CN113296850A - 嵌入式板卡操作系统备份启动方法及嵌入式系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种嵌入式板卡操作系统备份启动方法及嵌入式系统，嵌入式板卡包括板卡芯片，板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，每个存储介质为QSPI存储介质或EMMC存储介质，且每个存储介质分别安装有操作系统，其中一个存储介质为主介质，其余存储介质为备份介质，主介质上的操作系统为主系统，备份介质上的操作系统为备份系统；嵌入式板卡操作系统备份启动方法，包括如下步骤：在嵌入式板卡上电后，控制主系统进行启动；侦测主系统是否启动成功；当主系统启动失败时，控制备份系统启动。本发明的技术方案旨在避免现有技术中嵌入式板卡的操作系统因存储介质异常而无法启动的问题。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式板卡操作系统技术领域，尤其涉及一种嵌入式板卡操作系统备份启动方法和一种嵌入式系统。
背景技术
嵌入式板卡是一种3U VPX结构的计算机单板，其操作系统是linux内核，操作系统通常采用一个存储介质进行存储。嵌入式板卡的操作系统相比于普通的桌面操作系统而言，具有小巧的特点。可以使用较小容量的存储介质来安装系统。一般需要存储介质的容量在几MB到几GB之间。存储介质一般稳固地焊接在主板上。
嵌入式板卡的操作系统一般不具备图形桌面，无法提供用户操作界面。在遇到系统启动失败时，无法提供桌面环境供用户手动恢复。另外一个情况是，嵌入式板卡需要保证稳定的后台运行，而不需要人为介入。所以，嵌入式板卡需要能够保证系统每次正常启动，万一启动失败，在没有人为介入的情况下也能够自动恢复，并且最终正常启动。然而，现有技术中，嵌入式板卡的操作系统存在因存储介质异常而无法启动的情况。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种嵌入式板卡操作系统备份启动方法，旨在避免现有技术中嵌入式板卡的操作系统因存储介质异常而无法启动的问题。
为实现上述目的，本发明提供的嵌入式板卡操作系统备份启动方法中，所述嵌入式板卡包括板卡芯片，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，每个所述存储介质为所述QSPI存储介质或EMMC存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质为主介质，其余所述存储介质为备份介质，所述主介质上的操作系统为主系统，所述备份介质上的操作系统为备份系统；所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，包括如下步骤：
在所述嵌入式板卡上电后，控制所述主系统进行启动；
侦测所述主系统是否启动成功；
当所述主系统启动失败时，控制所述备份系统启动。
优选地，所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，还包括：
在启动所述备份系统之时，或所述备份系统启动后，恢复所述主系统；
在所述备份系统启动后，且所述主系统恢复后，切换到所述主系统。
优选地，所述侦测所述主系统是否启动成功的步骤之后，还包括：
当所述主系统启动成功时，获取所述备份介质中的备份系统存储地址；
从所述备份系统存储地址中读取所述备份系统的数据文件，并计算所述数据文件的校验值；
根据所述校验值确定所述备份系统是否通过校验；
当未通过校验时，从所述备份系统安装文件的存储位置获取所述备份系统的安装文件；
根据所述安装文件，纠正所述备份系统。
优选地，所述主介质上存储有分区表，且所述主介质上还设置有用于备份所述主系统的备份分区；所述侦测所述主系统是否启动成功的步骤之后，还包括：
当所述主系统启动失败时，校验所述分区表是否损坏；
当所述分区表未损坏时，从所述备份分区中加载所述主系统进行启动；
当所述分区表损坏时，执行所述控制所述备份系统启动的步骤。
优选地，所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，还包括：
获取所述操作系统所占存储空间大小；
获取所述备份介质的能够用于安装所述操作系统的存储空间大小；
将所述备份介质的能够用于安装所述操作系统的存储空间，与所述操作系统所占存储空间大小进行比对，以确定所述备份介质是否能够完整安装所述操作系统；
在所述备份介质不能够完整安装所述操作系统时，在所述备份介质中安装操作系统的最小系统；
在所述备份介质能够完整安装所述操作系统时，在所述备份介质中安装完全的操作系统，所述完全的操作系统包括最小系统、开发工具套件、数据库和应用功能程序。
优选地，所述主介质为EMMC存储介质，所述备份介质为QSPI存储介质；所述主介质包括第一分区、第二分区和第三分区；所述第一分区存储有u-boot和内核，所述第二分区存储有根文件系统，所述第三分区存储有所述备份系统的安装文件、根文件系统的安装文件，以及所述根文件系统的备份；所述备份介质包括第四分区、第五分区、第六分区和第七分区；所述第四分区存储有所述u-boot，所述第五分区存储所述内核，所述第六分区存储所述根文件系统，所述第七分区存储有所述主系统的安装文件；
