Жизнь после отвала eMMC. Часть 2: даём новую жизнь устройствам с полностью мёртвой памятью. Загружаем Android с MicroSD⁠⁠

Отвал флэш-памяти типа eMMC - весьма частая болячка смартфонов и планшетов, которая массово преследует современные девайсы на протяжении вот уже более 10 лет. Симптомы проблемы знакомы многим читателям: смартфон виснет на заставке, системные приложения регулярно вылетают, или настройки системы внезапно перестают сохраняться. Сам процесс замены флэш-памяти требует навыков перекатки и пайки BGA-чипов, оборудования (трафареты для реболла, программатор с колодками, опционально подогрев) и понимания того, как работает загрузчик той или иной аппаратной платформы, поэтому в СЦ за эту процедуру могут взять достаточно большую сумму. На некоторых девайсах менять память уже совсем невыгодно, особенно когда другой такой-же аппарат стоит полторы тысячи рублей на барахолке, но воспоминания о любимом девайсе порой гораздо дороже, чем сумма за ремонт смартфона. Год назад я уже писал материал о загрузке Android с MicroSD при условии того, что eMMC ещё подает хоть какие-то признаки жизни, а сегодня я вам расскажу о способе загрузить систему с флэшки уже после того, как чип флэш-памяти отказал и ушёл в read-only. Сегодня мы с вами: узнаем о том, какие типы флэш-памяти существуют и причины их отказа, разметим MicroSD-флэшку и запишем на неё образ системы, пропатчим пути монтирования в boot.img, а также узнаем, как теперь запускать наш смартфон и посмотрим, сможет ли он работать достаточно шустро с MicroSD флэшки! Интересно узнать, как вернуть жизнь таким легендам, как Google Nexus? Тогда добро пожаловать под кат!

❯ Почему отказывает флэш-память?

Как я уже говорил в вводном абзаце, проблема внезапно отваливающейся флэш-памяти существует вот уже более 10 лет. Ещё с выходом iPhone 3Gs/4, мастера познакомились с такой болячкой, как внезапное падение устройства в режим DFU и отказ прошиваться через iTunes. Ближе к выходу Galaxy S III, HTC Desire и Wildfire, LG Nexus возникла потребность в программаторах, поскольку чипы eMMC в этих смартфонах очень часто помирали «сами по себе» из-за косяков производителя флэш-памяти. Более опытная часть моих пользователей может вспомнить такие проблемы, как отказ входа в HSPL (загрузчик HTC), бесконечная загрузка с отказом прошиваться в режиме Odin на самсунгах, падение смартфонов на базе чипсетов Qualcomm в режим 9008 (QHSUSB_BULK), а также внезапное прекращение работоспособности девайса даже при наличии адекватного потребления и реакции на кнопку включения.

В относительно современных смартфонах используется два типа чипов флэш-памяти с разными протоколами: NAND и eMMC (в современных чаще используется UFS — наследник eMMC с дифференциальным протоколом, вместо MMC). Устройства конца 2000х годов чаще использовали флэш-память типа NAND с Legacy-протоколом, который требовал ручного управления SPARE-страницами и расчета кода коррекции ошибок (ECC), чем занималось отдельное периферийное ядро в процессоре, называемое NAND-контроллером. Момент, когда нужно «приговорить» флэш-память и перевести её в режим read-only решал не сам контроллер, а драйвер NAND в прошивке устройства — и обычно он был весьма лоялен даже к «сыпящейся» памяти. Кроме того, NAND-контроллер позволял практически напрямую взаимодействовать с чипом флэш-памяти, благодаря чему в загрузчиках типа U-boot есть команда для очистки таблицы Bad-блоков и низкоуровневого форматирования флэш-памяти, дабы в дальнейшем контроллер попробовал пересчитать бэды и, потенциально, вернул некоторое число блоков обратно в строй. Такой тип «флэшек» помирал значительно реже, в основном из-за того, что софт (на моём опыте) практически никогда не уводил флэшку в read-only, «добивая» её до последнего. Из минусов такого подхода — если флэш помирала совсем, то данные из нее можно было достать только с помощью программатора, да и то не факт.

В моей довольно большой коллекции нет ни одного смартфона с Legacy NAND, где флэш бы действительно «приехала», хотя на форумах мастеров иногда встречаются старые сообщения о замене флэши на телефонах Nokia.

