CN104063477A - 嵌入式系统启动异常的处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种嵌入式系统启动异常的处理方法及装置,通过在存储设备上设置多个内核和文件系统,在嵌入式系统不能正常启动时,根据启动标志判断出现异常的是当前内核所在的存储区域,还是当前文件系统所在的存储区域,然后即自动启动新的内核或文件系统,保证了嵌入式系统正常启动,而且本发明不影响嵌入式系统的性能,与其它异常处理方法不存在冲突,能够解决存储设备出现多个位错误和内核坏块等异常时,系统不能启动的问题,具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式系统技术领域,特别是涉及一种嵌入式系统启动异常的处理方法及装置。
背景技术
嵌入式系统,例如linux操作系统,一般包括bootloader(引导程序)、kernel(内核)和file system(文件系统),采用nand flash等作为其存储设备。
存储设备一般有擦写次数限制和位反转、坏块的可能,一旦存储设备出现问题时,嵌入式系统将不能正常启动。目前一般采用以下方法解决系统不能正常启动的问题:
1、采用硬件ECC(Error Correcting Code,错误检查和纠正)或者软件ECC来进行检测和纠正位反转;
2、采用坏块管理机制,对出现坏块的数据进行搬移。
但是上述ECC方法纠正的位数有限,一般只能纠正存储设备一个块中的一位或者二位,若在一个块中出现多个位错误,现有的ECC方法将无法解决;搬移坏块的数据的方法要求文件系统有复杂的算法,并且在内核出现坏块时,现有的坏块管理机制无法解决系统不能启动的问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种嵌入式系统启动异常的处理方法及装置,能够在存储设备出现多个位错误和内核出现坏块等异常情况时,保证嵌入式系统的正常启动。
一种嵌入式系统启动异常的处理方法,包括步骤:
运行引导程序,读取异常标志和启动标志,根据启动标志确定是否增加异常标志的次数,异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统,其中异常标志表示当前内核和文件系统是否正常,启动标志表示上次启动是否正常;
从参数区读取标志位正常的当前内核和文件系统,加载所述内核并将所述文件系统的引导变量传给所述内核,设置所述启动标志;
运行内核,若内核运行出现异常,返回运行引导程序的步骤,否则在内核运行完成时,设置所述启动标志,并通过引导程序传的环境变量加载文件系统;
运行文件系统,若文件系统运行出现异常,返回运行引导程序的步骤。
一种嵌入式系统启动异常的处理装置,包括:
引导程序运行模块,用于运行引导程序,读取异常标志和启动标志,根据启动标志确定是否增加异常标志的次数,异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统,其中异常标志表示当前内核和文件系统是否正常,启动标志表示上次启动是否正常;
内核加载模块,用于从参数区读取标志位正常的当前内核和文件系统,加载所述内核并将所述文件系统的引导变量传给所述内核,设置所述启动标志;
内核运行模块,用于运行内核,在内核运行出现异常时复位,在内核运行完成时设置所述启动标志;
文件系统加载模块,用于通过引导程序传的环境变量加载文件系统;
文件系统运行模块,用于运行文件系统,在文件系统运行出现异常时复位。
本发明嵌入式系统启动异常的处理方法和装置,与现有技术相互比较时,具备以下优点:
1、通过在存储设备上设置多个内核和文件系统,在嵌入式系统不能正常启动时,根据启动标志判断出现异常的是当前内核所在的存储区域,还是当前文件系统所在的存储区域,然后即自动启动新的内核或文件系统,保证嵌入式系统正常启动;
2、不影响嵌入式系统的性能,与其它异常处理方法不存在冲突,能够解决存储设备出现多个位错误和内核坏块等异常时,系统不能启动的问题,具有广泛的实用性,能够较大程度上保证系统的健壮性。
附图说明
图1为本发明方法实施例的流程示意图;
图2为本发明NAND FLASH实施例的区域划分示意图;
图3为本发明装置实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明嵌入式系统启动异常的处理方法的具体实施方式做详细描述。
如图1所示,一种嵌入式系统启动异常的处理方法,包括步骤:
S110、运行引导程序,读取异常标志和启动标志,根据启动标志确定是否增加异常标志的次数,异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统,其中异常标志表示当前内核和文件系统是否正常,启动标志表示上次启动是否正常;
