CN104834547B - 一种Squashfs只读根文件系统的远程升级方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Squashfs只读根文件系统的远程升级方法及系统，系统包括：两个可挂载根文件系统，分别为Squashfs只读根文件系统和内存文件系统，且分别对应于标识所述Squashfs只读根文件系统的存储区为只读和可读写的第一设备树描述文件和第二设备树描述文件；BOOT多重启动控制单元，用于通过修改启动标志位解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的根文件系统，当BOOT多重启动控制单元修改启动标志位为升级状态时，解析第二设备树描述文件，并挂载内存文件系统为根文件系统，对Squashfs只读根文件系统进行远程升级。本发明不仅在不增加硬件成本的基础上增强系统的可维护性和可靠性，同时，解决了偏远地区设备维护系统的维护成本高、难度大的问题。

Description

一种Squashfs只读根文件系统的远程升级方法及系统

技术领域

本发明涉及嵌入式Linux操作系统的根文件系统，具体是涉及一种Squashfs(南瓜文件系统)只读根文件系统的远程升级方法及系统。

背景技术

在嵌入式Linux系统的应用中，系统启动后都会加载根文件系统(rootfilesystem)，并通过根文件系统启动各种后台服务程序、加载应用程序、提供用户操作界面。在实际产品中，如果根文件系统被损害，不仅系统服务和应用程序无法正常加载和运行，而且会造成系统无法正常启动的严重后果，根文件系统被损害导致的上述后果，对于对产品可靠性要求很高通信系统的影响更为严重。

在一些要求高可靠性的系统中，为了保证Linux系统的稳定可靠，Linux系统的根文件系统会以只读的方式存放在系统的存储设备(如NOR FLASH，NAND FLASH等非易失闪存设备)中，将根文件系统设置为只读不可修改，这样就可以防止和避免意外操作造成根文件系统损坏，保证系统启动时根文件系统能正常被挂载，增强系统的可靠性。而由于Squashfs具备压缩只读的特点，所以在目前产品开发中常常使用Squashfs作为根文件系统，不仅可以增强Linux系统可靠性，而且可以节省硬件成本。

采用只读的Squashfs根文件系统虽然可以提高Linux系统可靠性，但其只可读而不可修改的属性，在实际应用中，也导致了根文件系统不能进行远程在线升级的缺陷，使得采用只读的Squashfs根文件系统的Linux系统软件模块远程更新具有很大局限性，即只可以对除根文件系统以外的软件模块进行在线升级(如应用程序、内核、驱动、应用库或者启动代码等)；而对于通信系统多个基站离散分布、基站分布可能位偏远山区的特点而言，上述缺陷将增加根文件系统软件升级、维护的成本和难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是Linux系统中的只读Squashfs根文件系统不能进行远程在线升级的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种Squashfs只读根文件系统的远程升级方法，包括以下步骤：

在Linux系统存储设备的不同区域，为Linux系统配备两个可挂载根文件系统，分别为Squashfs只读根文件系统和存储Squashfs只读根文件系统升级方法的内存文件系统，且Squashfs只读根文件系统和内存文件系统分别对应于标识Squashfs只读根文件系统的存储区为只读的第一设备树描述文件和标识Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件；

通过系统BOOT多重启动技术控制解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的可挂载根文件系统；

挂载内存文件系统为根文件系统，实现Squashfs只读根文件系统的远程在线升级。

在上述方法中，通过系统BOOT多重启动技术控制远程解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的可挂载文件系统具体包括以下步骤：

步骤S101、检测启动标志位；

步骤S102、判断启动标志位是否为1，如果为1，则执行步骤S105，否则，执行步骤S103；

步骤S103、判断启动标志位是否为2，如果为2，则执行步骤S107，否则执行步骤S104；

步骤S104、根据标志位挂载其他文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S105、解析第一设备树描述文件，执行步骤S106；

步骤S106、挂载Squashfs只读根文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S107、解析第二设备树描述文件，执行步骤S108；

