, argv, -1);
        rc = cryptfs_enable_file();
    }  
    .....                                             
}

这个方法定义在文件 system/vold/CryptCommandListener.cpp 中。

函数 cryptfs_enable_file() 定义如下

int cryptfs_enable_file()
{
    return e4crypt_initialize_global_de();
}

这个函数定义在文件 system/vold/cryptfs.c 中。

bool e4crypt_initialize_global_de() {
    .....
    // device_key_path = /data/unencrypted/key/
    if (path_exists(device_key_path)) {
        if (!android::vold::retrieveKey(device_key_path,
                kEmptyAuthentication, &device_key)) return false;
    } else {
        LOG(INFO) << "Creating new key";
        // 创建 密钥
        if (!random_key(&device_key)) return false;
        //　保存密钥
        if (!store_key(device_key_path, device_key_temp,
                kEmptyAuthentication, device_key)) return false;
    }

    std::string device_key_ref;
    //存储在密钥代码库中
    if (!install_key(device_key, &device_key_ref)) {
        LOG(ERROR) << "Failed to install device key";
        return false;
    }
    // 应用密钥
    std::string ref_filename = std::string("/data") + e4crypt_key_ref;
    if (!android::base::WriteStringToFile(device_key_ref, ref_filename)) {
        PLOG(ERROR) << "Cannot save key reference";
        return false;
    }

    s_global_de_initialized = true;
    return true;
}

DE密钥创建过程就分析到这里。

CE密钥

同样在 init.rc 的 post-fs-data action 中

on post-fs-data
    .....
    installkey /data
    .....
    执行 init_user0 命令
    init_user0
    .....

这个 action 定义在文件 system/core/rootdir/init.rc 中。

init_user0 实质是执行函数

BuiltinFunctionMap::Map& BuiltinFunctionMap::map() const {
    constexpr std::size_t kMax = std::numeric_limits<std::size_t>::max();
    static const Map builtin_functions = {
    .....
    {"ifup",                    {1,     1,    do_ifup}},
    //执行 do_init_user0() 函数
    {"init_user0",              {0,     0,    do_init_user0}},
    .....
}

这个方法定义在文件 system/core/init/builtins.cpp 中。

函数 do_init_user0() 定义如下

static int do_init_user0(const std::vector<std::string>& args) {
    //直接调用了函数 e4crypt_do_init_user0()
    return e4crypt_do_init_user0();
}

这个方法定义在文件 system/core/init/builtins.cpp 中。

函数 e4crypt_do_init_user0() 定义如下

int e4crypt_do_init_user0()
{
    init_logging();
    //执行 vdc ， 参数 cryptfs 和 init_user0， 和 DE 的创建过程类似
    const char* argv[] = { "/system/bin/vdc", "--wait", "cryptfs", "init_user0" };
    // fork vdc 进程，并运行 vdc 程序
    int rc = android_fork_execvp(4, (char**) argv, NULL, false, true);
    LOG(INFO) << "init_user0 result: " << rc;
    return rc;
}

这个方法定义在文件 system/extras/ext4_utils/ext4_crypt_init_extensions.cpp 中。

函数 android_fork_execvp() 运行 vdc 后，vdc 并没有做什么具体的操作，只是把相应的参数继续传递给 vold，和 DE 的密钥创建过程一样，参数 “cryptfs” 和参数 “init_user0” 决定会执行到 vold 的如下代码

int CryptCommandListener::CryptfsCmd::runCommand(SocketClient *cli,
                                                 int argc, char **argv) {    
    .....
    } else if (subcommand == "init_user0") {
        if (!check_argc(cli, subcommand, argc, 2, "")) return 0;
        //执行函数 e4crypt_init_user0()
        return sendGenericOkFailOnBool(cli, e4crypt_init_user0());
    .....
}