Второй тип памяти появился примерно в начале 2010х годов и имя ему — eMMC. Фактически, eMMC — это адаптация интерфейса MMC для использования в виде обычных чипов памяти, а не карточек, совместимая с спецификацией ~SDHC. Если выпаять чип с телефона и припаять сигнальные линии к обычному SD-кардридеру на ПК — он будет работать и определяться как полноценный диск! Таким образом, на некоторых смартфонах можно заменить eMMC на MicroSD напрямую припаяв флэшку на место чипа к соответствующим сигнальным линиям. Однако работать такое будет только если у вашего смартфона «бутербродная» компоновка, где ОЗУ припаяна поверх процессора (MTK и Spreadtrum в пролете). В eMMC используется память типа NAND, которой управляет не чипсет, а встроенный в сам чип памяти контроллер, работающий с протоколом MMC и имеющий собственную прошивку и карту бэд-блоков. Такая флэш-память может самостоятельно уходить в режим read-only когда это посчитает нужным контроллер, зачастую не давая смартфону загрузится, но при этом потенциально сохраняет данные пользователя и позволяет их прочитать дома (сделав дамп памяти устройства и смонтировав раздел userdata в Linux). Однако всё равно иногда данные теряются безвозвратно. Нюанс в том, что состояние eMMC определяет сам контроллер в чипе — поэтому «оживить» его дома и вывести из read-only невозможно. Однако я слышал, что на некоторых «бракованных» чипах памяти (в основном Samsung 2012-2013 годов), которые ушли в read-only слишком рано, можно подпаяться к тест-поинтам программатором и прошить чуть более свежую прошивку с другой ревизии этого же чипа памяти. Флэшка, бывало, оживала.

В некоторых случаях, eMMC были бракованными с завода и помирали сами по себе (!) через короткое время (около года) после покупки устройства. Я знаю как минимум два примера массового брака флэш-памяти: смартфоны HTC 2011-2012 годов, которые время от времени страдали от валящихся чипов Hynix (это касается не всех устройств, многие дожили), хотя я лично видел не так много HTC'шек с дохлой памятью, так что здесь читатели-сервисники с опытом работы в те годы могут только подтвердить или опровергнуть мои слова. А вот подтвержденный пример — смартфоны и планшеты Samsung 2012-2014 годов. Galaxy S3 с артефактами на дисплее при включении, S4 Mini в 9008 или повисшие на заставке, S4 с теми же симптомами, S4 Zoom, которые практически все померли «сами по себе» после обновления до 4.4 KitKat, N8000… Добавьте к этому слабые NC-пятаки, которые срывает при попытке снять чип феном, близко расположенный «бутербродный» процессор, который легко «убить», если орудовать феном, компаунд… и по итогу многие мастера просто спиливали чип дремелем. А что ещё делать!?

По итогу, нам остаётся искать софтварные способы загрузить систему с внешней MicroSD флэшки. И я нашел два таких способа! Первый — предварительно подготовить образ boot.img и прошить его в смартфон вместо recovery, дабы если память ушла в read-only, мы могли просто «дуалбутнутся» во второй образ с пропатченными точками монтирования системных разделов на MicroSD. А о втором, к сожалению, знают лишь единицы, хотя это просто замечательный способ, который позволяет загрузить систему уже «пост-фактум» после ухода флэшки в read-only и требует некоторых манипуляций с fastboot! Давайте же рассмотрим его подробнее.

Нашим подопытным будет рабочий смартфон Alcatel OT-5020D 2013 года выпуска, который пока не подает признаков помирающей eMMC: к сожалению, смартфонов с полудохлой памятью и разлоченным бутом у меня не оказалось, дохлые флэшки я иногда меняю и сам :) Но тем не менее, грузиться мы в любом случае будем с флэшки и вы сможете повторить все шаги в статье, дабы загрузить систему с MicroSD самому!

❯ Подготавливаем систему

Друзья! Для следующих действий, вам понадобится разблокированный загрузчик или устройство, на котором с завода загрузчик не заблокирован. Главный критерий — наличие режима fastboot.

