CN117908908B - 基于OSTree的嵌入式系统安装方法 - Google Patents
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Abstract
基于OSTree的嵌入式系统安装方法，包括：准备目录，其中打包有执行嵌入式系统安装的重要文件，基于目录制作光盘文件；将光盘文件写入安装介质，启动安装介质即可执行目录中的安装程序；重要文件包括添加有可执行程序的重新打包的initramfs，程序逻辑如下：挂载安装介质到/rofs，挂载嵌入式设备存储器到/target；在/target中创建sysroot/ostree/repo；配置sysroot中repo的基本信息；将/rofs中的本地仓库拉取到/targe中的sysroot/ostree/repo；完成sysroot/ostree/repo到rootfs的映射。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式系统安装方法，具体涉及基于OSTree的嵌入式系统安装方法。
背景技术
在工业控制、机器人控制领域中越来越多使用Linux嵌入式操作系统，但嵌入式linux系统在终端设备上部署之后，在更新和升级系统镜像的时候， 还需要重新物理部署，不能确保最佳的操作体验和系统正常的运行时间。为了改善linux的升级体验，一种能够执行安全的远程OTA升级和离线升级就显示非常重要。 而基于ostree改造的linux的升级系统具备安全的远程OTA升级和离线升级功能，且升级过程中传递的数据量非常小。
OSTree提供了一个完整的文件管理系统, 能像Git一样管理系统的二进制文件，它能增量和确定性的系统更新，坏文件系统自动回滚，升级和系统还原后，还能保存原来的数据等等功能。
但嵌入linux设备多种多性，性能不一，启动方式不一, 有uefi、uboot、pmon、opensmi等等启动方式，造成ostree升级功能在嵌入式设备上初始化部署时不通用，因此一种能支持各种嵌入式设备的ostree rootfs通用的初始化安装方法就非常重要。
OSTree原有的设计是直接写ostree rootfs 镜像到嵌入式设备的存储器中, 但是一些嵌入式设备不提供直接写存储器的方法。
因此有的系统就将ostree rootfs直接写到安装介质中, 嵌入式设备启动安装介质，直接进入安装介质的ostree rootfs，执行ostree rootfs中已经预制的安装定制程序进行安装, 这种方法会造成安装介质需要更大的空间，且能启动的ostree rootfs内部一般都是bare类型的repo，在通过ostree往嵌入式设备存储器repo拷贝数据时，还要花费更多时间， 且为了安装介质的ostree rootfs能够启动，还需要基于不同嵌入式设备启动类型进行启动参数的个性化定制。
发明内容
为解决已有技术存在的不足，本发明提供了一种基于OSTree的嵌入式系统安装方法，包括如下步骤：
步骤S1：准备build-cdrom目录，build-cdrom目录中打包有执行嵌入式系统安装的重要文件，基于准备的build-cdrom目录制作iso光盘文件；
步骤S2：将iso光盘文件写入安装介质，启动安装介质即可执行build-cdrom目录中的安装程序，完成嵌入式系统的安装；
其中，重要文件包括重新打包的initramfs，重新打包的initramfs中添加有ostree-install可执行程序，ostree-install可执行程序的逻辑如下：
步骤Sa：挂载安装介质到/rofs，挂载嵌入式设备存储器到/target；
步骤Sb：在/target中创建必要文件sysroot/ostree/repo；
步骤Sc：基于所需安装的系统的版本标识和操作系统名，针对必要文件sysroot/ostree/repo，配置sysroot中repo的基本信息；
步骤Sd：将/rofs中的本地仓库ostree_repo拉取到/target中的sysroot/ostree/repo；
步骤Se：完成sysroot/ostree/repo到rootfs的映射；
步骤Sf：根据启动类型微调rootfs/boot中的启动配置文件。
其中，所述步骤Sc中，通过从/rofs中读取参数配置文件ostree-conf文件中的版本标识和操作系统名，并基于版本标识和操作系统名配置sysroot中repo的基本信息。
其中，所述步骤Sc中的参数配置文件ostree-conf以及步骤Sd中的本地仓库ostre_repo，通过如下步骤生成：
步骤Sl：准备所需要安装到嵌入式设备上的系统的build-rootfs；
步骤Sm：对步骤Sl中的build-rootfs结构进行微调；
步骤Sn：创建本地仓库ostree_repo，并生成参数配置文件ostree-conf，以指定版本标识，将经过微调的build-rootfs提交到本地仓库ostree_repo中，同时，记录版本标识及操作系统名称到参数配置文件ostree-conf中。
其中，所述步骤Sm中，对步骤Sl中的build-rootfs结构进行微调，包括：
在build-rootfs中将etc转移到usr目录下；