所述在所述嵌入式板卡上电后，控制所述主系统进行启动的步骤，包括：
在所述嵌入式板卡上电后，控制所述第一分区启动，其中，所述第一分区的启动包括启动所述第一分区的所述u-boot，通过所述u-boot启动所述第一分区的所述内核；
控制所述第二分区启动，其中，所述第二分区的启动包括启动所述第二分区的所述主系统的根文件系统；
挂载所述第三分区；
所述侦测所述主系统是否启动成功的步骤，包括：
侦测所述第一分区是否成功启动，以及侦测所述第二分区是否成功启动；
所述当所述主系统启动失败时，控制所述备份系统启动的步骤，包括：
当所述第一分区未成功启动时，控制所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动，并挂载所述第七分区，其中，所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动包括：启动所述第四分区的所述u-boot，通过所述u-boot启动所述第五分区的所述内核，然后启动所述第六分区的所述根文件系统；
当所述第二分区未成功启动时，控制所述第三分区启动，其中，所述第三分区的启动包括启动所述第三分区的所述主系统的根文件系统的备份；
当所述第三分区未成功启动时，控制所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动，并挂载所述第七分区。
优选地，所述主介质还包括第八分区，所述备份介质还包括第九分区；
所述第一分区的启动，还包括；
通过所述第一分区的所述内核，从所述第八分区中读取定长的启动信息数据，根据所述启动信息数据，选择启动所述第二分区或所述第六分区；
所述第五分区的启动，还包括：
通过所述第五分区的所述内核，从所述第九分区中读取定长的启动信息数据，根据所述启动信息数据，选择启动所述第二分区或所述第六分区；
所述在所述嵌入式板卡上电后，控制所述主系统进行启动的步骤，还包括：
当选择启动所述第二分区时，执行所述控制所述第二分区启动的步骤；
当选择启动所述第六分区时，执行所述启动所述第六分区的所述根文件系统的步骤。
优选地，所述恢复所述主系统的步骤，包括：
获取所述主介质中的主系统存储地址；
对所述主介质中的所述主系统存储地址以外的其他存储地址对应的第一坏块进行检测，并在FAT表中标注第一坏块；
对所述主系统存储地址对应的第二坏块进行检测，并在FAT表中标注第二坏块；
根据所述FAT表中标注的第二坏块，确定对所述主系统的存储区域采用修复策略或采用弃用策略；
当采用弃用策略时，根据所述FAT表中标注的第一坏块和第二坏块，重新映射形成所述主系统的新存储区域，并确定所述主系统在所述主介质的重装地址；
当采用修复策略时，获取为各个所述第二坏块映射关联的备用存储区块，采用备用存储区块替换各个所述第二坏块，以形成新的所述主介质；
优选地，采用所述弃用策略时，采用如下方式确定所述主系统在所述主介质的重装地址：
对所述主介质中的所述主系统存储地址以外的其他存储地址进行区域划分，得到存储空间大小相同的多个子存储区域；
计算各个子存储区域中的第一坏块数量，并计算各个子存储区域中的各个第一坏块的间隔；
根据各个子存储区域中的第一坏块数量和各个第一坏块的间隔，确定各个子存储区域的标记值Ri；其中，
Ri为第i个子存储区域的标记值，Ai为第i个子存储区域的第一坏块数量，N为子存储区域的总数，E为每个子存储区域的第一坏块标准数量，D为各第一坏块之间的标准间隔，Bij为第i个子存储区域中的第j个第一坏块到第j+1个第一坏块之间的间隔；Y1和Y2分别为设定的权重值，且Y1和Y2分别为常数；
根据各个子存储区域的标记值，将每个子存储区域的类型确定为正常子存储区域、修复子存储区域和弃用子存储区域中的任一种；其中，Ri=0时，对应的子存储区域类型为正常子存储区域；0<Ri≤X时，对应的子存储区域类型为修复子存储区域；Ri>X时，对应的子存储区域类型为弃用子存储区域，X为标准参考值，且X>1；
获取所述操作系统所需存储空间大小；
侦测类型为正常子存储区域和修复子存储区域的连续子存储区域，并计算所述连续子存储区域的存储空间大小；
将存储空间满足所述操作系统所需存储空间大小的所述连续子存储区域确定为所述操作系统的新存储区域；
根据所述新存储区域，确定所述主系统在所述主介质的重装地址。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种嵌入式系统，用于执行上述任一项所述方法的步骤；所述嵌入式系统包括嵌入式板卡，所述嵌入式板卡包括板卡芯片，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质为主介质，其余所述存储介质为备份介质，所述主介质上的操作系统为主系统，所述备份介质上的操作系统为备份系统；所述主介质为所述EMMC存储介质，所述备份介质为所述QSPI存储介质。
