Android: Formatowanie karty SD jako pamięć wewnętrzna

Jakiś czas temu bawiąc się jednym z TP-LINK'owch smartfonów, konkretnie to był model Neffos C5, nie byłem zbytnio zadowolony z faktu, że karta SD w takim telefonie może być sformatowana jedynie systemem plików z rodziny FAT. Takie rozwiązanie niesie ze sobą pewne niedogodności, bo system plików FAT ma dość spore ograniczenia jeśli chodzi o przechowywanie informacji. Niekoniecznie wszyscy musimy wgrywać na smartfona bardzo duże pliki czy też trzymać ich tam setki GiB, bo to jest raczej rzadkością, ale brak wsparcia uprawnień do plików i katalogów w systemie plików FAT powoduje, że aplikacje w Androidzie nie chcą zapisywać swoich danych na karcie SD, która taki system plików wykorzystuje. W efekcie trzeba kombinować, by aplikacja kamery/aparatu zapisywała zdjęcia czy materiał video na karcie SD. Na smartfonach TP-LINK'a, które mają zainstalowany Android 6.0 Marshmallow, np. Y5 czy Y5L), jesteśmy w stanie sformatować karty SD jako pamięć wewnętrzna za sprawą wprowadzonego w tej wersji Androida mechanizmu Adoptable Storage. Postanowiłem zatem sprawdzić jak taki proces formatowania karty SD przebiega i co dokładnie może nam przynieść jego przeprowadzenie.

Jak sformatować kartę SD jako pamięć wewnętrzna

W starszych wersjach Androida, tj. 5.1 (Lollipop) i niższych, nie było możliwości sformatowania karty SD jako pamięć wewnętrzna. Ta opcja jest dostępna jedynie w Androidach począwszy od wersji 6.0 (Marshmallow). Jeśli dysponujemy smartfonem, który ma zainstalowany taki system, i drażni nas wykorzystywanie karty SD jako pamięć przenośna z systemem plików FAT, to możemy pokusić się o sformatowanie jej w nieco inny sposób niż zazwyczaj. Proces jest dość prosty ale trzeba uważać na kilka rzeczy.

Po wsadzeniu karty SD do slotu w smartfonie, Android powinien nam wyrzucić informację dotyczącą wykrycia takiego nośnika i udostępnić nam opcje formatowania karty SD, ewentualnie zawsze możemy wejść w Ustawienia => Pamięć plików:

W tym przypadku karta SD jest sformatowana w tradycyjny sposób i automatycznie zamontowana w systemie. Jak widzimy wyżej, mamy opcję "Sformatuj jako pamięć wewnętrzna". Klikamy w nią:

Sformatowanie karty SD w taki sposób uniemożliwi nam korzystanie z niej na innych urządzeniach. Ten proces kasuje także wszystkie dane zgromadzone na karcie SD. Dlatego też przed przeprowadzeniem go upewnijmy się, że zrobiliśmy ewentualny backup zawartości karty SD:

Podczas procesu formatowania karty SD są również przeprowadzane testy zapisu/odczytu nośnika pod kątem oceny jego prędkości. W przypadku, gdy karta nie należy do najszybszych i odbiega znacząco parametrami od flash'a telefonu, to zostanie wyrzucony komunikat o możliwym spowolnieniu działania systemu:

Trzeba sobie zdawać sprawę, że nawet te szybsze karty SD są parokrotnie wolniejsze niż wbudowana w smartfon pamięć flash, zatem i tak spowolnienie w działaniu systemu odczujemy. Dlatego też jeśli już zamierzmy bawić się w formatowanie karty SD jako pamięć wewnętrzna, to dokupmy możliwie jak najszybszą kartę SD, min. klasa 10 lub UHS-1.