步骤S108、挂载内存文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S109、系统正常启动。

在上述方法中，挂载内存文件系统为根文件系统，实现Squashfs只读根文件系统的远程在线升级具体包括以下步骤：

步骤S201、将根文件系统升级文件复制到远程目标设备系统的外部存储设备中；

步骤S202、修改启动标志位，设置远程目标设备系统状态为升级状态，重启系统；

步骤S203、解析第二设备树描述文件；

步骤S204、挂载内存文件系统为根文件系统；

步骤S205、检测目标设备系统的外部存储设备上是否存在根文件系统升级文件，如果存在，执行步骤S206；否则执行步骤S212；

步骤S206、检测外部存储设备上的根文件系统升级文件校验码是否有误，如果校验码无误，执行步骤S207；否则，执行步骤S212；

步骤S207、检测根文件系统升级文件与现有根文件的版本是否一致，如果不一致，执行步骤S208；否则执行步骤S212；

步骤S208、使用读写FLASH的工具软件将根文件系统升级文件数据写入指定的用于存储Squashfs只读根文件系统的FLASH区域；

步骤S209、校验写入的根文件系统升级文件数据与原外部存储设备上的数据是否一致，如果一致，执行步骤S213；否则执行步骤S210；

步骤S210、判断该版本根文件系统升级文件写入次数是否超过预设次数，如果超出，执行步骤S211；否则执行步骤S208；

步骤S211、发送升级失败告警信号通知用户，执行步骤S212；

步骤S212、停止根文件系统升级；

步骤S213、修改启动标志位，设置远程目标设备系统状态为升级完成状态，重启系统。

在上述方法中，步骤S201具体包括以下步骤：

步骤S2011、用户远程登录目标设备系统；

步骤S2012、通过SCP或者FTP将根文件系统升级文件传输到目标设备内存中；

步骤S2013、校验根文件系统升级文件传输是否损坏，如果损坏，执行步骤S2012，否则执行步骤S2014；

步骤S2014、检测目标设备系统是否存在外部存储设备，如果存在，执行步骤S2016；否则执行步骤S2015；

步骤S2015、发送无存放根文件系统升级文件外部存储设备告警，然后执行步骤S2017；

步骤S2016、将根文件系统升级文件复制到外部存储设备中；

步骤S2017、程序结束。

在上述方法中，外部存储设备包括FLASH存储设备、SD卡存储设备、CF卡存储设备和磁盘存储设备；

对上述外部存储设备的检测顺序依次为FLASH存储设备、SD卡存储设备、CF卡存储设备和磁盘存储设备；

当上述四种外部存储设备全部存在时，将根文件系统升级文件从内存复制到优先发现的一种外部存储设备中。

本发明还提供了一种Squashfs只读根文件系统的远程升级系统，包括两个挂载根文件系统和一个BOOT多重启动控制单元；

所述两个挂载根文件系统分别为Squashfs只读根文件系统和存储Squashfs只读根文件系统升级方法的内存文件系统，且所述Squashfs只读根文件系统和所述内存文件系统分别对应于标识所述Squashfs只读根文件系统的存储区为只读的第一设备树描述文件和标识所述Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件；

所述BOOT多重启动控制单元通过修改启动标志位解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的挂载文件系统；

所述BOOT多重启动控制单元修改启动标志位为升级状态，并解析所述第二设备树描述文件，挂载所述内存文件系统为根文件系统，对Squashfs只读根文件系统进行远程升级。

本发明通过引入了一个设置Squashfs只读根文件系统存储分区为可读写的第二设备树描述文件，以及小型的存有Squashfs只读根文件系统升级方法的内存文件系统，解决存放Squashfs只读根文件系统的存储设备无法写入和Squashfs只读根文件系统升级时的升级文件写入方法问题，并利用系统BOOT多重启动技术选择Squashfs只读根文件系统存储分区的读写属性和根文件系统挂载类别，实现Squashfs只读根文件系统的远程升级，不仅在不增加硬件成本的基础上增强系统的可维护性和可靠性，同时，解决了偏远地区设备维护系统的维护成本高、难度大的问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种Squashfs只读根文件系统的远程升级系统的结构框图；

图2为本发明中通过系统BOOT多重启动技术控制远程解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的挂载文件系统的流程图；