本发明的技术方案中，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质作为主介质安装有主系统，其余所述存储介质作为备份介质安装有备份系统。现有技术中，将操作系统安装于一个存储介质上，如果安装操作系统的存储介质异常（例如损坏），则无法完成操作系统启动，因此，现有技术的嵌入式板卡的操作系统常存在因存储介质异常而无法启动的情况。本发明实现的第一方面的有益效果是，采用主系统和备份系统，主系统安装在一个存储介质上，备份系统安装在另一个存储介质上，当其中一个存储介质异常时，可以通过另一个存储介质上的操作系统进行启动，防止存储介质异常造成的嵌入式板卡的操作系统无法启动的情况；本发明实现的第二方面的有益效果是，至少安装有一个操作系统作为备用操作系统，预防其中一操作系统异常造成的无法启动的情况，从而，本发明通过上述两方面有益效果，实现了双存储介质和双操作系统，有利于预防嵌入式板卡的操作系统因存储介质异常而无法启动的技术问题。
附图说明
图1为本发明嵌入式板卡操作系统备份启动方法的流程示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
请参阅图1，为实现上述目的，本发明提供一种嵌入式板卡操作系统备份启动方法，所述嵌入式板卡包括板卡芯片，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，每个所述存储介质为所述QSPI存储介质或EMMC存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质为主介质，其余所述存储介质为备份介质，所述主介质上的操作系统为主系统，所述备份介质上的操作系统为备份系统；所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，包括如下步骤：
步骤S10，在所述嵌入式板卡上电后，控制所述主系统进行启动；
步骤S20，侦测所述主系统是否启动成功；
当所述主系统启动失败时，执行步骤S30：控制所述备份系统启动。
本发明的技术方案中，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质作为主介质安装有主系统，其余所述存储介质作为备份介质安装有备份系统。现有技术中，将操作系统安装于一个存储介质上，如果安装操作系统的存储介质异常（例如损坏），则无法完成操作系统启动，因此，现有技术的嵌入式板卡的操作系统常存在因存储介质异常而无法启动的情况。本发明实现的第一方面的有益效果是，采用主系统和备份系统，主系统安装在一个存储介质上，备份系统安装在另一个存储介质上，当其中一个存储介质异常时，可以通过另一个存储介质上的操作系统进行启动，防止存储介质异常造成的嵌入式板卡的操作系统无法启动的情况；本发明实现的第二方面的有益效果是，至少安装有一个操作系统作为备用操作系统，预防其中一操作系统异常造成的无法启动的情况，从而，本发明通过上述两方面有益效果，实现了双存储介质和双操作系统，有利于预防嵌入式板卡的操作系统因存储介质异常而无法启动的技术问题。
本发明采用QSPI存储介质或EMMC存储介质作为操作系统的存储介质，嵌入式板卡的操作系统相比于普通的桌面操作系统而言，具有小巧的特点，因此，可以使用较小容量的存储介质来安装系统，一般需要存储介质的容量在几MB到几GB之间，QSPI存储介质的容量一般是几十MB，EMMC存储介质的容量一般是几GB，并且两种存储介质的体积都小，能够稳固地焊接在主板上。
在一具体实施例中，所述主介质为所述EMMC存储介质，所述备份介质为所述QSPI存储介质。进一步的，在本实施例中，所述板卡芯片连接有两个存储介质，其中一存储介质为主介质（主介质采用所述EMMC存储介质），另一存储介质为备份介质（备份介质采用所述QSPI存储介质）。EMMC存储介质相比QSPI存储介质具有更好的稳定性及更大的存储空间，而QSPI存储介质小巧且容量较小，两存储介质相结合形成的双操作系统和双存储介质，采用较小存储空间和成本即可保证整个嵌入式板卡操作系统的稳定性。
进一步的，主系统和备份系统可以采用不同的标识方式，以通过标识方式确定主系统和备份系统的启动顺序。当存在多个备份系统时，每个备份系统采用顺序编号进行标识，以避免启动混乱。
基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第一实施例，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第二实施例中，所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，还包括：
步骤S40，在启动所述备份系统之时，或所述备份系统启动后，恢复所述主系统；
步骤S50，在所述备份系统启动后，且所述主系统恢复后，切换到所述主系统。
本实施例用于始终保持双操作系统的存在。当主系统无法启动时，为了仍能够完成启动过程，切换到备份系统进行启动。在启动备份系统的同时，或启动后，对主系统进行恢复，从而在主系统恢复后，与备份系统共同形成双操作系统。那么，即使相关技术存在主系统和备份系统的双操作系统，当一个系统启动失败后，也会变成单系统运行，失去双操作系统的保障，而本发明的技术方案则可以通过恢复主系统，始终保持双操作系统的运行。
进一步的，主系统具有更大的存储空间和更高的稳定性，本发明在主系统恢复后，切换到所述主系统继续完成启动（例如，在主系统中完成统一化界面和桌面安装环境）或在主系统中继续运行，有利于保证整个嵌入式系统运行的稳定。