Po tym jak proces formatowania karty dobiegnie końca, zostaniemy poproszeni o określenie czy chcemy zainstalowane w systemie aplikacje oraz ich prywatne dane przenieść na kartę SD:

Przeniesienie aplikacji w późniejszym czasie

Proces przenoszenia aplikacji będzie można przeprowadzić w późniejszym czasie bez obawy o utratę zgromadzonych już plików na karcie SD. Jeśli nie zdecydujemy się na przeniesienie danych w procesie formatowania karty SD, to przestrzeń kary nie zostanie dodana do tej, którą mamy dostępną na flash'u telefonu. W menadżerze plików nie zobaczymy też już pozycji karty SD i nie będziemy w stanie wgrać na nią własnych plików:

Przeniesienie aplikacji w procesie formatowania karty SD

W przypadku przeniesienia aplikacji z flash'a na kartę SD, stracimy dostęp do tej prawdziwej wewnętrznej pamięci telefonu. By to nieco lepiej zobrazować, posłużmy się przykładem. W tym przypadku flash w telefonie ma 16 G, z czego 12 G jest przeznaczone na partycję /data/ . Karta SD ma zaś 2 G. Po przeniesieniu danych, system będzie widział jedynie 2 G, a nie 14 G. Nie ma możliwości, by te dwie przestrzenie połączyć ze sobą, no chyba, że sformatujemy kartę SD w standardowy sposób z wykorzystaniem systemu plików FAT.

Hybrydowa lokalizacja aplikacji

Po sformatowaniu karty SD jako pamięć wewnętrzna i przeniesieniu danych, nowe aplikacje przy instalacji będą umieszczane na karcie SD tylko w momencie, gdy developer takiego programu wspiera Adoptable Storage. Jeśli ten mechanizm nie jest wspierany przez aplikacje, to dane będą zapisywane na flash'u telefonu. Tutaj warto też zaznaczyć, że pojedyncze aplikacje możemy przenieść sami na kartę SD. Wystarczy, że przejdziemy w Ustawienia => Aplikacje => Informacje o aplikacji => Pamięć plików i klikniemy przycisk "Zmień":

Wszystkie aplikacje, które zostaną w taki sposób przeniesione, są zapamiętywane przez Androida i w przypadku odłączenia karty SD, te programiki przestaną nam działać (przestaną być widoczne przez system) do momentu, aż ta karta SD zostanie podłączona ponownie.

W przypadku, gdy nie przenosiliśmy plików podczas procesu formatowania karty SD, aplikacje będą zapisywane domyślnie na flash'u telefonu. Ten stan rzeczy może zostać zmieniony za sprawą narzędzia adb . Proces instalacji adb na linux został opisany tutaj. Mając już dostęp do adb wydajemy poniższe polecenia (wymagany root):

# adb shell
shell@Y5:/ # pm get-install-location
0[auto]

shell@Y5:/ # pm set-install-location 2

Wartości jakie mamy do wyboru to: 0[auto] , 1[internal] oraz 2[external] .

Ta opcja z przenoszeniem danych na kartę SD jest użyteczna chyba jedynie w przypadku smartfonów, które mają niewielkich rozmiarów pamięć flash, gdzie zwyczajnie brakuje nam miejsca na aplikacje, nie wspominając już o innych danych, np. filmy czy zdjęcia. Jeśli nasz smartfon ma większy flash niż 16 G, to korzystanie z Adoptable Storage jest moim zdaniem pozbawione sensu.

Przenoszenie danych z karty SD na flash smartfona

W przypadku, gdy rozczarowaliśmy się tym całym mechanizmem Adoptable Storage i zwyczajnie nam on nie odpowiada ale przenieśliśmy już dane na kartę SD, to bez problemu możemy cały proces odwrócić i przenieść dane z karty SD na flash smartfona. Wystarczy przejść w Ustawienia => Pamięć plików => Pamięć wewnętrzna. Tam z kolei w menu po prawej stronie na górze wybieramy "Przenieść dane":

Trzeba jednak pamiętać, że ten proces przenoszenia danych z karty SD na pamięć telefonu może w pewnych sytuacjach doprowadzić do bootloop, czyli zapętlenia się startu smartfona. Możemy do takiego stanu doprowadzić przez nieuwagę, gdzie ilość przenoszonych danych z karty SD będzie zbliżona lub większa niż rozmiar docelowego miejsca na flash'u smartfona na partycji /data/ . Dlatego też zwracajmy uwagę na to ile danych Android chce przenieść. Oczywiście z takiego bootloop'a da radę się wybronić ale nie obejdzie się bez sformatowania partycji /data/ z poziomu bootloader'a, a to, jak zapewne wiemy, efektywnie zniszczy wszystkie nasze dane.