这个方法定义在文件 system/vold/CryptCommandListener.cpp 中。

函数 e4crypt_init_user0() 定义如下

bool e4crypt_init_user0() {
    LOG(DEBUG) << "e4crypt_init_user0";
    if (e4crypt_is_native()) {
        // user_key_dir 等于 data/misc/vold/user_keys
        if (!prepare_dir(user_key_dir, 0700, AID_ROOT, AID_ROOT)) return false;
        if (!prepare_dir(user_key_dir + "/ce", 0700, AID_ROOT, AID_ROOT)) return false;
        if (!prepare_dir(user_key_dir + "/de", 0700, AID_ROOT, AID_ROOT)) return false;
        if (!path_exists(get_de_key_path(0))) {
            //创建和安装 CD keys， user 为 0， 即开机默认的 user
            if (!create_and_install_user_keys(0, false)) return false;
        }
        // TODO: switch to loading only DE_0 here once framework makes
        // explicit calls to install DE keys for secondary users
        if (!load_all_de_keys()) return false;
    }
    // We can only safely prepare DE storage here, since CE keys are probably
    // entangled with user credentials.  The framework will always prepare CE
    // storage once CE keys are installed.
    if (!e4crypt_prepare_user_storage(nullptr, 0, 0, FLAG_STORAGE_DE)) {
        LOG(ERROR) << "Failed to prepare user 0 storage";
        return false;
    }

    // If this is a non-FBE device that recently left an emulated mode,
    // restore user data directories to known-good state.
    if (!e4crypt_is_native() && !e4crypt_is_emulated()) {
        e4crypt_unlock_user_key(0, 0, "!", "!");
    }

    return true;
}

这个方法定义在文件 system/vold/Ext4Crypt.cpp 中。

函数 create_and_install_user_keys() 定义如下

static bool create_and_install_user_keys(userid_t user_id, bool create_ephemeral) {
    std::string de_key, ce_key;
    //创建 DE 密钥
    if (!random_key(&de_key)) return false;
    //创建 CE 密钥
    if (!random_key(&ce_key)) return false;
    .....
    std::string de_raw_ref;
    // 存储 DE 密钥到密钥代码库
    if (!install_key(de_key, &de_raw_ref)) return false;
    s_de_key_raw_refs[user_id] = de_raw_ref;
    std::string ce_raw_ref;
    // 存储 CE 密钥到密钥代码库
    if (!install_key(ce_key, &ce_raw_ref)) return false;
    s_ce_keys[user_id] = ce_key;
    s_ce_key_raw_refs[user_id] = ce_raw_ref;
    LOG(DEBUG) << "Created keys for user " << user_id;
    return true;
}

这个方法定义在文件 system/vold/Ext4Crypt.cpp 中。

再看看密钥的真正生成过程 random_key()

static bool random_key(std::string* key) {
    // 读取随机密钥
    if (android::vold::ReadRandomBytes(EXT4_AES_256_XTS_KEY_SIZE, *key) != 0) {
        // TODO status_t plays badly with PLOG, fix it.
        LOG(ERROR) << "Random read failed";
        return false;
    }
    return true;
}

这个方法定义在文件 system/vold/Ext4Crypt.cpp 中。

ReadRandomBytes() 定义如下

status_t ReadRandomBytes(size_t bytes, std::string& out) {
    out.clear();
    //打开 linux 的随机数文件
    int fd = TEMP_FAILURE_RETRY(open("/dev/urandom", O_RDONLY | O_CLOEXEC | O_NOFOLLOW));
    if (fd == -1) {
        return -errno;
    }

    char buf[BUFSIZ];
    size_t n;
    //读取一个随机数，作为密钥
    while ((n = TEMP_FAILURE_RETRY(read(fd, &buf[0], std::min(sizeof(buf), bytes)))) > 0) {
        out.append(buf, n);
        bytes -= n;
    }
    close(fd);

    if (bytes == 0) {
        return OK;
    } else {
        return -EIO;
    }
}

这个方法定义在文件 system/vold/Utils.cpp 中。

使用创建的密钥加密

在解析 init.rc 文件时，会执行命令 mkdir，如

mkdir /data/system_de 0770 system system
on post-fs-data
    mkdir /data/system_ce 0770 system system

    mkdir /data/misc_de 01771 system misc
    mkdir /data/misc_ce 01771 system misc
    //用户数据路径
    mkdir /data/user 0711 system system
    // 用户 DE 空间
    mkdir /data/user_de 0711 system system
    // /data/data 连接到目录 /data/user/0
    // /data/user 和 /data/data 都是 CE 空间
    symlink /data/data /data/user/0

这个 action 定义在文件 system/core/rootdir/init.rc 中。

命令 mkdir 实质执行的的是函数 do_mkdir()