更进一步的，在所述主介质中安装完操作系统后，将所述主系统的安装文件进行备份保存；和/或，在所述备份介质中安装完操作系统后，将所述备份系统的安装文件进行备份保存，从而，在操作系统异常时，能够利用对应的安装文件重装操作系统到对应的存储介质，并且恢复相关的文件和设置。
其中，QSPI存储介质安装操作系统时，将操作系统烧录至存储介质。EMMC存储介质安装操作系统时，将操作系统通过网络传输方式存储至存储介质。
请再次参阅图1，基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第一实施例或第二实施例，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第三实施例中，所述步骤S20之后，还包括：
当所述主系统启动成功时，执行步骤S60：获取所述备份介质中的备份系统存储地址；
步骤S70，从所述备份系统存储地址中读取所述备份系统的数据文件，并计算所述数据文件的校验值；
步骤S80，根据所述校验值确定所述备份系统是否通过校验；
当未通过校验时，执行步骤S90：从所述备份系统安装文件的存储位置获取所述备份系统的安装文件；
步骤S100，根据所述安装文件，纠正所述备份系统。
本实施例用于进一步保持双操作系统的存在。所述侦测所述主系统是否启动成功的步骤之后，还包括：当所述主系统启动成功时，对所述备份系统进行操作系统校验纠正，本实施例中介绍了备份系统的校验纠正方案。本实施例中，只要主系统启动成功，就自动对备份系统进行校验纠正，以保证备份系统的操作系统正常，始终维持双操作系统。
进一步的，所述步骤S40之后，还包括：
步骤S110，获取所述主系统的恢复结果；
当所述主系统未恢复，执行步骤S120：根据预设的恢复次数对所述主系统进行再次恢复；
步骤S130，判断所述主系统是否恢复成功；
当所述主系统未恢复成功，执行步骤S140：在所述备份系统中继续完成所述操作系统的启动过程。
本实施例中，主系统的恢复设置有预设恢复次数，预设恢复次数可以设置任意次数，例如2-3次。若主系统进行预设恢复次数的恢复，仍不能恢复，表明主介质异常，此时只能通过备份系统进行临时替代。
进一步的，在主系统不能恢复正常的情况下，将另一个所述备份系统切换为所述主系统，还可以进一步将未恢复成功的所述主系统对应的主介质与所述板卡芯片的连接断开。进一步的，将未恢复成功的所述主系统对应的主介质与远程检测系统连接，接收远程检测系统中预设的检测程序，根据所述主系统对应的主介质对所述检测程序的检测数据，得到诊断结果。
基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第一实施例至第三实施例，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第四实施例中，所述主介质上存储有分区表，且所述主介质上还设置有用于备份所述主系统的备份分区；所述步骤S20之后，还包括：
当所述主系统启动失败时，执行步骤S150：校验所述分区表是否损坏；
当所述分区表未损坏时，执行步骤S160：从所述备份分区中加载所述主系统进行启动；
当所述分区表损坏时，执行所述步骤S30：控制所述备份系统启动。
分区表为写在存储介质上的一段数据，当分区表损坏，则无法找到每个分区，也就无法读取每个分区上存储的操作系统文件。从而，当所述主系统中的所述根文件系统损坏，而分区表未损坏，可通过加载所述备份分区中的操作系统进行启动；当分区表损坏，或者主介质异常，则需要通过加载所述备份介质中的备份系统进行启动。
所述备份分区中存储的操作系统可以与所述备份系统相同或者不同，例如，所述备份分区中可以存储最小系统，也可以存储完整的操作系统。由于主介质一般存储空间比较大，因此，在备份分区优选存储完全的操作系统，因此，当分区表未损坏，优先从备份分区中加载操作系统进行启动。
基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第一实施例至第四实施例，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第五实施例中，所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，还包括：
步骤S170，获取所述操作系统所占存储空间大小；
步骤S180，获取所述备份介质的能够用于安装所述操作系统的存储空间大小；
步骤S190，将所述备份介质的能够用于安装所述操作系统的存储空间，与所述操作系统所占存储空间大小进行比对，以确定所述备份介质是否能够完整安装所述操作系统；
在所述备份系统不能够完整安装所述操作系统时，执行步骤S200：在所述备份介质中安装操作系统的最小系统；
在所述备份系统能够完整安装所述操作系统时，执行步骤S210：在所述备份介质中安装完全的操作系统，所述完全的操作系统包括最小系统、开发工具套件、数据库和应用功能程序。
嵌入式板卡的操作系统相比于普通的桌面操作系统而言，具有小巧的特点，一般需要存储介质的容量在几MB到几GB之间，在本发明中，优选主介质的存储容量大于备份介质的存储容量，以实现系统的小巧和降低成本。所述主介质能够安装完整的操作系统，而对于备份介质，则需要确定是否能完整安装操作系统，在备份介质不能完整安装操作系统的情况下，在所述备份介质中安装操作系统的最小系统，从而在备份介质中完成最小系统的启动后，切换到主系统中启动开发工具套件、数据库和应用功能程序。
