安装一个apk引起的无法开机

作者: 小城哇哇 | 来源:发表于2022-03-26 17:54 被阅读0次

故事的开始

今天老大急冲冲的跑过来说：xx，你帮我看看这手机咋回事，突然开不了机。

我心想：我最近也没提过代码，应该不是我的问题吧。（甩锅_.）

把电脑插上手机后，我看到下面这段报错一直在loop

12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime: *** FATAL EXCEPTION IN SYSTEM PROCESS: main
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime: java.lang.IllegalStateException: Signature|privileged permissions not in privapp-permissions whitelist: {com.xxx.xxx.xxxxx (/data/app/~~BR9Kz0rmscIpqqvqBf8jwg==/com.xxx.xxx.xxxxx-fLGzzHKkZaTB5_DLxgo_Fg==): android.permission.BACKUP, com.xxx.xxx.xxxxx (/data/app/~~BR9Kz0rmscIpqqvqBf8jwg==/com.xxx.xxx.xxxxx-fLGzzHKkZaTB5_DLxgo_Fg==): android.permission.UPDATE_DEVICE_STATS}
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.server.pm.permission.PermissionManagerService.systemReady(PermissionManagerService.java:4688)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.server.pm.permission.PermissionManagerService.access$500(PermissionManagerService.java:181)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.server.pm.permission.PermissionManagerService$PermissionManagerServiceInternalImpl.systemReady(PermissionManagerService.java:4771)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.server.pm.PackageManagerService.systemReady(PackageManagerService.java:22183)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.server.SystemServer.startOtherServices(SystemServer.java:2305)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.server.SystemServer.run(SystemServer.java:624)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.server.SystemServer.main(SystemServer.java:440)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.internal.os.RuntimeInit$MethodAndArgsCaller.run(RuntimeInit.java:592)
12-31 16:08:49.603 21899 21899 E AndroidRuntime:  at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:930)

看完之后我立马回答：老大，这个我知道，一定是系统应用组的同学忘记在privapp-permissions-platform.xml文件下面加权限声明了。

老大：不会呀，这个手机我一直在用，后面突然就变成这样了。

此刻的我一脸懵逼：还有如此神奇之事。故事的开始便是这样，接下来我就开始调查这个神奇的现象。

万恶之源

手机开机会检查priv-app的权限是否和/etc/permissions/privapp-permissions-platform.xml（有可能在别的文件夹下，例如vendor/etc/permissions，也有可能叫其他名字，因为只要xml的节点是对的就行，pm中的SystemConfig会对这类文件夹的所有xml进行扫描）所声明的权限是否一样，不一样则无法开机，就会一直loop上面的crash。

先从log中的PermissionManagerService#systemReady方法入手

private void systemReady() {
    mSystemReady = true;
    // 万恶之源
    if (mPrivappPermissionsViolations != null) {
        throw new IllegalStateException("Signature|privileged permissions not in "
                                        + "privapp-permissions whitelist: " + mPrivappPermissionsViolations);
    }
    // ...
}

只要mPrivappPermissionsViolations这个数组中有数据，我们就永远无法开机，看看这个数组是怎么填充的。

private boolean grantSignaturePermission(String perm, AndroidPackage pkg,
            PackageSetting pkgSetting, BasePermission bp, PermissionsState origPermissions) {
  // ...
        if (!privappPermissionsDisable && privilegedPermission && pkg.isPrivileged()
                && !platformPackage && platformPermission) {
            if (!hasPrivappWhitelistEntry(perm, pkg)) {
                if (!mSystemReady
                        && !pkgSetting.getPkgState().isUpdatedSystemApp()) {
                    ApexManager apexMgr = ApexManager.getInstance();
                    String apexContainingPkg = apexMgr.getActiveApexPackageNameContainingPackage(
                            pkg);

                    if (apexContainingPkg == null || apexMgr.isFactory(
                            apexMgr.getPackageInfo(apexContainingPkg, MATCH_ACTIVE_PACKAGE))) {
                        // ... 进行和xml声明的权限进行对比... 发现在黑名单找到这个perm的或者在白名单找不到这个perm
                        // 一律加到开机防火墙（我自己想的名字0.0）中
                        if (permissionViolation) {
                            Slog.w(TAG, "Privileged permission " + perm + " for package "
                                    + pkg.getPackageName() + " (" + pkg.getCodePath()
                                    + ") not in privapp-permissions whitelist");

