概览最有前景的下一代嵌入式 Linux 软件更新机制

http://www.techweb.com.cn/network/system/2016-12-21/2456610.shtml

随着像 APT 和 Yum 等传统包管理解决方案渐渐老去，并且不适用于嵌入式和 IoT 等 Linux 的大量新兴领域，新一代的基于原子化的 Linux 软件升级方案应运而生。Konsulko Group 的 Matt Porter 在本周的 2016 年欧洲嵌入式 Linux 峰会为大家对比了这些新技术的不同点。

目前已有多个 Linux 软件商使用增量原子更新方式来传递更可靠的发行版更新，通过二进制差异实现更小体积的更新，假如出现意外状况也运行回退。这些新的发行版升级机制包含了 SWUpdate、Mender、OSTree 和 swupd。但有趣的是，幻灯片之中并没有提及 Ubuntu 的 Snappy。

SWUpdate 一种单/双镜像的模块化升级框架，支持镜像签名、可以使用 Kconfig 来进行配置、能够处理本地或者远程升级等。SWUpdate 简直就是为嵌入式系统设计的。

而 Mender 则是以无线传输进行升级位目标的升级方案。它是用 Go 编程语言编写的双镜像升级框架。

OSTree 是此次增量原子升级方案演示中最有名气的，它类似于 Git。Fedora 和 RedHat 都有它的身影，甚至 Gnome 的 Flatpak 容器系统也使用了 OSTree。

Swupd 是最后展示的一个升级系统，是由 Intel 的 Clear Linux 发行版率先使用的升级方案。它的代码放在GitHub，而它的客户端和服务端则由 Clear Linux 托管。Swupd 与 OSTree 相似，但它不必重启就可以启用更新。

而那些在本次柏林召开的欧洲嵌入式 Linux 峰会中没有提及的，你也可以访问 这些 PDF 讲演稿来了解这些专注于嵌入式 Linux 的软件更新机制。

嵌入式系统的远程更新该如何进行？

　　嵌入式系统在各个领域有着广泛的应用，嵌入式系统的维护与升级也变得日益重要。由于新技术的不断涌现和对系统功能、性能等要求的不断提高，开发者必须能够针对系统进行升级和维护，以延长系统的使用周期，改善系统性能，增强系统适应性。

　　传统的嵌入式升级方式通常由维护人员到达设备现场进行重新烧写系统或者更换Flash存储部件，当设备数量庞大并且分布范围广泛时，这种升级维护方式的工作量将非常大，而且耗费的时间长、成本高。随着嵌入式技术的迅速发展，嵌入式系统的远程升级技术得到了快速发展。参考文献提出了一种基于GPRS的嵌入式系统软件的远程在线升级，通过GPRS网络实现对ARM嵌入式终端的系统软件进行在线升级。这种方法的不足在于无法实现系统本身的远程升级。参考文献实现了一种在Bootloader中实现嵌入式系统自动升级的方法，这种方法是将映像文件存储在CF卡中，系统重启时Bootloader将检测CF卡中的映像文件，读取映像文件并烧写到目标板的Flash中，实现升级。如果终端的数量较大且分布广泛，采用这种方法会增加很大的工作量。



　　本文针对嵌入式Linux操作系统提出了一种新的更新机制，并且基于ARM9微处理器和NAND Flash存储器，对uboot和Linux内核进行修改，实现了对嵌入式Linux系统的远程自动更新。克服了传统方法工作量大的缺点，具有操作简单、更新速度快的特点。

　　1 基本原理

　　1．1 总体结构

　　支持远程自动更新的嵌入式Linux系统机构，它可以分为嵌入式终端和远程管理系统两部分。系统的总体结构如图1所示，嵌入式终端采用基于ARM9架构的AT91RM9200微处理器，采用扩展的32MB
SDRAM，由2片16位数据宽度的SDRAM芯片HY57V281620并连而成，采用64MB NANDFla sh存储芯片K9F1208，运行嵌入式Linux系统。远程管理系统选用PC机。嵌入式终端通过以太网连接到远程管理系统，管理人员可以通过telne t即可对各个嵌入式终端进行监控、管理和远程更新。

　　1．2 系统更新流程

　　本设计对uboot和Linux内核进行改造，使其支持YAFFS2文件系统，对系统添加ftp、telnet等应用服务。系统更新流程如图2所示。系统正常运行时管理人员可以通过telnet远程登录到嵌入式终端进行监控和管理。当需要对系统进行更新时，通过远程管理系统的ftp客户端登录到嵌入式终端，将需要更新的内核映像和文件系统上传到NAND Flash。上传完毕后对原有的内核映像和文件系统进行备份并重启系统。系统重启后uboot将NAND Flash中更新后的内核映像和文件系统搬运到SDRAM中，然后跳转到SDRAM中启动Linux系统，挂载YAFFS2文件系统，启动各种应用服务。