在本实施例中，所述嵌入式板卡还设置有用于增加备份介质的备用接口，在所述备份介质不能够完整安装所述操作系统时，还可以新增加存储介质连接至备用接口，以使原备份介质和新增加的存储介质形成新的备份介质，并将操作系统分区存储至原备份介质和新增加的存储介质。
基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第一实施例至第五实施例，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第六实施例中，所述主介质为EMMC存储介质，所述备份介质为QSPI存储介质；所述主介质包括第一分区、第二分区和第三分区；所述第一分区存储有u-boot和内核，所述第二分区存储有根文件系统，所述第三分区存储有所述备份系统的安装文件、根文件系统的安装文件，以及所述根文件系统的备份；所述备份介质包括第四分区、第五分区、第六分区和第七分区；所述第四分区存储有所述u-boot，所述第五分区存储所述内核，所述第六分区存储所述根文件系统，所述第七分区存储有所述主系统的安装文件；
所述步骤S10，包括：
步骤S11，在所述嵌入式板卡上电后，控制所述第一分区启动，其中，所述第一分区的启动包括启动所述第一分区的所述u-boot，通过所述u-boot启动所述第一分区的所述内核；
步骤S12，控制所述第二分区启动，其中，所述第二分区的启动包括启动所述第二分区的所述主系统的根文件系统；
步骤S13，挂载所述第三分区；
所述步骤S20，包括：
步骤S21，侦测所述第一分区是否成功启动，以及侦测所述第二分区是否成功启动；
所述步骤S30，包括：
当所述第一分区未成功启动时，执行步骤S31：控制所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动，并挂载所述第七分区，其中，所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动包括：启动所述第四分区的所述u-boot，通过所述u-boot启动所述第五分区的所述内核，然后启动所述第六分区的所述根文件系统；
当所述第二分区未成功启动时，执行步骤S32：控制所述第三分区启动，其中，所述第三分区的启动包括启动所述第三分区的所述主系统的根文件系统的备份；
当所述第三分区未成功启动时，执行所述步骤S31：控制所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动，并挂载所述第七分区。
在本实施例中，对主系统进行操作系统的分区存储，并对备份系统也进行操作系统的分区存储。由于主系统的容量和稳定性更高，所以假使主系统的部分操作系统文件异常，则只需要在备份系统中完成对应异常部分的操作系统启动，主系统的操作系统未异常部分仍在主系统进行启动，有利于提升嵌入式系统的操作系统启动速率和稳定性。
在执行步骤S31时，同时对第一分区的文件进行恢复。
进一步的，所述主介质还可以进一步包括附加备份区，所述附加备份区存储有备份的u-boot和内核。从而，在所述主介质还设置有附加备份区的情况下，所述步骤S30，包括：当所述第一分区未成功启动时，启动所述附加备份区的u-boot和内核，若所述附加备份区的u-boot和内核未启动成功时，执行所述步骤S31；若所述附加备份区的u-boot和内核启动成功时，控制所述第二分区启动。
当所述备份介质也采用EMMC存储介质时，备份介质也采用上述第一分区、第二分区和第三分区，并且可以进一步设置所述附加备份区。
基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第六实施例，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第七实施例中，所述主介质还包括第八分区，所述备份介质还包括第九分区；
所述第一分区的启动，还包括；
步骤S11a，通过所述第一分区的所述内核，从所述第八分区中读取定长的启动信息数据，根据所述启动信息数据，选择启动所述第二分区或所述第六分区；
所述第五分区的启动，还包括：
步骤S31a，通过所述第五分区的所述内核，从所述第九分区中读取定长的启动信息数据，根据所述启动信息数据，选择启动所述第二分区或所述第六分区；
所述步骤S10，还包括：
当选择启动所述第二分区时，执行步骤S12：控制所述第二分区启动；
当选择启动所述第六分区时，执行启动所述第六分区的所述根文件系统的步骤。
本实施例中，第八分区和第九分区都用于存储同样的启动信息数据，以表征第二分区和第六分区分别是否可以启动；启动信息数据可以是一串定长的字符串。
启动信息数据可以根据如下方式生成：
默认情况下，生成主系统正常的启动信息数据至第八分区，生成备份系统的启动信息数据到第九分区；
在主系统对所述备份系统进行操作系统校验纠正的情况下，存在两种启动信息数据：若备份系统通过校验或者已经纠正，则生成备份系统正常的启动信息数据到第九分区，以表明可以启动第六分区；若备份系统未通过校验且纠正不成功，则生成备份系统异常的启动信息数据到第九分区，以表明表明不可以启动第六分区。