                            if (RoSystemProperties.CONTROL_PRIVAPP_PERMISSIONS_ENFORCE) {
                                if (mPrivappPermissionsViolations == null) {
                                    mPrivappPermissionsViolations = new ArraySet<>();
                                }
                                mPrivappPermissionsViolations.add(
                                        pkg.getPackageName() + " (" + pkg.getCodePath() + "): "
                                                + perm);
                            }
                        } else {
                            return false;
                        }
                    }
             // ....          
                }
                }
            }
        }
}

看完这里，我有一个疑问，一个普通的App怎么会有如此大的影响（小身材大力量？），可以看到上面各种条件判断才能走到这个校检权限声明的码块里。而这其中的一个条件引起了我的注意---pkg.isPrivileged()，这个为true则说明这是一个priv-app，而priv-app一般都是内置在系统内作为系统软件，还能在外部安装？（可能是我见识太少了丢人~~）。

与之关联的是一个scanFlag叫SCAN_AS_PRIVILEGED，这个在开机扫描的时候就经常使用，对一个指定的系统内部路径scan的时候加上SCAN_AS_PRIVILEGED，这个路径下面所有的包都是priv-app。果不其然，当我找这个flag的使用时候，发现PMS的其他地方也会给一个包附上这个flag，就在PMS#adjustScanFlags方法中。

// 对和priv-app进行sharedUser的应用也要像priv-app一样扫描
final boolean skipVendorPrivilegeScan = ((scanFlags & SCAN_AS_VENDOR) != 0)
    && getVendorPartitionVersion() < 28;
if (((scanFlags & SCAN_AS_PRIVILEGED) == 0)
    && !pkg.isPrivileged()
    && (pkg.getSharedUserId() != null)
    && !skipVendorPrivilegeScan) {
    SharedUserSetting sharedUserSetting = null;
    try {
        sharedUserSetting = mSettings.getSharedUserLPw(pkg.getSharedUserId(), 0,
                                                       0, false);
    } catch (PackageManagerException ignore) {
    }
    if (sharedUserSetting != null && sharedUserSetting.isPrivileged()) {
        // 豁免使用平台密钥签名的SharedUsers。 
       // TODO（b / 72378145）修复此豁免。
        // 强制签名应用程序像其他priv-apps一样将其特权许可列入白名单。
        synchronized (mLock) {
            PackageSetting platformPkgSetting = mSettings.mPackages.get("android");
            if ((compareSignatures(platformPkgSetting.signatures.mSigningDetails.signatures,
                                   pkg.getSigningDetails().signatures)
                 != PackageManager.SIGNATURE_MATCH)) {
                scanFlags |= SCAN_AS_PRIVILEGED;
            }
        }
    }
}

而在PMS#adjustScanFlags方法中，给和priv-app sharedUser的应用 append 上SCAN_AS_PRIVILEGED，让其也要强制加入到开机检查的白名单列表，所以google这是故意而为之。既然作为一个priv-app，开机检查权限也就成了理所当然了。所以我们为priv-app预置到系统的时候，要确定该priv-app有没有其他的sharedUserId应用，如果有的话，也要在权限白名单privapp-permissions-platform.xml中声明这个没有预置到系统的App申请的权限，否则装上去之后重启会造成loop crash。

为什么SharedUser的应用能够共享权限

所有检查权限的最后步骤都是通过调用PackageSettings中的getPermissionsState()获取App的权限获取状态，代码如下：

@Override
public PermissionsState getPermissionsState() {
    return (sharedUser != null)
        ? sharedUser.getPermissionsState()
        : super.getPermissionsState();
}

如果Package的PackageSettings的sharedUser不为空，则默认用sharedUser的权限。所以SharedUser的应用能互相共享大家已有的权限，且一个权限授予了，在这个SharedUser的其他包都会默认授予这个权限。做系统应用的同学可能比较了解，只要在manifest.xml中声明android:sharedUserId="android.uid.system"，就能获取并使用其他同属于android.uid.systemSharedUser组的其他权限。