存储设备设置有引导程序、多个内核、多个文件系统、参数区,各个内核相同,其所在的存储空间大小可以不同,各个文件系统相同,其所在的存储空间大小可以不同;存储设备还可以设置有一个内核和多个文件系统,或者多个内核和一个文件系统,不过一般仅能解决文件系统所在的存储空间出现损坏,或者内核所在的存储空间出现损坏的问题;
参数区存储有各内核的标志位、各文件系统的标志位,用来表示各内核和文件系统是否正常,还存储有表示当前内核和文件系统是否正常的异常标志e-flag,表示上次是否正常启动的启动标志s-flag;各内核和文件系统正常的标志位可以设为0,异常标志位可以设置为1,也可由其他值表示各内核和文件系统的正常状态和异常状态;启动标志s-flag为0时表示上次系统启动正常,也可以用其他数值标识启动标志的正常启动状态;异常标志e-flag为0时表示当前使用的内核和文件系统正常,为其它数值时表示当前使用的内核和文件系统异常,也可以用其他数值表示当前使用的内核和文件系统的正常状态;
设备上电时开始运行引导程序,若启动标志s-flag为0时表示上次系统启动正常,则读取的启动标志为1或2等时,表示上次系统启动异常,即当前的内核和文件系统所在的存储空间可能出现损坏,则增加异常标志的次数,例如将异常标志e-flag设置为1,每次读取的启动标志不为0时,就增加异常标志的次数;
为了避免由于其它原因造成的系统启动异常,而直接启动新的内核或文件系统,同时也为了节省存储空间损坏时系统启动的时间,阈值可以设置为3~10次,例如将阈值设置为5,那么当读取的异常标志的值为5,且启动标志表示启动不正常时,则启动新的内核或文件系统;
异常标志为异常的次数满足阈值时,为了能够判断是当前内核所在的存储空间出现损坏,还是文件系统所在的存储空间出现损坏,进而是启动新的内核还是新的文件系统,需要设置标示内核和文件系统启动状态的不同的启动标识,例如启动标志为1时表示内核损坏,启动标志为2时表示文件系统损坏,具体设置的流程详见步骤S120和步骤S140;
S120、从参数区读取标志位正常的当前内核和文件系统,加载所述内核并将所述文件系统的引导变量传给所述内核,设置所述启动标志;
此步骤的启动标志可以设置为1,也可以设置为其他数值;
S130、运行内核,若内核运行出现异常,返回步骤S110,否则进入步骤S140;
若步骤S110中读取的启动标志为1,说明嵌入式系统并没有成功运行内核,内核的存储空间可能损坏等;
S140、在内核运行完成时,设置所述启动标志,并通过引导程序传的环境变量加载文件系统;
此步骤的启动标志可以设置为2或其它数值,但是要与步骤S120中设置的启动标志的值相区别,若嵌入式系统不能正常启动,步骤S110中读取的启动标志为2,则说明内核已经成功运行,但是文件系统没有成功运行,进而判断出是文件系统所在的存储空间可能出现损坏;
S150、运行文件系统,若文件系统运行出现异常,返回步骤S110,否则进入步骤S160;
S160、系统启动完成。
根据在内核加载完成后设置启动标志的值,和内核运行完成后设置启动标志的值,来判断运行出现异常的是当前内核还是文件系统,既可以确定是启动新的标志位正常的内核还是文件系统,保证了嵌入式启动的正常启动。
为了避免系统启动异常的内核或文件系统,步骤S110中异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统的步骤之前,还可以包括步骤:
将当前内核或文件系统标志位设为异常,所述异常标志次数清零,例如将当前内核或文件系统的标志位设为1,异常标志设为0等。
系统启动出现异常时,为了实现自动复位,恢复到运行引导程序的步骤,本发明还需要看门狗。所以步骤S110中运行引导程序的步骤之后,读取异常标志和启动标志的步骤之前,还可以包括初始化看门狗的步骤。
若当前内核所在的存储空间出现异常,系统运行到当前内核时停止,不会重置看门狗,看门狗的喂狗时间到达后系统复位,系统自动运行到运行引导程序的步骤,当前文件系统所在的存储空间出现异常时,看门狗复位系统的原理类似。
为了避免对下次系统启动产生影响,文件系统运行完成时,还可以包括步骤:将所述启动标志设置为启动正常,所述异常标志次数清零。
为了较好的理解本发明方法,下面结合存储设备正常和异常的具体实施例对本发明方法详细说明。
以64M的nand flash存储设备为例,如图2所示,nand flash被划分为6个分区,依次为bootloader,kernel-1,fileSystem-1,kernel-2,fileSystem-2,param(参数区)。Bootloader为引导程序,用来加载内核。Param为参数区,用来存放标志位,标志位包括kernel-1是否正常的标志k-flag,fileSystem-1是否正常的标志f-flag,启动标志s-flag,异常标志e-flag。系统正常状况下四个标志位都为0。