• Какие устройства не подойдут: многие смартфоны на базе чипов Spreadtrum, а также часть смартфонов Samsung на Exynos. Ни те, ни другие частенько не имеют режима fastboot от слова совсем. У Samsung есть режим загрузки с MicroSD (т. н. T-Flash Mode), но ядро он не грузит.

• Какие устройства подойдут, но требуется подготовка: все смартфоны от Sony (исключение — Xperia Tipo, забагованный fastboot), Google Nexus (некоторые модели страдали из-за отвалов флэши), современные китайские новодельные noname-смартфоны (с вот таким патчем), Xiaomi, Meizu. Чипсеты: MediaTek 67xx/Qualcomm Snapdragon, возможно Kirin. Таким устройствам требуется предварительная разблокировка загрузчика.

• Какие устройства подойдут даже при условии уже мертвой флэш-памяти: большинство девайсов на базе чипсетов MediaTek прошлого десятилетия, особенно бюджетных: MT6572, MT6582, MT6592, MT6580, MT6570, MT6575, MT83xx, некоторые Spreadtrum. Это касается Fly, Explay, ZTE и многих других ультрабюджетных смартфонов тех лет. Загрузчик там разблокирован с завода, никакого секьюрбута и верификации загружаемых образов нет. Но не везде можно загрузится в fastboot напрямую (попробуйте громкость вверх и громкость вниз при включении — если сразу грузится в рекавери, то нужно до отказа eMMC включить ADB, если показывает менюшку fastboot, recovery, normal boot — значит все ок).
  
  Не подойдут: MT6573, MT6571 — там U-Boot (но его тоже можно попробовать заставить грузиться с SD).

Список устройств для потенциальной возможности загрузки с SD весьма большой! Как понять, что eMMC «всё»?

• Смартфон не реагирует на зарядку и кнопку включения при заряженной АКБ: это не 100% показатель, но если поднимаются питальники с КП и потребление от кнопки есть ~0.1-0.3А — значит процессор вероятно пытается стартовать. Но не откуда. В таком случае, девайс поднять не получится — доступа к fastboot нет, флэшка полностью посыпалась. Исключение — некоторые Qualcomm'ы при наличии прожженного фьюза с завода, разрешающего загрузку с MicroSD могут стартовать ядро, но всё зависит от конфигурации aboot.

• Смартфон загружается и сразу вылетают приложения, настройки не сохраняются: явный показатель того, что флэша ушла в read-only потенциально не повредив данные. Если смартфон грузится в fastboot — его ещё можно оживить, но не факт что получится вытащить данные (из-за шифрования). Если после сброса до заводских настроек эффект остается тот-же — eMMC приехала 100%.

• Смартфон висит на заставке, сброс и прошивка не помогает: тоже явная причина: eMMC в read-only. В таком случае, не рекомендуется еще раз шить смартфон в надежде что все заработает, есть шанс что флэша посыпеться окончательно и вы потеряете доступ к fastboot.

Весьма всё просто, согласитесь? Как я уже сказал выше, на некоторых устройствах нужно сначала разблокировать загрузчик. Кое-где это, вероятно, получится сделать и при том что флэша ушла в read-only. Например, на устройствах Sony можно без проблем зайти в fastboot и разлочить устройство с помощью кода, полученного на сайте Sony (используйте VPN, если вы в РФ):

Как зайти в fastboot — вам придётся погуглить для конкретно своего устройства. Не нашли? Поищите как это делается на других смартфонах, которые работают на том же чипсете. Почти всегда можно зайти, если у вас включена отладка по USB с помощью команды:

adb reboot bootloader

Краткая справка: на устройствах Sony, в Fastboot можно зайти подключив устройство к ПК с зажатой громкостью вниз, на MTK громкость вверх или вниз, на HTC в HSPL, на Nexus'ах в фирменном загрузчике сразу режим Fastboot, на устройствах Tegra — включение с зажатой громкостью вверх, на смартфонах с чипсетом Intel есть fastboot, насколько помню зайти в него можно с помощью громкости вниз.

