CN117708886B - 一种物联网设备的文件系统保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物联网设备领域，公开了一种物联网设备的文件系统保护方法，包括以下步骤：步骤1：启动linux内核，加载只读文件系统；步骤2：只读文件系统检测设备供电方式和电池电量，当判断为外电供电或者当电池电量大于第一预设值时，挂载读写文件系统；步骤3：读写文件系统运行后，检测设备供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备，进行步骤1。同时，还公开了一种物联网设备的文件系统保护装置。本方法能够实现物联网设备在电池电量低情况下，仅需修改软件，无需硬件电路做额外设计，对文件系统进行保护，成本较低。

Description

一种物联网设备的文件系统保护方法和装置

技术领域

本发明涉及物联网设备领域，尤其涉及一种物联网设备的文件系统保护方法和装置。

背景技术

在物联网设备或嵌入式设备的运行过程中，会保存数据到带有文件系统支持的存储介质中，由于文件系统的特性，当设备突然断电时，会概率性对文件系统产生破坏，导致设备数据丢失，甚至因为文件系统被破坏导致无法挂载，从而需要对文件系统进行重新格式化。

笔记本电脑在检测到电池电量不足时，会进入休眠模式，将运行中的数据保存到磁盘中。但是，这种方式并不适合嵌入式设备，嵌入式设备一般都配置有看门狗，用于保证设备处于异常情况下时可以重启设备恢复工作，如果进入休眠模式，会导致看门狗喂狗服务无法运行，从而使看门狗超时，导致设备重启。

此外，手机在检测到电池电量不足时，会自动关机。当插入电源适配器时，会自动开机。使用这种方式需要增加额外的电路设计，提高生产成本，增加了企业的负担。

CN103905645B公开了移动终端及其关机方法，判断移动终端的电池的电压和电量其中之一是否达到第一预设条件；在电池的电压和电量其中之一达到第一预设条件时，判断移动终端消耗电流是否达到第二预设条件；在电池的电压达到第一预设条件，移动终端消耗电流达到第二预设条件时，执行关机操作；或者，在电池的电量达到第一预设条件，移动终端消耗电流未达到第二预设条件时，执行关机操作；所述第一预设条件包括：电压小于第一预设值，或者，电量小于第二预设值；所述第二预设条件包括：移动终端消耗电流小于第三预设值。该方法解决了误判而进行不恰当的关机的问题。但是，通过该方法检测电压和电量进行关机后，并不能在外电供电时自动开机，需要工作人员手动开机。如果要实现电量不足时自动关机，插入电源适配器后自动开机，则需要增加额外的电路，增加企业成本。

本发明需要解决的技术问题是：如何实现物联网设备在电池电量低情况下，仅需修改软件，无需硬件电路做额外设计，对文件系统进行保护。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种物联网设备的文件系统保护方法，通过只读系统挂载读写系统，在启动只读系统后检测电量，确认读写系统能够足够电量进行运行，在读写系统运行时检测电量，电量不足时重启设备，设备再次启动至只读系统，当电量足够或外电供电时，再挂载读写系统，从而实现设备电量不足时，自动重启，并再次进入只读系统，当电量足够或外电供电时自动开机的功能，保护文件系统。

为实现上述目的，本申请所采用的技术方案：

一种物联网设备的文件系统保护方法，包括以下步骤：

步骤1：启动linux 内核，加载只读文件系统；

步骤2：只读文件系统检测设备供电方式和电池电量，当判断为外电供电或者当电池电量大于第一预设值时，挂载读写文件系统；

步骤3：读写文件系统运行后，检测设备供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备，进行步骤1。

优选地，所述只读文件系统用于执行基础功能和检测设备供电方式和电池电量。

优选地，所述第一预设值为2%～4%；所述第二预设值为1%～3%；所述第一预设值大于第二预设值。

优选地，所述读写文件系统包含用户数据和应用程序。

优选地，所述步骤2具体为：只读文件系统检测供电方式和电池电量，当判断为外电供电或者当电池电量大于第一预设值时，挂载读写文件系统；当电池电量小于第一预设值时，则进行休眠，继续检测供电方式和电池电量。

