CN102736932A - 镜像文件、镜像文件的制作方法及多系统的启动引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多系统的镜像文件的制作方法、镜像文件和多系统的启动引导方法。该制作方法包括：S₁₁、制作一bootloader，并将该bootloader写入一目标文件；S₁₂、为该多系统的多个操作系统中还未建立对应的全局结构体的一个操作系统建立一对应的全局结构体；S₁₃、将S₁₂中建立的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核写入该目标文件；S₁₄、判断各操作系统是否均已建立有对应的全局结构体，若是则将该目标文件作为该镜像文件并结束流程，若否则再次执行S₁₂。本发明能够实现系统的智能化启动引导，从而能够显著地提高系统的稳定性以及可维护性。

Description

镜像文件、镜像文件的制作方法及多系统的启动引导方法

技术领域

本发明涉及一种多系统的启动引导方法，特别是涉及一种多系统的镜像文件的制作方法、一种由该制作方法制作而得的镜像文件以及一种利用该镜像文件实现的多系统的启动引导方法。

背景技术

目前，嵌入式设备广泛地应用于各行各业。而在目前的嵌入式设备中，大多只存在单一系统。因此，当嵌入式设备由于各种可能的原因而导致系统无法正常启动时，用户便很难解决这类系统崩溃的问题，只能寄希望于相应的维修人员来处理。

然而，对于一些采用了双系统的嵌入式设备来说，情况也并不尽如人意。

在bootloader（引导程序）引导第一个系统镜像失败以后，这时候用户需要借助于串口工具来进行干预，例如告知bootloader系统中的第二个系统镜像的位置以及是否启动第二个系统镜像等信息，即通过串口向bootloader传入相应参数。

这就要求用户一方面对串口的使用比较了解，或者说对系统的调试接口比较了解；其次要求用户对系统的分区也要了解，否则很难成功引导第二个系统镜像；除此之外，并非所有的设备都留有调试接口。

以上种种均导致了维护过程繁琐且容易出错。

这些都是现有双系统的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的双系统在启动引导时过程繁琐且容易出错的缺陷，提供一种能够实现系统的智能化启动引导，从而能够显著地提高系统的稳定性以及可维护性的多系统的镜像文件的制作方法、一种由该制作方法制作而得的镜像文件以及一种利用该镜像文件实现的多系统的启动引导方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种多系统的镜像文件的制作方法，其特点在于，该制作方法包括：

S₁₁、制作一bootloader，并将该bootloader写入一目标文件；

S₁₂、为该多系统的多个操作系统中还未建立对应的全局结构体的一个操作系统建立一对应的全局结构体，该全局结构体中存储有该bootloader、该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的起始地址以及长度，该全局结构体还存储有该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核与该多个操作系统中的其余各操作系统的根文件系统和内核之间的长度差，该全局结构体具有一与已经建立的全局结构体的优先级均不相同的优先级；

S₁₃、将S₁₂中建立的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核写入该目标文件；

S₁₄、判断各操作系统是否均已建立有对应的全局结构体，若是则将该目标文件作为该镜像文件并结束流程，若否则再次执行S₁₂。

本发明中的“多系统”是指设备中的操作系统的数量为两个或两个以上。

较佳地，S₁₁为：制作该bootloader，然后对该bootloader以及各操作系统的根文件系统和内核进行长度校验，并保存校验值，然后将该bootloader写入该目标文件；S₁₂中建立的该全局结构体中还存储有该bootloader以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的校验值。

其中，各操作系统的根文件系统和内核各不相同、部分相同或全部相同。

较佳地，该多系统为嵌入式多系统。

本发明还提供了一种由上述的制作方法制作而得的镜像文件。

该镜像文件中包括有该bootloader以及针对各个操作系统的系统镜像，而针对每个操作系统的系统镜像中又包括有一用于记录该系统镜像的详细信息的全局结构体以及该操作系统的根文件系统和内核。