Команда для разблокировки загрузчика почти везде одна:

fastboot oem unlock

Вас могут запросить код разлочки или просто предупредить о последствиях такого действия. Как узнать, что бут разлочен?

fastboot getvar all

secure, locking и т. п. — отвечают за статус разлочки. Но даже если таких переменных нет, это не всегда значит, что загрузчик заблокирован. Возможно он разблокирован с завода :)

Теперь нам нужен образ раздела boot — boot.img. Его можно найти в файлах родной прошивки устройства, или, иногда, в zip-файлах кастомов. boot.img содержит в себе ядро Linux и небольшой раздел с файловой системой initrd (рамдиск), которая загружается в оперативную память и содержит в себе программы init, adbd, recovery, а также скрипты инициализации, которые управляют загрузкой Android и процессом зарядки (показывают анимацию, когда вы подключаете устройство выключенным к ЗУ. Да, в таком случае Linux тоже грузится!).
Если у вас есть доступ к fastboot, то попробуйте запустить его с помощью команды:

fastboot boot boot.img

Работать она будет не везде, на MTK её поддержка отключена в загрузчиках некоторых устройств. Если вы увидели на экране устройства USB Transferring — половину дела сделана! Если устройство показало лого и анимацию загрузки или ушло в ребут — потенциально, вы сможете загрузить Android с MicroSD. Если ошибка secure-boot — нужно сначала разблокировать загрузчик. Если unknown command — команда не поддерживается :(

Теперь у нас есть возможность загрузить ядро и пропатчить скрипты конфигурации, дабы изменить точки монтирования раздела /system/, /data/ и /cache/ на MicroSD-флэшку, вместо встроенной памяти.

❯ Записываем систему на MicroSD

Обратите внимание: Android очень интенсивно использует ресурс флэшки и постоянно перезаписывает сектора памяти, поэтому не поскупитесь купить нормальную MicroSD флэшку от, например, Transcend, Kingston или Samsung. Дешевые MicroSD флэшки очень-очень быстро (вероятно, за пару дней — это не шутка) выйдут из строя и придется делать всё заново!

Сначала, нам придется разбить флэшку на три раздела: /system/, /cache/, и /data/. Раздел system будет первым, cache — вторым, data — третьим. При этом раздел /sdcard/ не нужен — он автоматически маппится в /data/media/ на современных версиях Android. Сделать это можно как с ПК с помощью MicroSD-адаптера и fdisk/diskpart/gparted, так и с самого смартфона с помощью того же fdisk в busybox. Я решил это сделать с помощью другого вспомогательного смартфона с TWRP, где изначально был root-доступ через adb! Размеры выбирайте следующие: для системного диска чуть больше или по размерам с system.img (раздел read-only и не «растет» со временем), cache — 100-200Мб, userdata — всё оставшееся место на флэшке.

Разметили MicroSD? Теперь нам нужно записать на неё образ системы. Тут три пути: если у вас есть Linux-машина, то можете подмонтировать образ system.img из оригинальной прошивки и скопировать все файлы с сохранением прав, закинуть system.img в внутреннюю память другого смартфона с root-доступом и проделать все тоже самое, либо записать с помощью dd образ system.img напрямую в нужный нам раздел флэш-памяти. Я выбрал третий способ:

dd if=/sdcard/system.img of=/dev/mmcblk1p1

Разделы cache и userdata можно просто форматировать в ext4:

mke2fs -t ext4 /dev/mmcblk1p2
mke2fs -t ext4 /dev/mmcblk1p3

Готово! Необходимые для базовой работы разделы перенесены на MicroSD. Теперь, когда, у нас есть образ системы, нам нужно распаковать родной boot.img устройства и поменять точки монтирования. Я использую кухню MTKImgTools. Идём в Boot -> Unpack -> boot.img. В Unpack/boot/ появятся файлы нашего раздела boot:

Открываем файл init.rc (в случае MediaTek). Ищем строки с монтированием разделов вида emmc@system, emmc@cache, emmc@userdata и меняем их на /dev/block/mmcblk1p1, /dev/block/mmcblk1p2 и /dev/mmcblk1p3. На некоторых чипсетах, править нужно сразу fstab, или init.<чипсет>.rc:

Готово! Собираем образ обратно с помощью Boot -> Pack -> boot.img и получаем образ, который нам и надо будет загрузить с помощью fastboot. Копируем boot.img в папку с adb и пробуем загрузить систему. Это будет основная команда для старта загрузки смартфона в будущем:

fastboot boot boot.img

Увидели бутанимацию? Значит система пошла загружаться, нужно лишь подождать первой загрузки 5-10 минут! Система висит на лого или уходит в ребут? Значит, возможно, вы неверно прописали точки монтирования, записали образ system или форматировали раздел userdata. Если система 4.4 и ниже, то можно изменить default.prop, заменив ro.secure на 0 и debuggable на 1. Если вы на Android 5+ — то заменить adbd (не требующий ключи авторизации) в /system/bin на вариант из TWRP и посмотреть logcat и dmesg. Монтируется ли /system/? Загружается ли app_process? На каком этапе стопорится? Всё это пригодится при дальнейшей отладке!