Odłączanie karty SD sformatowanej jako pamięć wewnętrzna

Kartę SD sformatowaną jako pamięć wewnętrzna w dalszym ciągu jesteśmy w stanie odłączyć od systemu. Niemniej jednak, nie jest to zalecane:

Tutaj taka mała uwaga. Po przeprowadzeniu procesu formatowania karty SD zawsze zrestartujmy smartfon. Bez tego kroku, Android może się zachowywać wręcz nieobliczalnie, co może być źródłem różnych dziwnych problemów w działaniu systemu.

Zasada działania mechanizmu Adoptable Storage

Podczas procesu formatowania karty SD jako pamięć wewnętrzna została nam wyświetlona informacja na temat tego, że tej karty SD nie da rady wykorzystywać na innym urządzeniu niż to, na którym ten proces został przeprowadzony. Taka karta zostanie sformatowana systemem plików EXT4 i dodatkowo dane zostaną na tej karcie zaszyfrowane. Spójrzmy na tę poniższa fotkę obrazującą kilka partycji widzianych przez Androida:

Standardowa wielkość pamięci flash w smartfonie Neffos Y5, to 16 G, z czego tylko 12 G jest przeznaczone dla partycji /data/ , czyli danych użytkownika. Karta SD wykorzystywana w tym przypadku ma jedynie 2 G. Po aktywowaniu mechanizmu Adoptable Storage, partycja /data/ nie zmieniła swojego rozmiaru i dalej ma 12 G. Na fotce mamy też sekcję "Karta SD" i tutaj już sprawa wygląda ciekawie, bo mamy dwie partycje na tej karcie. Pytanie się nasuwa: czemu dwie a nie jedna? Nie wiem jakie czary Android odprawia, by korzystać z Adoptable Storage ale najwyraźniej potrzebne są do tego celu jakieś metadane (pierwsza partycja), które umożliwiają systemowi zamontowanie pozostałej części karty SD.

Dane na karcie SD po sformatowaniu jej jako pamięć wewnętrzna są szyfrowane z wykorzystaniem linux'owego narzędzia dm-crypt przy zastosowaniu algorytmu AES o rozmiarze klucza 128-bit (aes-cbc-essiv:sha256). Jak się przyjrzymy bardziej uważnie, to na tej fotce dostrzeżemy "Device Mapper" i to jest właśnie odszyfrowany i przemapowany obszar karty SD, na którym system jest w stanie operować. Ta przestrzeń jest już sformatowana z wykorzystaniem natywnego systemu plików wykorzystywanego w linux'ach, tj. EXT4. Niemniej jednak, możemy zapomnieć o wykorzystaniu standardowego nośnika sformatowanego pod linux'em jako EXT4.

Może i mamy tutaj systemem plików EXT4 ale linux nie będzie w stanie tej karty SD odczytać, przynajmniej nie bez uprzedniego odszyfrowania interesującego nas obszaru karty. Technicznie jesteśmy w stanie wejść w interakcję z tą kartą SD na linux'ie ale w tym celu musielibyśmy wydobyć klucz szyfrujący.

Klucz do takiego zaszyfrowanego kontenera jest generowany losowo podczas procesu formatowania karty SD. Ten klucz jest także przechowywany gdzieś na flash'u smartfona. Gdzie dokładnie jest on ulokowany i czy można go wydobyć bez ukorzeniania systemu (root), tego jeszcze nie wiem. Niemniej jednak, wszystko wskazuje, że root będzie niezbędny, by dostęp do tego klucza uzyskać. Z kolei tutaj ludzie piszą, że nie we wszystkich smartfonach szyfrowanie jest włączone domyślnie. W tym wątku są zaś zebrane te bardziej użyteczne informacje dotyczące Adoptable Storage.

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że jeśli flash telefonu nie jest zaszyfrowany, to ten klucz można odzyskać i zdeszyfrować zawartość karty SD. Dlatego też jeśli zamierzamy korzystać z Adoptable Storage, to rozważałbym zaszyfrowanie telefonu, co można zrobić przechodząc w Ustawienia => Zabezpieczenia.