存储设备正常的情况下,嵌入式系统启动的流程如下:
1、设备上电后,运行bootloader,初始化硬件看门狗,读取e-flag为0,表示当前的内核和文件系统正常,读取s-flag为0,表示上次启动正常;
2、从Param区读取k-flag和f-flag都为0,则加载kernel-1并将fileSystem-1的引导变量传给kernel-1,然后设置s-flag为1;
3、系统运行到kernel-1,此时需要在内核中多次重置看门狗,避免看门狗的喂狗时间到达从而引起系统复位,在内核启动完后将s-flag设置为2,并通过bootloader上传的环境变量启动fileSystem-1;
4、fileSystem-1初始化后启动一些系统脚本,加载完驱动程序,然后启动业务应用程序。在业务应用程序中将s-flag和e-flag设置为0,并定时重置看门狗,至此,整个嵌入式系统启动完毕。
当kernel-1所在的物理存储空间出现损坏,导致系统无法正常启动时,流程如下:
1、设备上电后,运行bootloader,初始化硬件看门狗,读取e-flag为0,表示当前的内核和文件系统正常,读取s-flag为0,表示上次启动正常;
2、从Param区读取k-flag和f-flag都为0,则加载kernel-1并将fileSystem-1的引导变量传给kernel-1,然后设置s-flag为1;
3、系统运行到kernel-1,此时因为kernel-1的物理存储空间损坏,系统停止运行,所以也不会重置看门狗,看门狗的喂狗时间到达后导致系统复位,系统又运行到了bootloader;
4、bootloader重新初始化看门狗,读取e-flag为0,然后读取s-flag为1,表示上次系统启动异常,将e-flag设置为1。然后又启动kernel-1和fileSystem-1;
5、同样,系统又会在kernel-1处停止,看门狗会复位系统,然后重复第四步,但是e-flag每次递增1。
6、当读取的e-flag为5时,若还是无法正常启动kernel-1,则将k-flag设置为1,表示kernel-1已经损坏。然后将e-flag设置为0,启动kernel-2,即加载kernel-2并将fileSystem-1的引导变量传给kernel-2;
7、系统运行到kernel-2,由于kernel-2为正常内核,系统可以正常运行,此时需要在kernel-2中多次重置看门狗,避免看门狗的喂狗时间到达从而引起系统复位,在内核启动完后将s-flag设置为2,并通过bootloader上传的环境变量启动fileSystem-1;
8、fileSystem-1初始化后启动一些系统脚本,加载完驱动程序,然后启动业务应用程序。在业务应用程序中将s-flag和e-flag设置为0,并定时重置看门狗,至此,整个嵌入式系统启动完毕。
当文件系统出现异常,也就是fileSystem-1所在的物理存储空间出现损坏导致系统无法正常启动时,系统自动恢复流程除了在bootloader读到的s-flag为2,其他流程与上述kernel-1出现损坏的启动流程基本一致,在此不予赘述。
基于同一发明构思,本发明还提供一种嵌入式系统启动异常的处理装置,下面结合附图对本发明装置的具体实施方式做详细描述。
如图3所示,一种嵌入式系统启动异常的处理装置,包括:
引导程序运行模块110,用于运行引导程序,读取异常标志和启动标志,根据启动标志确定是否增加异常标志的次数,异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统,其中异常标志表示当前内核和文件系统是否正常,启动标志表示上次启动是否正常;
存储设备上可以设置有多个内核和多个文件系统,在当前内核或文件系统出现损坏时,启动其它的标志位正常的内核或文件系统,也可以设置有一个内核和多个文件系统,解决文件系统出现损坏时,系统不能正常启动的问题,同样也可以设置有多个内核和一个文件系统,解决内核出现损坏时,系统不能正常启动的问题;
为了避免由于其它原因造成的系统启动异常,而直接启动新的内核或文件系统,同时也为了节省存储空间损坏时系统启动的时间,阈值可以设置为3~10次;
异常标志为异常的次数满足阈值时,为了能够判断是当前内核所在的存储空间出现损坏,还是文件系统所在的存储空间出现损坏,需要设置标示内核和文件系统启动状态的不同的启动标识,例如启动标志为1时表示内核损坏,启动标志为2时表示文件系统损坏;
内核加载模块120,用于从参数区读取标志位正常的当前内核和文件系统,加载所述内核并将所述文件系统的引导变量传给所述内核,设置所述启动标志,例如设置为1等;
内核运行模块130,用于运行内核,在内核运行出现异常时复位,引导程序运行模块110重新运行引导程序,在内核运行完成时设置所述启动标志,例如设置为2等;