图3为本发明中启动ramfs文件系统，实现Squashfs只读根文件系统的远程在线升级的流程图；

图4为本发明中步骤S201的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细的说明。

如图1所示，本发明提供的一种Squashfs只读根文件系统的远程升级系统，包括两个挂载根文件系统和一个BOOT多重启动控制单元10；

两个挂载根文件系统分别为Squashfs只读根文件系统11和存储Squashfs只读根文件系统升级方法的内存文件系统12，两个可挂载根文件系统存储在根文件系统存储区的不同区域，且Squashfs只读根文件系统11和内存文件系统12分别对应于标识所述Squashfs只读根文件系统的存储区为只读的第一设备树描述文件110和标识所述Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件120，第一设备树描述文件110和第二设备树描述文件120存储在不同于根文件系统存储区的设备树描述文件存储区；

BOOT多重启动控制单元10通过修改启动标志位解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的可挂载文件系统；

BOOT多重启动控制单元10修改启动标志位为升级状态，并解析第二设备树描述文件120，挂载内存文件系统12为根文件系统，对Squashfs只读根文件系统进行远程升级。

本发明提供的一种Squashfs只读根文件系统的远程升级方法，包括以下步骤：

在Linux系统存储设备的不同区域，为Linux系统配备Squashfs只读根文件系统和存储Squashfs只读根文件系统升级方法的ramfs(ram file system，内存文件系统)文件系统两个可挂载根文件系统，且Squashfs只读根文件系统和ramfs文件系统分别对应于标识Squashfs只读根文件系统的存储区为只读的第一设备树描述文件和标识Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件；

通过系统BOOT多重启动技术控制远程解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的挂载根文件系统；

启动ramfs文件系统，实现Squashfs只读根文件系统的远程在线升级，即对Squashfs只读根文件系统进行部分或者全部修改。

如图2所示，在本发明中，通过系统BOOT多重启动技术控制远程解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的可挂载文件系统具体包括以下步骤：

步骤S101、存储设备上电，检测启动标志位；

步骤S102、判断启动标志位是否为1，如果为1，则执行步骤S105，否则，执行步骤S103；

步骤S103、判断启动标志位是否为2，如果为2，则执行步骤S107，否则执行步骤S104；

步骤S104、根据标志位挂载其他文件系统为根文件系统，如NFS文件系统等，然后执行步骤S109；

步骤S105、解析标识Squashfs只读根文件系统的存储区为只读的第一设备树描述文件，执行步骤S106；

步骤S106、挂载Squashfs只读根文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S107、解析标识Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件，执行步骤S108；

步骤S108、挂载ramfs文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S109、系统正常启动，即通过设置标志位实现控制远程系统多重启动。

可见，BOOT多重启动技术就是在系统启动过程中通过解析启动标志位来决定系统如何引导，进而控制系统启动时解析哪一个设备树描述文件、挂载哪一个文件系统作为根文件系统；系统启动时，若解析的是第一设备树描述文件，挂载的是Squashfs只读根文件系统，不能对自身进行升级，强行修改将会导致灾难性的后果；若系统启动时解析的是第二设备树描述文件，挂载的是ramfs文件系统，则可以对Squashfs只读根文件系统的存储区域进行部分或者全部修改。