Ну а на моем девайсе система уже загрузилась и работает. Но насколько шустро? В комментариях читатели часто говорили, что из-за скорости MicroSD система будет не юзабельной. Насколько это правда? Давайте посмотрим!

Вывод mount:

❯ Можно ли пользоваться?

Наш девайс работает на базе Android 4.2 — казалось бы, совсем старенький дроид, но тем не менее ещё кое-что, да может. Alcatel OT — это бюджетный девайс из 2013 года, но работает он, на удивление, весьма шустро и приятно!

Начинаем с самых необходимых приложений — звонилка, контакты и галерея. Все эти приложения стартуют практически моментально, лишь иногда с небольшими лагами. Однако если поставить в браузере что-то скачиваться на фоне — конечно-же, система начнет лагать.

Как насчет браузера? Ставить последний хром, поддерживающий 4.2 смысла нет — уже и он открывает далеко не все сайты. Но те сайты, что пока ещё открывает стандартный браузер почитать ещё можно: например, opennet. На смартфонах с более свежим Android, браузер будет работать относительно адекватно. Зато с соц. сетями проблем особых нет. Telegram, конечно, может конкретно подвесить смартфон в процессе подгрузки картинок с каналов, но потом все будет нормально. Решение одно: отключить автоматическое кэширование картинок и видео!

С записью видео ситуация сложная. Даже в профессиональных камерах для 1080p рекомендуются карточки не ниже 10-класса (10Мб/с) и UHS-класса для 2+K видео. На нексусе, это скорее всего превратит девайс в лагодром даже при записе 720p видео: система в фоне так или иначе регулярно читает и записывает данные и рано или поздно мы упираемся в дисковой кэш.

Об играх с динамическим стримингом ресурсов можно забыть, если флэшка достаточно медленная — будут лаги.

А в динамике это всё выглядит так:

Достаточно шустро, для смартфона 2013 года за 4 тыщи рублей?

❯ Заключение

Сегодня мы с вами узнали, каким же образом можно перенести систему на MicroSD! Да, сработает далеко не на всех девайсах, однако сам способ может помочь поднять сотни устройств обратно в строй и сделать их полезными! Это всяко лучше, чем распаивать потенциально рабочие девайсы на «доноров» или, тем-более, отправлять их на мусорку или в чермет. С современными версиями Android ситуация сложнее: и не только из-за большего числа необходимых для загрузки разделов, но и из-за возросших требований к скорости флэш-памяти (упомянутые выше UFS работают на скорости ~500Мб/с), а также, внезапно, стремительно исчезающего слота для MicroSD :(

Надеюсь, материал вам был полезен! Сегодняшняя статья подготавливалась специально в «классическом», более коротком стиле с максимумом конкретики. Если вам больше нравится такой формат, нежели подробный на 15-20+ минут на чтения — напишите в комментариях!

Кстати, если у кого-то из читателей есть ненужные устройства (в том числе с косяками) или дешевые китайские подделки на айфоны/айпады/макбуки и другие брендовые девайсы будучи нерабочими, тормозящими, или окирпиченными и вам не хотелось бы выкидывать их на свалку, а наоборот, отдать их в хорошие руки и увидеть про них статью — пишите мне в Telegram или в комментах! Готов в том числе и купить их. Особенно ищу донора дисплея на китайскую реплику iPhone 11 Pro Max: мой ударник, контроллер дисплея калится и изображения нет :(

А ещё у меня есть Telegram-канал, куда я публикую различные заметки по ремонту, программированию и моддингу девайсов, свои мысли и вовремя публикую ссылки на новый материал!

Статья подготовлена при поддержке TimeWeb.Cloud. Подписывайтесь на меня и @Timeweb.Cloud, чтобы не пропускать новые статьи каждую неделю!