每个全局结构体中记录有该bootloader的起始地址和长度、其所对应的操作系统的根文件系统的起始地址和长度以及其所对应的操作系统的内核的起始地址和长度。除此之外，每个全局结构体中还记录有这个全局结构体所对应的操作系统的根文件系统与其它各个操作系统的根文件系统之间的长度差，以及这个全局结构体所对应的操作系统的内核与其它各个操作系统的内核之间的长度差，这些长度差在利用不为空的全局结构体所存储的信息自动填充为空的全局结构体时将会被用于计算该为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的长度。当然，若是两个操作系统的根文件系统和内核相同，则此时它们的各个文件长度均相同，因此该长度差便将归为0。

另外，每个全局结构体均具有一优先级，这样的优先级在实际应用时可以体现为一启动序号值，例如第一个系统镜像中的全局结构体的启动序号值为“1”，第二个系统镜像中的全局结构体的启动序号值为“2”等等，以此类推，而在系统启动引导时，则可以按照启动序号值由小到大的顺序来引导各个系统镜像。

本发明将每个系统镜像的详细信息分别存储于每个系统镜像的全局结构体中，这样就可以通过读取第一个全局结构体启动第一个系统镜像，通过读取第二个全局结构体启动第二个系统镜像，以此类推，在此过程中用户无需进行任何操作，由此便实现了系统的自动化的启动引导。

本发明还提供了一种利用上述的镜像文件实现的多系统的启动引导方法，其特点在于，该启动引导方法包括：

S₂₁、执行该bootloader；

S₂₂、判断该镜像文件中的各全局结构体是否均为空，若均不为空则执行S₂₅，若均为空则执行S₂₃，若部分为空则执行S₂₄；

S₂₃、停留在该bootloader的界面，并结束流程；

S₂₄、针对每个为空的全局结构体执行：S₂₄₁.将不为空的全局结构体中存储的该bootloader的起始地址和长度填入该为空的全局结构体；S₂₄₂.将该为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的起始地址填入该为空的全局结构体；S₂₄₃.根据该不为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核与该为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核之间的长度差以及该不为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的长度，计算该为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的长度并填入该为空的全局结构体；S₂₄₄.为该为空的全局结构体设置一与不为空的各全局结构体的优先级均不相同的优先级；S₂₄₅.将经过S₂₄₁、S₂₄₂、S₂₄₃和S₂₄₄处理的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核写入该镜像文件；

S₂₅、确定优先级最高的全局结构体；

S₂₆、跳转至S₂₅中确定的该全局结构体所对应的操作系统的内核入口处执行，并结束流程。

该启动引导方法能够智能化地自动运行，即使某个系统镜像引导失败，其也能够智能化地自动修复这个发生异常的系统镜像，期间完全无需用户通过串口工具进行任何干预，因此将能够极大地提高系统的稳定性与可维护性。

较佳地，该启动引导方法中设有一初始值为0的失败次数，在S₂₅与S₂₆之间还包括：

S₂₅₁、判断该失败次数的值是否小于一次数阈值，若是则执行S₂₅₂，若否则执行S₂₃；

S₂₅₂、对该bootloader以及S₂₅中确定的该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核进行校验，若校验成功则执行S₂₆，若校验失败则执行S₂₅₃；

S₂₅₃、从该镜像文件中擦除S₂₅中确定的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核，并将该失败次数的值加1，然后执行S₂₂。

其中，各操作系统的根文件系统和内核各不相同、部分相同或全部相同。

本发明的积极进步效果在于：本发明使得系统的启动引导能够智能化地自动运行，即使某个系统镜像引导失败，其也能够智能化地自动修复这个系统镜像，期间完全无需用户通过串口工具进行任何干预，因此将能够极大地提高系统的稳定性与可维护性。