在主系统启动失败，且主系统未恢复的情况下，生成主系统异常的启动信息数据到第八分区，表明第二分区不可启动；若主系统恢复，则生成主系统正常的启动信息数据到第八分区，表明第二分区可以启动。
因此，通过读取第八分区和第九分区的启动信息数据，即可确定第二分区和第六分区是否可以正常启动，而不需要盲目启动不可启动的操作系统的文件系统，节约操作系统启动时间且提高启动效率。
此外，用户还可以通过改写启动信息数据，调整不同存储介质上的操作系统启动方式和启动顺序。
基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第二实施例至第七实施例中的任一项，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第八实施例中，所述恢复所述主系统的步骤，包括：
步骤S41，获取所述主介质中的主系统存储地址；
步骤S42，对所述主介质中的所述主系统存储地址以外的其他存储地址对应的第一坏块进行检测，并在FAT表中标注第一坏块；
步骤S43，对所述主系统存储地址对应的第二坏块进行检测，并在FAT表中标注第二坏块；
步骤S44，根据所述FAT表中标注的第二坏块，确定对所述主系统的存储区域采用修复策略或采用弃用策略；
当采用弃用策略时，执行步骤S45：根据所述FAT表中标注的第一坏块和第二坏块，重新映射形成所述主系统的新存储区域，并确定所述主系统在所述主介质的重装地址；其中，所述主介质的主系统存储地址第二坏块太多或太密集时，采用弃用策略，表示所述主系统的存储地址不再使用，在所述主介质中重新选择操作系统的安装地址。
当采用修复策略时，执行步骤S46：获取为各个所述第二坏块映射关联的备用存储区块，采用备用存储区块替换各个所述第二坏块，以形成新的所述主介质；即，采用备用存储区块替换第二坏块，对原存储区域进行修复，以使第二坏块中的数据迁移到备用存储区块中。
当主介质不存在坏块时，主系统的恢复方式为在所述主介质重装操作系统。第八实施例用于主介质存在坏块时，对主介质进行修复或者弃用。从而，第八实施例提高了主介质的恢复能力，使存在第二坏块造成的操作系统无法启动情形得到恢复。
其中，标注第一坏块是为了确定可用于再次存储操作系统的存储地址，标注第二坏块是为了确定所述主介质中的当前操作系统存储区域是否进行修复，或是弃用。
步骤S44具体可以为：根据第二坏块的数量，以及各个第二坏块之间的间隔，确定对所述主介质中的操作系统存储区域采用修复策略或采用弃用策略。
基于本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第八实施例，本发明的嵌入式板卡操作系统备份启动方法的第九实施例中，采用所述弃用策略时，采用如下方式确定所述主系统在所述主介质的操作系统的重装地址：
步骤S45a，对所述主介质中的所述主系统存储地址以外的其他存储地址进行区域划分，得到存储空间大小相同的多个子存储区域；
步骤S45b，计算各个子存储区域中的第一坏块数量，并计算各个子存储区域中的各个第一坏块的间隔；
步骤S45c，根据各个子存储区域中的第一坏块数量和各个第一坏块的间隔，确定各个子存储区域的标记值Ri；其中，
Ri为第i个子存储区域的标记值，Ai为第i个子存储区域的第一坏块数量，N为子存储区域的总数，E为每个子存储区域的第一坏块标准数量，D为各第一坏块之间的标准间隔，Bij为第i个子存储区域中的第j个第一坏块到第j+1个第一坏块之间的间隔；Y1和Y2分别为设定的权重值，且Y1和Y2分别为常数；
步骤S45d，根据各个子存储区域的标记值，将每个子存储区域的类型确定为正常子存储区域、修复子存储区域和弃用子存储区域中的任一种，并根据各个子存储区域对各个子存储区域进行标记；其中，Ri=0时，对应的子存储区域类型为正常子存储区域；0<Ri≤X时，对应的子存储区域类型为修复子存储区域；Ri>X时，对应的子存储区域类型为弃用子存储区域，X为标准参考值，且X>1；其中，修复子存储区域进行修复后可用；修复方式可以为多种，例如，利用修复子存储区域的坏块以外的存储空间进行存储，或者为修复子存储区域的坏块替换备用块。
步骤S45e，获取所述操作系统所需存储空间大小；
步骤S45f，侦测类型为正常子存储区域和修复子存储区域的连续子存储区域，并计算所述连续子存储区域的存储空间大小；
步骤S45g，将存储空间满足所述操作系统所需存储空间大小的所述连续子存储区域确定为所述操作系统的新存储区域；
步骤S45h，根据所述新存储区域，确定所述主系统在所述主介质的重装地址。
具体的，如果连续子存储区域不足以安装完整的操作系统，则重装地址可以为多个，每个重装地址安装部分操作系统。例如，其中一存储地址安装最小系统，另一存储地址安装开发工具套件、数据库和应用功能程序。
Ri>X，表示子存储区域的第一坏块数量多且密集，修复时间长或者难以修复，因此需要弃用该子存储区域。
为实现上述目的，本发明还提供一种嵌入式系统，用于执行如上述任一实施例所述方法的步骤；所述嵌入式系统包括嵌入式板卡，所述嵌入式板卡包括板卡芯片，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质为主介质，其余所述存储介质为备份介质，所述主介质上的操作系统为主系统，所述备份介质上的操作系统为备份系统；所述主介质为所述EMMC存储介质，所述备份介质为所述QSPI存储介质。