BuiltinFunctionMap::Map& BuiltinFunctionMap::map() const {
    constexpr std::size_t kMax = std::numeric_limits<std::size_t>::max();
    static const Map builtin_functions = {
    .....
    {"mkdir",                   {1,     4,    do_mkdir}},
    .....
}

这个方法定义在文件 system/core/init/builtins.cpp 中。

函数 do_mkdir() 的实现如下

static int do_mkdir(const std::vector<std::string>& args) {
    .....
    // 创建目录
    ret = make_dir(args[1].c_str(), mode);
    .....
    if (e4crypt_is_native()) {
        // 加密目录
        if (e4crypt_set_directory_policy(args[1].c_str())) {
            wipe_data_via_recovery(std::string() + "set_policy_failed:" + args[1]);
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

这个方法定义在文件 system/core/init/builtins.cpp 中。

函数 e4crypt_set_directory_policy() 的实现如下

int e4crypt_set_directory_policy(const char* dir)
{
    // 只加密 /data 目录以及子目录
    if (!dir || strncmp(dir, "/data/", 6) || strchr(dir + 6, '/')) {
        return 0;
    }

    // 不需要加密的目录在这里设置，但是，它们的子目录是会被加密的
    std::vector<std::string> directories_to_exclude = {
        "lost+found",
        "system_ce", "system_de",
        "misc_ce", "misc_de",
        "media",
        "data", "user", "user_de",
    };
    std::string prefix = "/data/";
    for (auto d: directories_to_exclude) {
        if ((prefix + d) == dir) {
            KLOG_INFO(TAG, "Not setting policy on %s\n", dir);
            return 0;
        }
    }
    // 密钥引用
    std::string ref_filename = std::string("/data") + e4crypt_key_ref;
    std::string policy;
    if (!android::base::ReadFileToString(ref_filename, &policy)) {
        KLOG_ERROR(TAG, "Unable to read system policy to set on %s\n", dir);
        return -1;
    }
    KLOG_INFO(TAG, "Setting policy on %s\n", dir);
    // 加密目录
    int result = e4crypt_policy_ensure(dir, policy.c_str(), policy.size());
    if (result) {
        KLOG_ERROR(TAG, "Setting %02x%02x%02x%02x policy on %s failed!\n",
                   policy[0], policy[1], policy[2], policy[3], dir);
        return -1;
    }

    return 0;
}

这个方法定义在文件 system/extras/ext4_utils/ext4_crypt_init_extensions.cpp 中。

函数 e4crypt_policy_ensure() 定义如下

int e4crypt_policy_ensure(const char *directory, const char *policy, size_t policy_length) {
    bool is_empty;
    if (!is_dir_empty(directory, &is_empty)) return -1;
    if (is_empty) {
        // 应用加密政策
        if (!e4crypt_policy_set(directory, policy, policy_length)) return -1;
    } else {
        if (!e4crypt_policy_check(directory, policy, policy_length)) return -1;
    }
    return 0;
}

这个方法定义在文件 system/extras/ext4_utils/ext4_crypt.cpp 中。

函数 e4crypt_policy_set() 定义如下

static bool e4crypt_policy_set(const char *directory, const char *policy, size_t policy_length) {
    int fd = open(directory, O_DIRECTORY | O_NOFOLLOW | O_CLOEXEC);
    ......
    ext4_encryption_policy eep;
    eep.version = 0;
    // 设置加密类型 AES 256
    eep.contents_encryption_mode = EXT4_ENCRYPTION_MODE_AES_256_XTS;
    eep.filenames_encryption_mode = EXT4_ENCRYPTION_MODE_AES_256_CTS;
    eep.flags = 0;
    memcpy(eep.master_key_descriptor, policy, EXT4_KEY_DESCRIPTOR_SIZE);
    // 用命令 EXT4_IOC_SET_ENCRYPTION_POLICY 控制 IO
    if (ioctl(fd, EXT4_IOC_SET_ENCRYPTION_POLICY, &eep)) {
        PLOG(ERROR) << "Failed to set encryption policy for " << directory;
        close(fd);
        return false;
    }
    close(fd);

    char policy_hex[EXT4_KEY_DESCRIPTOR_SIZE_HEX];
    policy_to_hex(policy, policy_hex);
    LOG(INFO) << "Policy for " << directory << " set to " << policy_hex;
    return true;
}