附图说明

图1为本发明的一实施例中的嵌入式设备的闪存空间的划分示意图。

图2为本发明的一实施例中的镜像文件的制作方法的流程图。

图3为本发明的一实施例中的系统启动引导方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本实施例以一嵌入式双系统为例进行说明。

如图1所示，将嵌入式设备的整个闪存空间划分为四个部分。第一个部分用于存储bootloader。第二个部分用于存储与第一个操作系统相关的数据，其中包括用于记录对应于该第一个操作系统的第一个系统镜像的详细信息的全局结构体image tag1以及第一个操作系统的根文件系统和内核。第三个部分用于存储与第二个操作系统相关的数据，其中包括用于记录对应于该第二个操作系统的第二个系统镜像的详细信息的全局结构体image tag2以及第二个操作系统的根文件系统和内核。而第四个部分则作为保留区，可以用作暂存区以及用于保留配置文件等等。

接下来对如何制作该嵌入式双系统的镜像文件进行说明。参考图2，该镜像文件制作方法包括以下步骤：

步骤100，编译制作该bootloader。

步骤101，读取该bootloader、第一个操作系统的根文件系统和内核以及第二个操作系统的根文件系统和内核，校验读取到的各个文件的长度以及总长度，并保存校验值。

步骤102，将该bootloader写入一目标文件。

步骤103，为该两个操作系统中还未建立对应的全局结构体的任意一个操作系统建立一对应的全局结构体。

假定第一次执行步骤103时为第一个操作系统建立一对应的全局结构体image tag1。此时，向全局结构体image tag1中填入该bootloader的起始地址以及长度、第一个操作系统的根文件系统的起始地址以及长度、第一个操作系统的内核的起始地址以及长度。另外，向全局结构体image tag1中填入第一个操作系统的根文件系统与第二个操作系统的根文件系统之间的长度差，以及第一个操作系统的内核与第二个操作系统的内核之间的长度差。另外，向全局结构体image tag1中填入bootloader、第一个操作系统的根文件系统和内核的校验值。另外，还向全局结构体image tag1中填入启动序号值“1”。

继续上述假定，第二次执行步骤103时为第二个操作系统建立一对应的全局结构体image tag2。此时，向全局结构体image tag2中填入该bootloader的起始地址以及长度、第二个操作系统的根文件系统的起始地址以及长度、第二个操作系统的内核的起始地址以及长度。另外，向全局结构体image tag2中填入第二个操作系统的根文件系统与第一个操作系统的根文件系统之间的长度差，以及第二个操作系统的内核与第一个操作系统的内核之间的长度差。另外，向全局结构体image tag2中填入bootloader、第二个操作系统的根文件系统和内核的校验值。另外，还向全局结构体image tag2中填入启动序号值“2”。

当然，本实施例中的第一个操作系统与第二个操作系统的地位是完全对等的，它们也可以互换。

步骤104，将最近一次执行步骤103时建立的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核写入该目标文件。

继续上述假定，第一次执行步骤104时将全局结构体image tag1以及第一个操作系统的根文件系统和内核写入该目标文件，第二次执行步骤104时将全局结构体image tag2以及第二个操作系统的根文件系统和内核写入该目标文件。

步骤105，判断各操作系统是否均已建立有对应的全局结构体，若是则将该目标文件作为镜像文件并结束流程，若否则再次执行步骤103。

其中，上述方法中涉及长度校验、保存校验值以及存储校验值等操作是为了在后续利用该方法所生成的镜像文件启动引导系统时进一步地提高系统的稳定性而设计的，因此均属于可选操作。

在本实施例中，第一个操作系统的根文件系统和内核与第二个操作系统的根文件系统和内核既可以是相同的，也可以是不同的，这可以由项目的实际需求决定。

由上述方法生成的该镜像文件中将主要包括三部分数据：第一部分即为该bootloader；第二部分为第一个系统镜像，具体包括全局结构体image tag1以及第一个操作系统的根文件系统和内核；第三部分则为第二个系统镜像，具体包括全局结构体image tag2以及第二个操作系统的根文件系统和内核。