嵌入式系统具有上述方法的各种功能，因此，具有上述方法的有益效果，在此不作赘述。
本发明的技术方案在于更好地预防存储介质异常以及保证双操作系统。一、使用两个存储介质各安装一个操作系统，增加预防存储介质异常的可能性；二、备份系统能够主动恢复主系统，主系统可以校验纠正备份系统，从而互相保证存在双操作系统。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备进入本发明各个实施例所述的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、 或“第一实施例~第X实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料、方法步骤或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，所述嵌入式板卡包括板卡芯片，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，每个所述存储介质为QSPI存储介质或EMMC存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质为主介质，其余所述存储介质为备份介质，所述主介质上的操作系统为主系统，所述备份介质上的操作系统为备份系统；所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，包括如下步骤：
在所述嵌入式板卡上电后，控制所述主系统进行启动；
侦测所述主系统是否启动成功；
当所述主系统启动失败时，控制所述备份系统启动；
在启动所述备份系统之时，或所述备份系统启动后，恢复所述主系统；
在所述备份系统启动后，且所述主系统恢复后，切换到所述主系统。
2.根据权利要求1所述的嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，所述侦测所述主系统是否启动成功的步骤之后，还包括：
当所述主系统启动成功时，获取所述备份介质中的备份系统存储地址；
从所述备份系统存储地址中读取所述备份系统的数据文件，并计算所述数据文件的校验值；
根据所述校验值确定所述备份系统是否通过校验；
当未通过校验时，从所述备份系统安装文件的存储位置获取所述备份系统的安装文件；
根据所述安装文件，纠正所述备份系统。
3.根据权利要求1所述的嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，所述主介质上存储有分区表，且所述主介质上还设置有用于备份所述主系统的备份分区；所述侦测所述主系统是否启动成功的步骤之后，还包括：
当所述主系统启动失败时，校验所述分区表是否损坏；
当所述分区表未损坏时，从所述备份分区中加载所述主系统进行启动；
当所述分区表损坏时，执行所述控制所述备份系统启动的步骤。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，所述嵌入式板卡操作系统备份启动方法，还包括：
获取所述操作系统所占存储空间大小；
获取所述备份介质的能够用于安装所述操作系统的存储空间大小；
将所述备份介质的能够用于安装所述操作系统的存储空间，与所述操作系统所占存储空间大小进行比对，以确定所述备份介质是否能够完整安装所述操作系统；
在所述备份介质不能够完整安装所述操作系统时，在所述备份介质中安装操作系统的最小系统；
在所述备份介质能够完整安装所述操作系统时，在所述备份介质中安装完全的操作系统，所述完全的操作系统包括最小系统、开发工具套件、数据库和应用功能程序。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，所述主介质为EMMC存储介质，所述备份介质为QSPI存储介质；所述主介质包括第一分区、第二分区和第三分区；所述第一分区存储有u-boot和内核，所述第二分区存储有根文件系统，所述第三分区存储有所述备份系统的安装文件、根文件系统的安装文件，以及所述根文件系统的备份；所述备份介质包括第四分区、第五分区、第六分区和第七分区；所述第四分区存储有所述u-boot，所述第五分区存储所述内核，所述第六分区存储所述根文件系统，所述第七分区存储有所述主系统的安装文件；
所述在所述嵌入式板卡上电后，控制所述主系统进行启动的步骤，包括：
在所述嵌入式板卡上电后，控制所述第一分区启动，其中，所述第一分区的启动包括启动所述第一分区的所述u-boot，通过所述u-boot启动所述第一分区的所述内核；
控制所述第二分区启动，其中，所述第二分区的启动包括启动所述第二分区的所述主系统的根文件系统；
挂载所述第三分区；
所述侦测所述主系统是否启动成功的步骤，包括：
侦测所述第一分区是否成功启动，以及侦测所述第二分区是否成功启动；
所述当所述主系统启动失败时，控制所述备份系统启动的步骤，包括：
当所述第一分区未成功启动时，控制所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动，并挂载所述第七分区，其中，所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动包括：启动所述第四分区的所述u-boot，通过所述u-boot启动所述第五分区的所述内核，然后启动所述第六分区的所述根文件系统；