在build-rootfs中将boot目录下的vmlinux、initramfs文件转移到usr/lib/modules/kernelversion/下；
在build-rootfs的boot中创建loader.0、loader.1。
其中，所述步骤Sl中，所需要安装到嵌入式设备上的系统的build-rootfs通过下述方法得到：
步骤Sl1：在编译环境中创建临时目录mount-roofs及build-rootfs；
步骤Sl2：将所需要安装到嵌入式设备上的系统挂载到mount-roofs目录；
步骤Sl3：将mount-roofs所有内容和属性复制到build-rootfs目录中；
并且，所述步骤S1中的重要文件还包括内核vmlinuz文件，其准备方法包括：将步骤Sl所准备的需要安装到嵌入式设备上的系统的rootfs中的boot/vmlinuz复制到build-cdrom/casper 下的build-cdrom/casper/vmlinuz中。
其中，所述步骤S1中的重要文件还包括filesystem.squashfs文件，其准备方法包括：将步骤Sn中生成的本地仓库ostree_repo及参数配置文件ostree-conf打包成filesystem.squashfs，同时计算本地仓库ostree_repo的大小，将大小值以及打包的filesystem.squashfs存储在build-cdrom/casper 下的build-cdrom /casper/filesystem.size文件中。
其中，所述步骤S1中的重要文件还包括grub文件及efi文件，其中，
grub文件直接使用模板文件， 存储到build-cdrom/boot/grub 目录下的build-cdrom/ boot/grub/grub.cfg中；
efi文件使用grub-mkimage直接生成到build-cdrom/EFI/BOOT 目录下的build-cdrom/EFI/BOOT/efi.img中。
本发明提供的技术，可以使各种不同架构、不同启动方式的嵌入式设备都可以通过统一的流程进行安装ostree rootfs，提升嵌入式设备安装ostree rootfs的便捷性和安装介质的通用性，且占用的空间更少, 速度更快，安装后可以使用基于ostree的版本升级，恢复出厂设置等等更多操作。
附图说明
图1：本发明的整体实现流程图。
图2：本发明嵌入式设备的安装流程图。
图3：本发明的ostree-install的执行程序图。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面结合附图详细说明本发明的技术方案及其产生的有益效果。
本发明中，出现的术语约定及解释如下：
OSTree：OSTree 是基于 Linux 的操作系统的升级系统，可对完整文件系统树执行原子升级。它不是一个软件包系统；相反，它的目的是对它们进行补充。主要模型是在服务器上编写包，然后将它们复制到客户端。OSTree很像git，核心层就是是一个版本控制文件系统。它的object类型类似于git；有提交对象和内容对象，属性对象等。
Repo：Repo是ostree的一个概念。OSTree 存储库可以有五种单独类型的存储库，包含bare, bare-split-xattrs，bare-user， bare-user-only，and archive，支持提交对象和内容对象，属性对象，目录树对象及Dirmeta对象。
Grub：GRUB 是一个用于加载和管理系统启动的完整程序。它是 Linux 发行版中最常见的引导程序(bootloader)。引导程序是计算机启动时运行的第一个软件。它加载 操作系统的内核，然后再由内核初始化操作系统的其他部分（包括 Shell、显示管理器、桌面环境 等等）。
Initramfs：该文件是linux启动时默认使用的文件。
Iso：ISO格式一般指ISO 9660，也被一些硬件和软件供应商称作CDFS（光盘文件系统），是一个为光盘媒介发布的文件系统。其目标是能够在不同的操作系统上交换数据。
Rootfs：这里特指Linux系统文件树。
ostree rootfs：是ostree特有的，它的目录结构与rootfs的目录结构不同。ostree rootfs包含一个repo， 文件是由repo中引出的硬链接。
ISO(ISO 9660)标准启动文件基本是所有嵌入式设备都支持的启动方式,本发明基于此，其总体思路在于基于ISO标准在ISO启动文件中直接打包ostree repo仓库及配置：ostree repo仓库是使用ostree工具将嵌入式设备的linux系统版本rootfs、内核及initramfs等文件按照指定的版本名提交生成的。当嵌入式设备用iso安装介质启动时, 会执行到为ostree rootfs定制的可执行程序, 它会使用ostree工具从安装介质的ostreerepo读取内容到嵌入式设备的存储器上的ostree repo中并进行ostree rootfs的安装映射。
请结合图1所示，本发明具体实施方式如下：
准备一个编译环境、一张SD卡、一台嵌入式设备和要安装到这台设备的系统软件，以银河麒麟V10嵌入式版为例。
一、获取要安装到嵌入式设备上的系统（以下简称银河麒麟V10嵌入式版）的rootfs