优选地，所述休眠的时间小于看门狗时间。

优选地，所述步骤3具体为：读写文件系统运行应用层程序，并检测供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备，进行步骤1；当判断为外电供电或者当电池电量大于第二预设值时，则正常运行设备。

优选地，所述步骤1具体为：设备上电，CPU从储存介质中加载bootloader到内存中并启动bootloader；Bootloader启动后，从存储介质中加载linux内核，并启动linux 内核，加载只读文件系统。

Bootloader：Bootloader是嵌入式系统在加电后执行的第一段代码，在它完成CPU和相关硬件的初始化之后，再将操作系统映像或固化的嵌入式应用程序装载到内存中然后跳转到操作系统所在的空间，启动操作系统运行。

Linux：是一种开源的操作系统。

同时，还提供一种用于实施上述任一所述方法的物联网设备的文件系统保护装置，其特征在于，包括：

启动单元：用于启动linux 内核；

只读文件系统加载单元：用于在启动单元启动linux 内核后，加载只读文件系统；

只读文件系统：用于检测设备供电方式和电池电量、根据设备供电方式和电池电量决定是否挂载读写文件系统；

系统重启单元：用于在读写文件系统运行后，检测设备供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备。

优选地，所述只读文件系统包括如下模块：

供电检测模块：用于检测设备供电方式和电池电量；

读写文件系统挂载模块：用于根据供电检测模块的检测结果，挂载读写文件系统或使设备进行间歇性休眠。

与现有技术相比，本方案具有以下有益效果：

本方案的文件系统保护方法，通过在Linux内核上先加载一个很小的只读文件系统，在只读文件系统上挂载读写文件系统，再通过在只读文件系统和读写文件系统增加供电方式和电池电量检测，当电池电量不足时，读写文件系统驱动设备进行重启，重启后设备会只加载只读文件系统，进入休眠，当采用外电供电并且电池电量足够时，才挂载读写文件系统。从而在软件层面上实现当设备采用电池供电并且电池电量不足时，设备自动关机，再进行外电供电或电池电量补充到第一预设值后，设备自动开机的功能。

其次，先通过只读文件系统检测电池电量，可以防止读写文件系统在电池电量不足时，突然关机而造成读写文件系统损坏。而且只读文件系统耗电量低，用只读文件系统代替额外的电路设计来实现上述功能，可以降低生产成本，减轻企业的负担。

附图说明

图1为实施例1的物联网设备的文件系统保护方法的流程图；

图2为实施例2的物联网设备的文件系统保护装置的框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

参考图1，一种物联网设备的文件系统保护方法，包括以下步骤：

步骤1：设备上电，CPU从储存介质中加载bootloader到内存中并启动bootloader；Bootloader启动后，从存储介质中加载linux内核，并启动linux 内核。

在本实施例中，用于物联网的设备一般使用linux操作系统，加载linux操作系统需要先启动bootloader，bootloader驱动linux内核再进行下一步操作。

Linux内核启动后，加载只读文件系统，所述只读文件系统用于执行基础功能和检测设备供电方式和电池电量。所述基础功能为：加载基础的根文件系统到内存中，并执行init程序，以便进行后续的系统初始化工作。

在本实施例中，Linux内核先加载一个很小的只读文件系统，主要是用来作为一个中转站，判断电池电量是否满足当前设备正常运行。而且只读文件系统的耗电量小，当电池电量不足时，阻止设备运行，等待电池电量足够时，再自动挂载读写系统，从软件层面上实现自动开机。只有只读文件系统运行时，设备并没有真正地开始正常运行。

步骤2：只读文件系统检测供电方式和电池电量，当判断为外电供电或者当电池电量大于第一预设值时，挂载读写文件系统；当电池电量小于第一预设值时，则进行休眠，继续检测供电方式和电池电量。所述休眠的时间小于看门狗时间。所述第一预设值为3%；