当所述第二分区未成功启动时，控制所述第三分区启动，其中，所述第三分区的启动包括启动所述第三分区的所述主系统的根文件系统的备份；
当所述第三分区未成功启动时，控制所述第四分区、所述第五分区和所述第六分区依次启动，并挂载所述第七分区。
6.根据权利要求5所述的嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，所述主介质还包括第八分区，所述备份介质还包括第九分区；
所述第一分区的启动，还包括；
通过所述第一分区的所述内核，从所述第八分区中读取定长的启动信息数据，根据所述启动信息数据，选择启动所述第二分区或所述第六分区；
所述第五分区的启动，还包括：
通过所述第五分区的所述内核，从所述第九分区中读取定长的启动信息数据，根据所述启动信息数据，选择启动所述第二分区或所述第六分区；
所述在所述嵌入式板卡上电后，控制所述主系统进行启动的步骤，还包括：
当选择启动所述第二分区时，执行所述控制所述第二分区启动的步骤；
当选择启动所述第六分区时，执行所述启动所述第六分区的所述根文件系统的步骤。
7.根据权利要求1所述的嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，所述恢复所述主系统的步骤，包括：
获取所述主介质中的主系统存储地址；
对所述主介质中的所述主系统存储地址以外的其他存储地址对应的第一坏块进行检测，并在FAT表中标注第一坏块；
对所述主系统存储地址对应的第二坏块进行检测，并在FAT表中标注第二坏块；
根据所述FAT表中标注的第二坏块，确定对所述主系统的存储区域采用修复策略或采用弃用策略；
当采用弃用策略时，根据所述FAT表中标注的第一坏块和第二坏块，重新映射形成所述主系统的新存储区域，并确定所述主系统在所述主介质的重装地址；
当采用修复策略时，获取为各个所述第二坏块映射关联的备用存储区块，采用备用存储区块替换各个所述第二坏块，以形成新的所述主介质。
8.根据权利要求7所述的嵌入式板卡操作系统备份启动方法，其特征在于，采用所述弃用策略时，采用如下方式确定所述主系统在所述主介质的重装地址：
对所述主介质中的所述主系统存储地址以外的其他存储地址进行区域划分，得到存储空间大小相同的多个子存储区域；
计算各个子存储区域中的第一坏块数量，并计算各个子存储区域中的各个第一坏块的间隔；
根据各个子存储区域中的第一坏块数量和各个第一坏块的间隔，确定各个子存储区域的标记值Ri；其中，
Ri为第i个子存储区域的标记值，Ai为第i个子存储区域的第一坏块数量，N为子存储区域的总数，E为每个子存储区域的第一坏块标准数量，D为各第一坏块之间的标准间隔，Bij为第i个子存储区域中的第j个第一坏块到第j+1个第一坏块之间的间隔；Y1和Y2分别为设定的权重值，且Y1和Y2分别为常数；
根据各个子存储区域的标记值，将每个子存储区域的类型确定为正常子存储区域、修复子存储区域和弃用子存储区域中的任一种；其中，Ri=0时，对应的子存储区域类型为正常子存储区域；0<Ri≤X时，对应的子存储区域类型为修复子存储区域；Ri>X时，对应的子存储区域类型为弃用子存储区域，X为标准参考值，且X>1；
获取所述操作系统所需存储空间大小；
侦测类型为正常子存储区域和修复子存储区域的连续子存储区域，并计算所述连续子存储区域的存储空间大小；
将存储空间满足所述操作系统所需存储空间大小的所述连续子存储区域确定为所述操作系统的新存储区域；
根据所述新存储区域，确定所述主系统在所述主介质的重装地址。
9.一种嵌入式系统，其特征在于，用于执行如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤；所述嵌入式系统包括嵌入式板卡，所述嵌入式板卡包括板卡芯片，所述板卡芯片通信连接有至少两个存储介质，且每个所述存储介质分别安装有操作系统，其中一个所述存储介质为主介质，其余所述存储介质为备份介质，所述主介质上的操作系统为主系统，所述备份介质上的操作系统为备份系统；所述主介质为所述EMMC存储介质，所述备份介质为所述QSPI存储介质。
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Denomination of invention: Backup and Startup Method of Embedded Board Operating System and Embedded System Effective date of registration: 20221028 Granted publication date: 20211203 Pledgee: Hunan Xiangjiang Zhongying Investment Management Co.,Ltd. Pledgor: HUNAN BOJIANG INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980020182 |
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