SharedUser怎样被赋值到PackageSettings上我们先来看看PMS#scanPackageNewLI方法中的这个地方，也就值sharedUser赋值的地方。

SharedUserSetting sharedUserSetting = null;
if (parsedPackage.getSharedUserId() != null) {
    // SIDE EFFECTS; may potentially allocate a new shared user
    sharedUserSetting = mSettings.getSharedUserLPw(parsedPackage.getSharedUserId(),
                                                   0 /*pkgFlags*/, 0 /*pkgPrivateFlags*/, true /*create*/);
    if (DEBUG_PACKAGE_SCANNING) {
        if ((parseFlags & PackageParser.PARSE_CHATTY) != 0)
            Log.d(TAG, "Shared UserID " + parsedPackage.getSharedUserId()
                  + " (uid=" + sharedUserSetting.userId + "):"
                  + " packages=" + sharedUserSetting.packages);
    }
}

我们可以看到这里根据parsedPackage.getSharedUserId这个String类型的SharedUserId，就去pm.Settings中寻找属于这个package的SharedUserSetting了，也没有校验这个包的sharedUserId是否符合某些条件，例如签名之类的条件。

直到最后的PMS#commitPackageSettings（持久化PackageSettings到packages.xml文件中，安装包数据不再发生变化步骤），也没有对这个SharedUserSetting进行重新赋值，所以到这步我觉得应该是SharedUserId的问题。机智的我把想法就放在了这个SharedUserId的赋值流程上面了，一通查找之下，我找到了SharedUserId赋值的地方：ParsingPackageUtils#parseSharedUser

private static ParseResult<ParsingPackage> parseSharedUser(ParseInput input,                             
        ParsingPackage pkg, TypedArray sa) {                                                             
    String str = nonConfigString(0, R.styleable.AndroidManifest_sharedUserId, sa);                       
    if (TextUtils.isEmpty(str)) {                                                                        
        return input.success(pkg);                                                                       
    }                                                                                                    
                                                                                                         
    if (!"android".equals(pkg.getPackageName())) {                                                       
        ParseResult<?> nameResult = validateName(input, str, true, true);                                
        if (nameResult.isError()) {                                                                      
            return input.error(PackageManager.INSTALL_PARSE_FAILED_BAD_SHARED_USER_ID,                   
                    "<manifest> specifies bad sharedUserId name \"" + str + "\": "                       
                            + nameResult.getErrorMessage());                                             
        }                                                                                                
    }                                                                                                    
                                                                                                         
    return input.success(pkg                                                                             
            .setSharedUserId(str.intern())                                                               
            .setSharedUserLabel(resId(R.styleable.AndroidManifest_sharedUserLabel, sa)));                
}

上面这段代码很简单，大概的意思就是读取R.styleable.AndroidManifest_sharedUserId这个attribute中的内容，然后直接给它赋值到这个String类型的SharedUserId上面，也没有做合规检查。这时候不禁就有个疑问了，那我岂不是随便声明一个android:sharedUserId="xxx"就能获取到SharedUser的其他权限？这时候我打开了测试的test demo，给它加上android:sharedUserId属性，但没有成功安装成功，且报了INSTALL_FAILED_SHARED_USER_INCOMPATIBLE异常，往PMS那么一搜，啪的一下，很快就找到辣（但其实是找错了因为报错不是在PMS中产生）。因为找错了的原因，我把安装的堆栈打了出来，发现报错其实是在PackageManagerServiceUtils#verifySignatures。

先把堆栈打出来

verifySignatures:689, PackageManagerServiceUtils (com.android.server.pm)
reconcilePackagesLocked:16947, PackageManagerService (com.android.server.pm)
installPackagesLI:17373, PackageManagerService (com.android.server.pm)
installPackagesTracedLI:16696, PackageManagerService (com.android.server.pm)
lambda$processInstallRequestsAsync$22$PackageManagerService:14802, PackageManagerService (com.android.server.pm)
run:-1, -$$Lambda$PackageManagerService$9znobjOH7ab0F1jsW2oFdNipS-8 (com.android.server.pm)
handleCallback:938, Handler (android.os)
dispatchMessage:99, Handler (android.os)
loop:223, Looper (android.os)
run:67, HandlerThread (android.os)
run:44, ServiceThread (com.android.server)