在本实施例中，供电方式为外电供电和电池供电，外电供电包括直接连接市电、移动电源或使用电源适配器为电池充电等外部为设备供电方式，只读文件系统具体的工作方式为：只读文件系统主要是检测供电方式和电池电量，当只读文件系统检测到采用外电供电时，直接加载读写文件系统。当采用电池供电时，如果电池电量大于第一预设值时，挂载读写文件系统；如果电池电量小于第一预设值时，则只读文件系统进入休眠并继续检测供电方式和电池电量，直到采用外电供电或电池电量大于第一预设值时，挂载读写文件系统，但是，只读文件系统的休眠时间必须小于看门狗的喂狗时间，防止由于看门狗超时，而使设备重启，进而使设备进入开机－重启的死循环。

需要说明的是，只读文件系统在达到看门狗的喂狗时间时，需要唤醒只读文件系统，对看门狗进行喂狗服务，从而防止看门狗超时，使设备重启。

设置只读文件系统的作用：第一，启动设备时，初步检测设备的电池电量，防止设备运行后，短时间内由于电池没电而意外断电，使读写文件系统损坏；第二，在设备正常运行后，读写文件系统检测到电池电量不足而重启时，设备停留在只读文件系统中，而不直接加载读写文件系统，只读文件系统休眠直到采用外电供电或电池电量大于第一预设值，再挂载读写文件系统，从而使设备正常运行，进而在软件层面上实现当电池电量不足时，设备自动停止运行，直到采用外电供电或电池电量大于第一预设值，设备才自动正常运行。所述的设备正常运行的意思为读写文件系统正常运行应用层程序；所述的设备停止运行为设备只启动到只读文件系统阶段，并不加载读写文件系统。通过此方式，不需要增加额外的电路设计，即可实现设备自动判断是否运行，保护了读写文件系统，减少生产成本，降低企业的负担。

步骤3：读写文件系统运行后，检测供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备；当判断为外电供电或者当电池电量大于第二预设值时，则正常运行设备。所述第二预设值为2%。

优选地，所述读写文件系统包含用户数据和应用程序。工作人员在读写文件系统中对设备进行设置或操作。

在本实施例中，读写文件系统在正常运行时，也需要检测供电方式和电池电量。当采用电池供电且电池电量小于第二预设值时，对读写文件系统中需要保存的文件进行保存，保存后执行reboot命令重启设备，如此设置的好处在于当电池电量不足时，设备能够进入只读文件系统进行短暂的休眠等待外电供电或对电池充电。

本发明的优势在于：

1.本发明通过在步骤3中对电量和充电方式的判断，可以及早地对读写文件系统中需要保存的文件预先保存，然后进入重启，避免突然断电造成的写入文件的丢失，进而保护数据安全性，同时避免涉及系统的写入文件的丢失导致的无法重启或重启后系统不稳定的问题；

2.本发明通过步骤2以及步骤3进行结合，可以实现只读文件系统的挂载，当检测到外电接入或电池电量超过设定标准后自动挂载读写文件系统，在软件层面上扮演了传统方案中专门准备的启动电路以在电源接入时自动开机；

更为通俗来说，本发明通过步骤2和步骤3的结合，可以低电量重启并进入只读系统，等待外接电源，在条件合适时进行开机。从用户观感的角度来说，实现了自动开机的功能。

实施例2

一种物联网设备的文件系统保护装置，包括：

启动单元：用于启动linux 内核；

只读文件系统加载单元：用于在启动单元启动linux 内核后，加载只读文件系统；

只读文件系统：用于检测设备供电方式和电池电量、根据设备供电方式和电池电量决定是否挂载读写文件系统；

系统重启单元：用于在读写文件系统运行后，检测设备供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备。

潜在的，物联网设备必然包含CPU、存储介质，存储介质里面预先存储有bootloader、只读文件系统的相关文件、读写文件系统的相关文件；

其整个装置的运行过程为：

设备上电，CPU从储存介质中加载bootloader到内存中并启动bootloader；Bootloader启动后，启动单元从存储介质中加载linux内核，并启动linux 内核；只读文件系统加载单元加载只读文件系统；