以下将参考图3对如何利用该镜像文件来启动引导系统进行说明，其中既包括该镜像文件完整无缺的情况，也包括该镜像文件有损坏的情况，另外，在该方法中设定有一用于记录引导系统镜像失败的次数的失败次数（初始值为0），以及一用于表征失败次数的上限的次数阈值。该方法包括以下步骤：

步骤200，执行该bootloader。

步骤201，判断该镜像文件中的各全局结构体是否均为空，若均不为空则执行步骤204，若均为空则执行步骤202，若只有一个为空（假定全局结构体image tag2为空，对于全局结构体image tag1为空的情况则以此类推，在此不做赘述）则执行步骤203；

步骤202，系统中不存在能够正常使用的镜像文件，因此停留在该bootloader的界面，等待用命令或网页烧写正确的镜像文件，并结束流程。

步骤203，根据已经存在的第一个系统镜像自动修复发生异常的第二个系统镜像，具体包括以下步骤：

首先，将存储在全局结构体image tag1中的该bootloader的起始地址和长度填入全局结构体image tag2；接着，将第二个操作系统的根文件系统和内核的起始地址填入全局结构体image tag2，其中这两个起始地址均是在系统分区之后便已经预先设定好的，并以例如宏的形式保存，此处直接调用该信息即可；接着，根据存储在全局结构体image tag1中的第一个操作系统的根文件系统的长度及其与第二个操作系统的根文件系统的长度差计算获得第二个操作系统的根文件系统的长度，并根据存储在全局结构体image tag1中的第一个操作系统的内核的长度及其与第二个操作系统的内核的长度差计算获得第二个操作系统的内核的长度，然后将第二个操作系统的根文件系统和内核的长度填入全局结构体image tag2；接着，为全局结构体image tag2设定一启动序号值，当全局结构体image tag1的启动序号值为例如“1”时，则全局结构体image tag2的启动序号值可以设定为“2”，在每次引导时，都可以按照启动序号值从小到大的顺序来引导各个系统镜像；最后，将填写完毕的全局结构体image tag2以及第二个操作系统的根文件系统和内核一并写入该镜像文件。至此便成功地根据第一个系统镜像修复完毕第二个系统镜像。

步骤204，确定优先级最高的全局结构体，例如启动序号值为“1”的全局结构体image tag1。

步骤205，判断该失败次数的值是否小于该次数阈值，若是则执行步骤206，若否则执行步骤202。

步骤206，对该bootloader以及步骤204中确定的该全局结构体所对应的操作系统，例如第一个操作系统的根文件系统和内核进行校验，若校验成功则执行步骤208，若校验失败则执行步骤207。其中，此处的校验可以利用步骤101中存储于全局结构体image tag1和image tag2中的校验值进行，若校验结果与步骤101中存储的校验值一致，则判定为校验成功，若校验结果与步骤101中存储的校验值不一致，则判定为校验失败。

步骤207，从该镜像文件中擦除步骤204中确定的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核，即擦除发生异常的例如第一个系统镜像，并将该失败次数的值加1，然后执行步骤201。