这个方法定义在文件 system/extras/ext4_utils/ext4_crypt.cpp 中。

加密过程就分析到这里。

直接启动

应用了文件级加密的设备，可以以直接启动的方式启动。此时，设备可以加载并使用没有通过文件级加密的目录，如 /data/user_de/0/。那么，直接启动的 APP 的数据保存在这个目录下。

在上文中，我们知道需要在直接启动就可以立马使用的的 APP，需要在应用的 manifest 的 application 标签声明 android:directBootAware=”true” 属性。对于系统的应用，声明 android:defaultToDeviceProtectedStorage=”true” 可以把应用的默认存储空间设置为 /data/user_de/。

因此，在用户没有输入凭据解密 CE 空间之前，系统只是加载 DE 下的应用。

在 AMS ready 时，如下（读者不了解这个过程的以看考文章《 Android系统之System Server大纲》）

public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
    .....
    synchronized (this) {
        // Only start up encryption-aware persistent apps; once user is
        // unlocked we'll come back around and start unaware apps
        //启动 persistent app，注意参数 PackageManager.MATCH_DIRECT_BOOT_AWARE
        startPersistentApps(PackageManager.MATCH_DIRECT_BOOT_AWARE);
    }
    .....

这个方法定义在文件 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java 中。

方法 startPersistentApps() 的实现如下

private void startPersistentApps(int matchFlags) {
    if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) return;

    synchronized (this) {
        try {
            //获取所有 direct boot 的 app
            final List<ApplicationInfo> apps = AppGlobals.getPackageManager()
                    .getPersistentApplications(STOCK_PM_FLAGS | matchFlags).getList();
            for (ApplicationInfo app : apps) {
                if (!"android".equals(app.packageName) && validNewProc(app.packageName, UserHandle.getUserId(app.uid))) {//modified by yongfeng.zhang for task 3682193 on 2016-12-28
                    // 加入启动队列
                    addAppLocked(app, false, null /* ABI override */);
                }
            }
        } catch (RemoteException ex) {
        }
    }
}

这个方法定义在文件 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java 中。

方法 addAppLocked() 定义如下

final ProcessRecord addAppLocked(ApplicationInfo info, boolean isolated,
        String abiOverride) {
    .....
    if (app.thread == null && mPersistentStartingProcesses.indexOf(app) < 0) {
        mPersistentStartingProcesses.add(app);
        // 启动 APP
        startProcessLocked(app, "added application", app.processName, abiOverride,
                null /* entryPoint */, null /* entryPointArgs */);
    }
    return app;
}

这个方法定义在文件 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java 中。

在 PMS 启动时，扫描安装 APP 是，会过滤不是直接启动的 APP

private PackageParser.Package scanPackageDirtyLI(PackageParser.Package pkg,
        final int policyFlags, final int scanFlags, long currentTime, UserHandle user)
        throws PackageManagerException {
    // Apply policy
    if ((policyFlags&PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM) != 0) {
        pkg.applicationInfo.flags |= ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM;
        //直接启动的 APP
        if (pkg.applicationInfo.isDirectBootAware()) {
            // we're direct boot aware; set for all components
            for (PackageParser.Service s : pkg.services) {
                s.info.encryptionAware = s.info.directBootAware = true;
            }
            for (PackageParser.Provider p : pkg.providers) {
                p.info.encryptionAware = p.info.directBootAware = true;
            }
            for (PackageParser.Activity a : pkg.activities) {
                a.info.encryptionAware = a.info.directBootAware = true;
            }
            for (PackageParser.Activity r : pkg.receivers) {
                r.info.encryptionAware = r.info.directBootAware = true;
            }
        }
    }

}

这个方法定义在文件 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java 中。

总结

文件级加密，比较全盘加密具有一些优点，可以让没有输入凭证的设备可以使用更多的功能。文件级加密分 CE 空间和 DE 空间，CE 空间需要凭证加密方可使用，DE 空间则是设备启动后即可使用。应用如果需要区分 CE 和 DE 空间，需要创建不同的上下文环境 Context。

Android加密之文件级加密

Android加密之文件级加密

前置文章

前言

什么是文件级加密

全盘加密和文件级加密的区别

文件级加密概述

启用文件级加密

直接启动感知型应用

启用文件级加密的条件

加密过程

密钥创建

DE密钥

CE密钥

使用创建的密钥加密

直接启动

总结

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