只读文件系统预先写入了检测设备供电方式和电池电量的代码程序，当只读文件系统运行时，就会自动读取设备供电方式和电池电量；这种检测是持续进行的，直至系统电量完全耗尽关机或设备电池电量恢复或外接电源接入以使其能够挂载读写文件系统；

当设备为电池供电且电量少于一定值，那么只读文件系统就不会挂载读写文件系统，设备优选进入到间歇性休眠状态；在只读写文件系统中还优选地写入关于休眠规律的代码，即限制休眠时间小于看门狗的喂狗时间，以使看门狗能够持续运作而不重启设备；

当检测到设备为外接电源，或，电池电量恢复到一定值时，挂载读写文件系统；

读写文件系统开始运行后，意味着设备的所有APP等程序都可以正常运行；

在读写文件系统运行的过程中，系统重启单元会持续地检测设备的供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备，启动单元开始启动linux 内核。

本发明的系统重启单元也可以作为只读文件系统的一个部分存在，即，系统重启单元既可以作为只读文件系统的一部分，也可以作为读写文件系统的一部分存在；

如果是作为只读文件系统的一部分存在，则其复用只读文件系统中的检测设备供电方式和电池电量的代码程序，同时写入第二预设值的判断代码和系统重启的相关代码；

如果是作为读写文件系统的一部分存在，则需要单独在读写文件系统中写入检测设备供电方式和电池电量的代码程序、同时写入第二预设值的判断代码和系统重启的相关代码。

本案的核心在于系统重启单元和只读文件系统的密切配合，其可以避免设备的突然断电导致的读写文件系统的无法及时保存；也可以在及时保存读写文件的基础上，重启进入到只读文件系统，并进行休眠保存电量，当外接电源接入后，自动进入读写文件系统的加载，实现自动开机功能。

所以，当系统重启单元作为只读文件系统的一部分时，本案只需要在只读文件系统进行相关的代码优化即可。其改进手段简易且有效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种物联网设备的文件系统保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：启动linux 内核，加载只读文件系统；

步骤2：只读文件系统检测设备供电方式和电池电量，当判断为外电供电或者当电池电量大于第一预设值时，挂载读写文件系统；当电池电量小于第一预设值时，则进行休眠，继续检测设备供电方式和电池电量；所述休眠的时间小于看门狗时间；

步骤3：读写文件系统运行后，检测设备供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备，进行步骤1；

所述只读文件系统用于执行基础功能和检测设备供电方式和电池电量；所述基础功能为：加载基础的根文件系统到内存中，并执行init程序，以便进行后续的系统初始化工作；

所述读写文件系统包含用户数据和应用程序。

2.根据权利要求1所述的物联网设备的文件系统保护方法，其特征在于，所述第一预设值为2%～4%；所述第二预设值为1%～3%；所述第一预设值大于第二预设值。

3.根据权利要求1所述的物联网设备的文件系统保护方法，其特征在于，所述步骤3具体为：读写文件系统运行应用层程序，并检测供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备，进行步骤1；当判断为外电供电或者当电池电量大于第二预设值时，则正常运行设备。

4.根据权利要求1所述的物联网设备的文件系统保护方法，其特征在于，所述步骤1具体为：设备上电，CPU从储存介质中加载bootloader到内存中并启动bootloader；Bootloader启动后，从存储介质中加载linux内核，并启动linux 内核，加载只读文件系统。

5.一种用于实施权利要求1-4任一所述方法的物联网设备的文件系统保护装置，其特征在于，包括：

启动单元：用于启动linux 内核；

只读文件系统加载单元：用于在启动单元启动linux 内核后，加载只读文件系统；

只读文件系统：用于检测设备供电方式和电池电量、根据设备供电方式和电池电量决定是否挂载读写文件系统；

系统重启单元：用于在读写文件系统运行后，检测设备供电方式和电池电量，当判断为电池供电且电池电量小于第二预设值时，则重启设备。

6.根据权利要求5所述的物联网设备的文件系统保护装置，其特征在于，所述只读文件系统包括如下模块：

供电检测模块：用于检测设备供电方式和电池电量；

读写文件系统挂载模块：用于根据供电检测模块的检测结果，挂载读写文件系统或使设备进行间歇性休眠。