如图3所示，启动ramfs文件系统，实现Squashfs只读根文件系统的远程在线升级具体包括以下步骤：

步骤S201、通过网络将根文件系统升级文件复制到远程目标设备系统的外部存储设备中；

步骤S202、修改启动标志位，设置远程目标设备系统状态为升级状态(启动标志位为2)，重启系统；

步骤S203、解析标识Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件；

步骤S204、内核启动后，挂载存储Squashfs只读根文件系统升级方法的ramfs文件系统为根文件系统；

步骤S205、检测目标设备系统的外部存储设备上是否存在根文件系统升级文件，如果存在，执行步骤S206；否则执行步骤S212；

步骤S206、检测外部存储设备上的根文件系统升级文件校验码是否有误，如果校验码无误，执行步骤S207；否则文件系统升级文件数据内容损坏，执行步骤S212；

步骤S207、检测根文件系统升级文件与现有根文件的版本是否一致，如果不一致，执行步骤S208；否则执行步骤S212；

步骤S208、使用读写FLASH的工具软件将根文件系统升级文件数据写入指定的用于存储Squashfs只读根文件系统的FLASH分区(只读根文件存储分区)；

步骤S209、校验写入的根文件系统升级文件数据与原外部存储设备上的数据是否一致，如果一致，执行步骤S213；否则执行步骤S210；

步骤S210、判断该版本根文件系统升级文件写入次数是否超过预设次数(一般为10次)，如果超出说明根文件升级失败，执行步骤S211；否则执行步骤S208；

步骤S211、发送升级失败告警信号通知用户，执行步骤S212；

步骤S212、停止根文件系统升级；

步骤S213、修改启动标志位(无论根文件系统升级是否成功，都要将启动标志位设置为1，否则会出现系统无法正常启动的故障)，设置远程目标设备系统状态为升级完成状态(启动标志位为1)，重启系统。

在本发明中，修改系统的启动标志位为升级状态(启动标志位为1)，执行reboot命令重启系统，系统重启后自动解析标注Squashfs只读根文件系统分区为可读写的第二设备树描述文件，并且挂载ramfs文件系统为根文件系统，对Squashfs只读根文件系统进行升级，使得系统只有从ramfs文件系统启动才具备修改Squashfs只读根文件系统分区的能力，才可以进行根文件系统的升级。

在本发明中，如图4所示，步骤S201具体包括以下步骤：

步骤S2011、考虑到具体场景发生在远端设备，所以用户需要远程登录目标设备系统；

步骤S2012、通过SCP(Secure Copy Protocol，安全复制协议)或者FTP(FileTransfer Protocol，文件传输协议)将根文件系统升级文件传输到目标设备内存中；

步骤S2013、校验根文件系统升级文件传输是否损坏，如果损坏，执行步骤S2012，否则执行步骤S2014；

步骤S2014、检测目标设备系统是否存在外部存储设备，如果存在，执行步骤S2016；否则执行步骤S2015；

在本发明中，外部存储设备包括FLASH存储设备、SD卡存储设备、CF卡存储设备和磁盘存储设备等，对这些外部存储设备的检测顺序依次为FLASH存储设备、SD卡存储设备、CF卡存储设备和磁盘存储设备，当这几种外部存储设备全部存在时，将根文件系统升级文件从内存拷贝到优先发现的一种外部存储设备中；

步骤S2015、发送无存放根文件系统升级文件外部存储设备告警，然后执行步骤S2017；

步骤S2016、将根文件系统升级文件复制到外部存储设备中；

步骤S2017、程序结束。

在Linux系统中，Squashfs只读根文件系统在系统正常运行时无法对其升级，主要原因为：

(1)系统为了安全，将存放Squashfs只读根文件系统的存储设备标记为只读，致使软件没有对此存储设备进行写入的权限；

(2)Squashfs只读根文件系统为压缩的根文件系统，对其存储设备进行在线写入会造成Squashfs只读根文件系统的部分功能失效，导致系统异常。

综上所述，本发明引入了一个设置Squashfs只读根文件系统存储分区为可读写的第二设备树描述文件，解决存放Squashfs只读根文件系统的存储设备无法写入的问题；通过引入一个小型的存有Squashfs只读根文件系统升级方法的内存文件系统，解决Squashfs只读根文件系统升级时的如何写入的问题；再利用系统BOOT多重启动技术选择Squashfs只读根文件系统存储分区的读写属性(只读或者可读写)和根文件系统挂载类别(Squashfs只读根文件系统或者内存文件系统)，实现Squashfs只读根文件系统的远程升级。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种Squashfs只读根文件系统的远程升级方法，其特征在于，包括以下步骤：

在Linux系统存储设备的不同区域，为Linux系统配备两个可挂载根文件系统，分别为Squashfs只读根文件系统和存储Squashfs只读根文件系统升级方法的内存文件系统，且Squashfs只读根文件系统和内存文件系统分别对应于标识Squashfs只读根文件系统的存储区为只读的第一设备树描述文件和标识Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件；

通过系统BOOT多重启动技术控制解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的可挂载根文件系统；

挂载内存文件系统为根文件系统，实现Squashfs只读根文件系统的远程在线升级。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过系统BOOT多重启动技术控制解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的可挂载文件系统具体包括以下步骤：