文件系统加载模块140,用于通过引导程序传的环境变量加载文件系统;
文件系统运行模块150,用于运行文件系统,在文件系统运行出现异常时复位,引导程序运行模块110重新运行引导程序。文件系统运行成功时,嵌入式系统启动完成。
为了避免系统启动异常的内核或文件系统,所述引导程序运行模块110还用于在异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,将当前内核或文件系统标志位设为异常,所述异常标志次数清零。
系统启动出现异常时,为了实现自动复位,恢复到运行引导程序的步骤,本发明还需要看门狗。所以所述引导程序运行模块110还用于在运行引导程序之后,初始化看门狗。
若当前内核所在的存储空间出现异常,系统运行到当前内核时停止,不会重置看门狗,看门狗的喂狗时间到达后系统复位,系统自动运行到运行引导程序的步骤,当前文件系统所在的存储空间出现异常时,看门狗复位系统的原理类似。
为了避免对下次系统启动产生影响,所述文件系统运行模块150在文件系统运行完成时,还用于将所述启动标志设置为启动正常,所述异常标志次数清零。
本发明装置其它技术特征与本发明方法相同,在此不予赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种嵌入式系统启动异常的处理方法,其特征在于,包括步骤:
运行引导程序,读取异常标志和启动标志,根据启动标志确定是否增加异常标志的次数,异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统,其中异常标志表示当前内核和文件系统是否正常,启动标志表示上次启动是否正常;
从参数区读取标志位正常的当前内核和文件系统,加载所述内核并将所述文件系统的引导变量传给所述内核,设置所述启动标志;
运行内核,若内核运行出现异常,返回运行引导程序的步骤,否则在内核运行完成时,设置所述启动标志,并通过引导程序传的环境变量加载文件系统;
运行文件系统,若文件系统运行出现异常,返回运行引导程序的步骤。
2.根据权利要求1所述的嵌入式系统启动异常的处理方法,其特征在于,异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统的步骤之前,还包括步骤:
将当前内核或文件系统标志位设为异常,所述异常标志次数清零。
3.根据权利要求1所述的嵌入式系统启动异常的处理方法,其特征在于,运行引导程序的步骤之后,读取异常标志和启动标志的步骤之前,还包括初始化看门狗的步骤。
4.根据权利要求1所述的嵌入式系统启动异常的处理方法,其特征在于,文件系统运行完成时,还包括步骤:
将所述启动标志设置为启动正常,所述异常标志次数清零。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的嵌入式系统启动异常的处理方法,其特征在于,所述阈值为3~10。
6.一种嵌入式系统启动异常的处理装置,其特征在于,包括:
引导程序运行模块,用于运行引导程序,读取异常标志和启动标志,根据启动标志确定是否增加异常标志的次数,异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,根据启动标志将标志位正常的新的内核或文件系统作为当前内核或文件系统,其中异常标志表示当前内核和文件系统是否正常,启动标志表示上次启动是否正常;
内核加载模块,用于从参数区读取标志位正常的当前内核和文件系统,加载所述内核并将所述文件系统的引导变量传给所述内核,设置所述启动标志;
内核运行模块,用于运行内核,在内核运行出现异常时复位,在内核运行完成时设置所述启动标志;
文件系统加载模块,用于通过引导程序传的环境变量加载文件系统;
文件系统运行模块,用于运行文件系统,在文件系统运行出现异常时复位。
7.根据权利要求6所述的嵌入式系统启动异常的处理装置,其特征在于,所述引导程序运行模块还用于在异常标志次数满足阈值且启动标志表示启动异常时,将当前内核或文件系统标志位设为异常,所述异常标志次数清零。
8.根据权利要求6所述的嵌入式系统启动异常的处理装置,其特征在于,所述引导程序运行模块还用于在运行引导程序之后,初始化看门狗。
9.根据权利要求6所述的嵌入式系统启动异常的处理装置,其特征在于,所述文件系统运行模块在文件系统运行完成时,还用于将所述启动标志设置为启动正常,所述异常标志次数清零。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的嵌入式系统启动异常的处理装置,其特征在于,所述阈值为3~10。
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