Pamięć przenośna i pamięć wewnętrzna na jednej karcie SD

Generalnie rzecz biorąc, ten cały Adoptable Storage średnio mi się podoba. Nie chciałbym powiedzieć, że jest on kompletnie nieprzydatny ale raczej nie zamierzam z niego korzystać. Niemniej jednak, szukając o nim informacji natrafiłem na ciekawy trik, który umożliwia sformatowanie karty SD w taki sposób, by jedna część robiła za pamięć wewnętrzną, a druga za pamięć przenośną. W efekcie w przypadku tych większych kart SD, np. 64 G czy 128 G, możemy stworzyć nieco bardziej zaawansowany setup. Nie powiem, że jest to wyjście idealne ale zawsze daje ono nam nieco większe pole manewru przy zarządzaniu danymi na karcie SD.

Taki zabieg możemy przeprowadzić z poziomu telefonu ale musimy uzbroić się w narzędzie adb . Mając zainstalowany adb podłączamy się do telefonu i listujemy dostępne nośniki:

# adb shell
shell@Y5:/ $ sm list-disks
disk:179,64

Wyżej został nam zwrócony disk:179,64 . Całą tą frazę podajemy w poniższym poleceniu:

shell@Y5:/ $ sm partition disk:179,64 mixed 75

Opcja mixed 75 oznacza, że zamierzamy sformatować tę kartę SD jako pamięć wewnętrzno-przenośna (do wyboru są jeszcze public i private). Liczba 75 to procent przestrzeni karty SD, który zostanie przeznaczony na pamięć przenośną.

Gdy proces formatowania karty dobiegnie końca, możemy sprawdzić czy Android poprawnie rozpoznał podział karty SD w Ustawienia => Pamięć plików:

Karta ma 2 G pamięci, z czego około 25% zostało przeznaczone na pamięć wewnętrzną, a reszta na pamięć przenośną, czyli wszystko się zgadza.

Może i widzimy wyżej przycisk odmontowania karty SD ale pamiętajmy, że nie dotyczy on tej przestrzeni, która jest sformatowana jako pamięć wewnętrzna. By być w stanie bezpiecznie usunąć kartę z telefonu, musimy również wejść w opcje pamięci wewnętrznej (czerwona pozycja na powyższej fotce) i tam z menu wybrać "Odłącz":

Jeśli ktoś jest ciekaw jak taka karta jest widziana pod linux'em, to poniżej jest fotka z gparted :

Jako, że partycja sformatowana systemem plików FAT jest pierwsza w szeregu, to nie powinno być problemów z zamontowaniem jej nawet pod windows, choć ten nie zawsze może z taką kartą współpracować. W przypadku dowolnego linux'a nie będzie z nią problemów, bo tutaj nawet kolejność partycji nie ma większego znaczenia.

Uszkodzenie karty SD sformatowanej jako pamięć wewnętrzna

W przypadku standardowego sformatowania karty SD jako pamięć wewnętrzna nie ma raczej problemu z ponownym formatowaniem nośnika na wypadek, gdyby ten został w jakiś sposób uszkodzony, a jego zawartość przestałaby być dla nas czytelna. Niemniej jednak, jeśli chodzi o sytuację sformatowania karty SD jako wewnętrzno-przenośna, to tutaj już sprawa się komplikuje, bo przecież chcielibyśmy jedynie sformatować tylko część nośnika, a nie cały. W opcjach Androida nie ma pozycji, które pomogłyby nam uporać się z tym zadaniem i nie obejdzie się bez skorzystania z narzędzia adb :

# adb shell

shell@Y5:/ $ sm list-volumes all
private:179,67 mounted ec91531a-61d7-4beb-adaa-272b2163b193
private mounted null
public:179,65 mounted 4B44-1110
emulated mounted null
emulated:179,67 unmounted null

Pozycja private opowiada za tę przestrzeń karty SD, która została zamontowana jako pamięć wewnętrzna. Z kolei pozycja public jest zamontowana jako pamięć przenośna. Jeśli chcemy sformatować jedynie część karty (niekoniecznie pamięć wewnętrzną), to wybieramy jedną z widocznych wyżej pozycji, tj. private:179,67 lub public:179,65 i wydajemy poniższe polecenia:

shell@Y5:/ $ sm format private:179,67
shell@Y5:/ $ sm mount private:179,67

Jeśli nie zostaną zwrócone żadne błędy w procesie formatowania i montowania zasobu, to znaczy, że proces ponownego formatowania części nośnika zakończył się powodzeniem. Dla uniknięcia ewentualnych problemów, dobrze jest zrestartować smartfon tak, by jego system uruchomił się ponownie.