英創(chuàng)信息技術(shù)Linux主板系統(tǒng)還原方案

為了滿足用戶(hù)對(duì)于系統(tǒng)安全性保障的要求，英創(chuàng)公司推出了針對(duì)Linux主板的系統(tǒng)還原方案，該方案依靠一個(gè)外部存儲(chǔ)器件，可以使用U盤(pán)或者TF卡。用戶(hù)只需要將英創(chuàng)公司提供的內(nèi)核、文件系統(tǒng)鏡像文件和用戶(hù)程序拷貝到U盤(pán)或者TF卡中就可以了，U盤(pán)和TF卡需要是fat32文件系統(tǒng)格式。用戶(hù)可以通過(guò)英創(chuàng)公司提供的庫(kù)文件，在應(yīng)用程序中設(shè)置u-boot的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)還原的方案，下面首先詳細(xì)介紹整個(gè)流程：

bootloader階段

主板啟動(dòng)后，作為Bootloader的u-boot會(huì)打開(kāi)看門(mén)狗，并檢查環(huán)境變量bootstate的值，默認(rèn)情況bootstate的值為0，說(shuō)明系統(tǒng)還原的功能沒(méi)有啟用。將bootstate的值設(shè)置為1就可以啟用該功能。

同時(shí)用戶(hù)可以設(shè)置允許的最大嘗試啟動(dòng)次數(shù)bootnum，如果bootstate的值小于等于bootnum那么u-boot會(huì)將bootstate的值加1后進(jìn)行正常啟動(dòng)，如果bootstate的值大于bootnum，說(shuō)明連續(xù)啟動(dòng)（bootnum-1）次失敗，u-boot開(kāi)始進(jìn)入還原的流程。通過(guò)對(duì)于bootnum的設(shè)置，可以防止板卡對(duì)于系統(tǒng)還原的誤判，比如在啟動(dòng)中突發(fā)的異常斷電等情況造沒(méi)有正常啟動(dòng)完成，流程可參考下圖：

u-boot流程

還原的固件可以通過(guò)U盤(pán)或者TF卡存放，u-boot中通過(guò)環(huán)境變量system-recovery來(lái)判斷從哪一種設(shè)備中讀取固件，system-recovery等于system-recovery-usb則u-boot會(huì)通過(guò)U盤(pán)進(jìn)行還原，如果system-recovery等于system-recovery-sd則u-boot會(huì)通過(guò)TF卡進(jìn)行還原，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際情況配置。

Kernel階段

進(jìn)入到kernel啟動(dòng)之后，系統(tǒng)的運(yùn)行模式下會(huì)重新初始化并使能看門(mén)狗，如果系統(tǒng)啟動(dòng)正常，板卡在啟動(dòng)完成后，英創(chuàng)公司提供的程序boot_recovery會(huì)自行啟動(dòng)，檢測(cè)u-boot中bootstate的值，如果大于bootnum，說(shuō)明系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了還原，初始化程序會(huì)將U盤(pán)或者TF卡中存放的用戶(hù)的應(yīng)用程序和文件拷貝到/mnt/nandflash目錄，然后將bootstate的值置為1（注意，需要拷貝的程序和文件必須放在U盤(pán)或者TF卡的update文件夾下）。如果檢測(cè)到bootstate的值小于bootnum，那么說(shuō)明板卡正常啟動(dòng)，將bootstate的值置為1后退出程序，執(zhí)行正常啟動(dòng)過(guò)程。考慮到啟動(dòng)過(guò)程中可能會(huì)遇到斷電或者供電不穩(wěn)等特殊情況，造成板卡啟動(dòng)失敗，可以將bootnum的值適當(dāng)增大。最后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶(hù)配置自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)用程序，這時(shí)需要用戶(hù)的應(yīng)用程序第一時(shí)間接管看門(mén)狗并開(kāi)始喂狗，否則等到看門(mén)狗超時(shí)系統(tǒng)還是會(huì)重新啟動(dòng)。

如果遇到系統(tǒng)啟動(dòng)不正常的情況，不會(huì)執(zhí)行到程序boot_recovery，所以bootstate的值不會(huì)改變，等待看門(mén)狗超時(shí)（60s）后，系統(tǒng)便會(huì)重啟，反復(fù)嘗試次（bootnum-1）次后，進(jìn)入到還原流程，整個(gè)過(guò)程可參考下圖：

Kernel流程

還原流程

當(dāng)u-boot檢測(cè)到bootstate的值大于等于bootnum，就會(huì)進(jìn)入到還原流程。這時(shí)u-boot將根據(jù)配置讀取U盤(pán)或者TF卡中的內(nèi)核和文件系統(tǒng)鏡像文件，擦除NandFlash對(duì)應(yīng)的位置重新燒寫(xiě)進(jìn)去，燒寫(xiě)完成后啟動(dòng)系統(tǒng)，為了防止燒寫(xiě)過(guò)程中出現(xiàn)意外情況，所以并沒(méi)有修改bootstate的值，而是等到系統(tǒng)完全啟動(dòng)后執(zhí)行程序boot_recovery中再來(lái)修改bootstate的值。

在板卡中英創(chuàng)公司通過(guò)專(zhuān)門(mén)的庫(kù)librecovery.so，給用戶(hù)提供了對(duì)系統(tǒng)還原參數(shù)的查詢(xún)和設(shè)置接口，這樣就能夠自定義系統(tǒng)還原后的操作。ibrecovery.so中提供的接口函數(shù)為：

int recovery_config(int cmd, char *s);

可以根據(jù)cmd的值來(lái)執(zhí)行不同的操作，具體定義如下：

下面通過(guò)boot_recovery中的部分代碼來(lái)說(shuō)明函數(shù)接口的使用，首先是查詢(xún)bootstate的值，判斷板卡是否使能系統(tǒng)還原，如果沒(méi)有使能就退出：

如果使能就判斷是正常啟動(dòng)還是進(jìn)行了系統(tǒng)還原，如果進(jìn)行了系統(tǒng)還原，就根據(jù)系統(tǒng)還原的方式，將U盤(pán)或者TF卡中update文件夾的內(nèi)容拷貝到/mnt/nandflash中，并且把bootstate的值設(shè)置為1：

如果用戶(hù)有一些需要自行設(shè)置的參數(shù)，可以在應(yīng)用程序中進(jìn)行設(shè)置，比如最大的嘗試啟動(dòng)次數(shù)和系統(tǒng)還原的方式，都可以在應(yīng)用程序的開(kāi)始設(shè)置一遍。

如果對(duì)此方案感興趣的客戶(hù)，可以直接和英創(chuàng)的工程師連續(xù)，索取相關(guān)文件和程序。