这也很符合逻辑，SharedUser中的其他包：你说你是我兄弟，那你就是我兄弟？拿你的签名跟我的对比一下，一样的才算我兄弟。毕竟在包管理中，一个包的签名相当于这个包的DNA了，只有经过同一个x509.pem和.pk8文件签名的apk的签名才会相同。

可以看到这里校验签名不匹配直接抛出了throw new PackageManagerException，终止安装流程，根本不给你安装成功的机会。所以并不需要置空SharedUserSetting或者SharedUserId，只要安装成功的Package且它们的SharedUserSetting不为空，都是合法的。

/**
 * Verifies that signatures match.
 * @returns {@code true} if the compat signatures were matched; otherwise, {@code false}.
 * @throws PackageManagerException if the signatures did not match.
 */
public static boolean verifySignatures(PackageSetting pkgSetting,
                                       PackageSetting disabledPkgSetting, PackageParser.SigningDetails parsedSignatures,
                                       boolean compareCompat, boolean compareRecover)
    throws PackageManagerException {
    final String packageName = pkgSetting.name;
    boolean compatMatch = false;
    // ...
    // 检查是否匹配SharedUser的签名
    if (pkgSetting.getSharedUser() != null
        && pkgSetting.getSharedUser().signatures.mSigningDetails
        != PackageParser.SigningDetails.UNKNOWN) {

        // 已经存在的软件包。确保签名匹配。在签署证书轮换的情况下，
        // 带有较新证书的软件包必须与较旧版本的sharedUserId保持一致。
        // 我们检查是否新软件包是由较旧的证书签名的，可以使用当前的sharedUser签名，
        // 还是由较新的证书签名，以及是否与现有的签名证书作为sharedUser签名，则可以。
        boolean match =
            parsedSignatures.checkCapability(
            pkgSetting.getSharedUser().signatures.mSigningDetails,
            PackageParser.SigningDetails.CertCapabilities.SHARED_USER_ID)
            || pkgSetting.getSharedUser().signatures.mSigningDetails.checkCapability(
            parsedSignatures,
            PackageParser.SigningDetails.CertCapabilities.SHARED_USER_ID);
        // 如果sharedUserId功能检查失败，
        // 则可能是由于这是sharedUserId中到目前为止唯一的包，
        // 并且继承被更新以拒绝继承中先前密钥的sharedUserId功能。
        if (!match && pkgSetting.getSharedUser().packages.size() == 1
            && pkgSetting.getSharedUser().packages.valueAt(0).name.equals(packageName)) {
            match = true;
        }
        if (!match && compareCompat) {
            match = matchSignaturesCompat(
                packageName, pkgSetting.getSharedUser().signatures, parsedSignatures);
        }
        if (!match && compareRecover) {
            match =
                matchSignaturesRecover(packageName,
                                       pkgSetting.getSharedUser().signatures.mSigningDetails,
                                       parsedSignatures,
                                       PackageParser.SigningDetails.CertCapabilities.SHARED_USER_ID)
                || matchSignaturesRecover(packageName,
                                          parsedSignatures,
                                          pkgSetting.getSharedUser().signatures.mSigningDetails,
                                          PackageParser.SigningDetails.CertCapabilities.SHARED_USER_ID);
            compatMatch |= match;
        }
        // 不配对 则抛异常 安装失败
        if (!match) {
            throw new PackageManagerException(INSTALL_FAILED_SHARED_USER_INCOMPATIBLE,
                                              "Package " + packageName
                                              + " has no signatures that match those in shared user "
                                              + pkgSetting.getSharedUser().name + "; ignoring!");
        }
        // ...
    }
    return compatMatch;
}

最后

请大家注意好手机备份和软件来源的确认，如果有其他手机厂商“修复”了这个问题可以在评论区告知，AndroidQ和R都会存在这个问题，至于前面的版本就没一一确认了。我已经用这个apk搞坏了一台Google Pixel（泪目），普通用户大概也只能恢复出厂设置了，高级用户可以用串口打开USB调试，然后把这个包卸载掉。

最后分享下搜集整理的Android开发相关学习资料，点击这里查看全部

安装一个apk引起的无法开机

故事的开始

万恶之源

为什么SharedUser的应用能够共享权限

最后

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