步骤208，跳转至步骤204中确定的该全局结构体所对应的操作系统的内核入口处执行，例如跳转至第一个操作系统的内核入口处执行，并结束流程。

其中，上述方法中涉及失败次数与次数阈值的比较以及校验等操作均是为了进一步地提高系统的稳定性而设计的，因此均属于可选操作。

以上仅以双系统的情况为例对本发明做了详细说明，但是本发明同样也可以拓展应用至三系统甚至三个以上的系统，具体的应用方法与双系统的情况完全类似。

例如针对三系统的情况，需要将闪存空间分为5个部分，即在存储第二个系统镜像的部分与保留区之间增加一个用于存放第三个系统镜像的部分。在制作镜像文件时，向该镜像文件中增加第三个系统镜像，其同样包括全局结构体image tag3、第三个操作系统的根文件系统和内核，而全局结构体image tag3中的具体内容则与全局结构体image tag1和image tag2完全类似，并且其启动序号值可以设定为“3”。在启动引导时，则按照启动序号值从小到大的顺序依次引导。若是在引导时发现某个系统镜像出现异常，则同样可以利用正常的系统镜像中存储的信息来自动修复发生异常的系统镜像。对于四个或四个以上的系统则以此类推。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多系统的镜像文件的制作方法，其特征在于，该制作方法包括：

S₁₁、制作一bootloader，并将该bootloader写入一目标文件；

S₁₂、为该多系统的多个操作系统中还未建立对应的全局结构体的一个操作系统建立一对应的全局结构体，该全局结构体中存储有该bootloader、该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的起始地址以及长度，该全局结构体还存储有该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核与该多个操作系统中的其余各操作系统的根文件系统和内核之间的长度差，该全局结构体具有一与已经建立的全局结构体的优先级均不相同的优先级；

S₁₃、将S₁₂中建立的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核写入该目标文件；

S₁₄、判断各操作系统是否均已建立有对应的全局结构体，若是则将该目标文件作为该镜像文件并结束流程，若否则再次执行S₁₂。

2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，S₁₁为：制作该bootloader，然后对该bootloader以及各操作系统的根文件系统和内核进行长度校验，并保存校验值，然后将该bootloader写入该目标文件；S₁₂中建立的该全局结构体中还存储有该bootloader以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的校验值。

3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，各操作系统的根文件系统和内核各不相同、部分相同或全部相同。

4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该多系统为嵌入式多系统。

5.一种由如权利要求1-4中任意一项所述的制作方法制作而得的镜像文件。

6.一种利用如权利要求5所述的镜像文件实现的多系统的启动引导方法，其特征在于，该启动引导方法包括：

S₂₁、执行该bootloader；

S₂₂、判断该镜像文件中的各全局结构体是否均为空，若均不为空则执行S₂₅，若均为空则执行S₂₃，若部分为空则执行S₂₄；

S₂₃、停留在该bootloader的界面，并结束流程；

S₂₄、针对每个为空的全局结构体执行：S₂₄₁.将不为空的全局结构体中存储的该bootloader的起始地址和长度填入该为空的全局结构体；S₂₄₂.将该为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的起始地址填入该为空的全局结构体；S₂₄₃.根据该不为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核与该为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核之间的长度差以及该不为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的长度，计算该为空的全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核的长度并填入该为空的全局结构体；S₂₄₄.为该为空的全局结构体设置一与不为空的各全局结构体的优先级均不相同的优先级；S₂₄₅.将经过S₂₄₁、S₂₄₂、S₂₄₃和S₂₄₄处理的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核写入该镜像文件；

S₂₅、确定优先级最高的全局结构体；

S₂₆、跳转至S₂₅中确定的该全局结构体所对应的操作系统的内核入口处执行，并结束流程。

7.如权利要求6所述的启动引导方法，其特征在于，该启动引导方法中设有一初始值为0的失败次数，在S₂₅与S₂₆之间还包括：

S₂₅₁、判断该失败次数的值是否小于一次数阈值，若是则执行S₂₅₂，若否则执行S₂₃；

S₂₅₂、对该bootloader以及S₂₅中确定的该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核进行校验，若校验成功则执行S₂₆，若校验失败则执行S₂₅₃；

S₂₅₃、从该镜像文件中擦除S₂₅中确定的该全局结构体以及该全局结构体所对应的操作系统的根文件系统和内核，并将该失败次数的值加1，然后执行S₂₂。

8.如权利要求6所述的启动引导方法，其特征在于，各操作系统的根文件系统和内核各不相同、部分相同或全部相同。

Images