步骤S101、检测启动标志位；

步骤S102、判断启动标志位是否为1，如果为1，则执行步骤S105，否则，执行步骤S103；

步骤S103、判断启动标志位是否为2，如果为2，则执行步骤S107，否则执行步骤S104；

步骤S104、根据标志位挂载其他文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S105、解析第一设备树描述文件，执行步骤S106；

步骤S106、挂载Squashfs只读根文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S107、解析第二设备树描述文件，执行步骤S108；

步骤S108、挂载内存文件系统为根文件系统，然后执行步骤S109；

步骤S109、系统正常启动。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，挂载内存文件系统为根文件系统，实现Squashfs只读根文件系统的远程在线升级具体包括以下步骤：

步骤S201、将根文件系统升级文件复制到远程目标设备系统的外部存储设备中；

步骤S202、修改启动标志位，设置远程目标设备系统状态为升级状态，重启系统；

步骤S203、解析第二设备树描述文件；

步骤S204、挂载内存文件系统为根文件系统；

步骤S205、检测目标设备系统的外部存储设备上是否存在根文件系统升级文件，如果存在，执行步骤S206；否则执行步骤S212；

步骤S206、检测外部存储设备上的根文件系统升级文件校验码是否有误，如果校验码无误，执行步骤S207；否则，执行步骤S212；

步骤S207、检测根文件系统升级文件与现有根文件的版本是否一致，如果不一致，执行步骤S208；否则执行步骤S212；

步骤S208、使用读写FLASH的工具软件将根文件系统升级文件数据写入指定的用于存储Squashfs只读根文件系统的FLASH区域；

步骤S209、校验写入的根文件系统升级文件数据与原外部存储设备上的数据是否一致，如果一致，执行步骤S213；否则执行步骤S210；

步骤S210、判断该版本根文件系统升级文件写入次数是否超过预设次数，如果超出，执行步骤S211；否则执行步骤S208；

步骤S211、发送升级失败告警信号通知用户，执行步骤S212；

步骤S212、停止根文件系统升级；

步骤S213、修改启动标志位，设置远程目标设备系统状态为升级完成状态，重启系统。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S201具体包括以下步骤：

步骤S2011、用户远程登录目标设备系统；

步骤S2012、通过SCP或者FTP将根文件系统升级文件传输到目标设备内存中；

步骤S2013、校验根文件系统升级文件传输是否损坏，如果损坏，执行步骤S2012，否则执行步骤S2014；

步骤S2014、检测目标设备系统是否存在外部存储设备，如果存在，执行步骤S2016；否则执行步骤S2015；

步骤S2015、发送无存放根文件系统升级文件外部存储设备告警，然后执行步骤S2017；

步骤S2016、将根文件系统升级文件复制到外部存储设备中；

步骤S2017、程序结束。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，外部存储设备包括FLASH存储设备、SD卡存储设备、CF卡存储设备和磁盘存储设备；

对上述外部存储设备的检测顺序依次为FLASH存储设备、SD卡存储设备、CF卡存储设备和磁盘存储设备；

当上述四种外部存储设备全部存在时，将根文件系统升级文件从内存复制到优先发现的一种外部存储设备中。

6.一种Squashfs只读根文件系统的远程升级系统，其特征在于，包括两个挂载根文件系统和一个BOOT多重启动控制单元；

所述两个挂载根文件系统分别为Squashfs只读根文件系统和存储Squashfs只读根文件系统升级方法的内存文件系统，且所述Squashfs只读根文件系统和所述内存文件系统分别对应于标识所述Squashfs只读根文件系统的存储区为只读的第一设备树描述文件和标识所述Squashfs只读根文件系统的存储区为可读写的第二设备树描述文件；

所述BOOT多重启动控制单元通过修改启动标志位解析不同的设备树描述文件和启动与解析的设备树描述文件对应的挂载文件系统；

所述BOOT多重启动控制单元修改启动标志位为升级状态，并解析所述第二设备树描述文件，挂载所述内存文件系统为根文件系统，对Squashfs只读根文件系统进行远程升级。