1.在编译环境中创建临时目录mount-roofs及build-rootfs；
2、将银河麒麟V10嵌入式版挂载到mount-roofs目录；
银河麒麟V10嵌入式版的rootfs,包含boot、usr、etc、var、lib、lib64等目录,挂载到mount-roofs目录后，可以直接通过mount-roofs目录访问到银河麒麟V10嵌入式版的rootfs 。
3、将mount-roofs所有内容和属性复制到build-rootfs目录中,避免在mount-roofs目录中直接将原始的银河麒麟V10嵌入式版改坏掉。
二、生成ostree_repo及参数配置文件ostree-conf
1、对步骤一中的build-rootfs结构进行微调，包括：
在build-rootfs中将etc转移到usr目录下；此为OSTree特有规则,OSTree在部署中避免用户/etc下的配置被覆盖掉, 可以通过/usr/etc和/etc进行比较及合并；
在build-rootfs中将boot目录下的vmlinux、initramfs等文件转移到usr/lib/modules/kernelversion/下；此亦为OSTree特有规则，OSTree在部署时,可以通过启动参数中的符号链接,启动不同内核版本；
在build-rootfs的boot中创建loader.0、loader.1：这两个文件夹是Ostree特有的, 是ostree在部署阶段要用来存放ostree rootfs的特有启动文件的。在向ostree repo提交rootfs时,也将这两个文件夹作为rootfs boot中的内容也提交在ostree 的repo中，以便部署时使用。
2、创建本地仓库ostree_repo，并在ostree_repo同级目录下生成参数配置文件ostree-conf，以指定版本标识如version_v0.1，将输出的build-rootfs提交到本地仓库ostree_repo中，同时，记录版本标识version_v0.1及操作系统名称到参数配置文件ostree-conf中。
三、制作ostree-install可执行程序
如图3所示，ostree-install可执行程序的主要逻辑如下：
1、在嵌入式设备上创建临时目录/rofs， /target；
2、挂载安装介质到/rofs ，此后访问/rofs目录，就能访问安装介质中的ostree_repo和ostree-conf参数配置文件；
3、挂载待安装系统的嵌入式设备存储器到/target,此时存储器是空的,没有文件，通过访问/ target目录来访问嵌入式设备存储器；
4、在/target中创建sysroot根文件夹，并对sysroot根文件夹进行os-init初始化，使其成ostree结构，并在sysroot根文件夹中创建必要文件sysroot/ostree/repo；
5、从/rofs中读取参数配置文件ostree-conf文件中的版本标识/操作系统名,并基于版本标识和操作系统名配置sysroot中repo的基本信息，如版本名和系统名；
6、执行ostree pull local将/rofs中的ostree_repo拉取到/target中的sysroot/ostree/repo（对应图3中的“通过ostree pull完成repo到ostree rootfs的部署转换”）；即将安装介质中的repo内容拉取到嵌入式设备存储器中的/sysroot的sysroot/ostree/repo中, 以完成嵌入式设备OSTree系统安装的资料准备；
7、使用ostree admin deploy完成sysroot/ostree/repo到rootfs的映射, 完成嵌入式设备OSTree系统文件系统的安装；
8、根据启动类型微调rootfs/boot中的启动配置文件, 完成嵌入式设备OSTree系统文件系统启动项的安装。
四、重新打包initramfs
1、基于步骤一，获取到mount-roofs中的boot目录，解包boot下的initramfs为modify-initdir；
步骤一中的mount-roofs即银河麒麟V10嵌入式版挂载后的rootfs，它的rootfs中一定会包含boot目录，且包含initramfs、vmlinuz等文件, 是嵌入式linux系统的必备内容。
2、向modify-initdir添加步骤三的ostree-install可执行程序；
3、修改init文件，将ostree-install设置为默认启动；
4、压缩modify-initdir为新的initramfs。
五、制作ISO启动盘
1、在编译环境创建临时目录build-cdrom；
2、将重要文件打包进build-cdrom中；
3、mkisofs使用build-cdrom制作iso光盘文件；
4、将iso光盘文件写入安装介质，如sd卡，即得到ISO启动盘。
其中步骤2的重要文件主要存在于build-cdrom目录中， build-cdrom目录创建有如下目录：build-cdrom/casper、build-cdrom/boot/grub、build-cdrom/EFI/BOOT、build-cdrom/embedded等目录。
重要文件的类型及准备方法包括：
（1）内核vmlinuz文件
此为linux内核文件,是关键文件. 属于通用标准名词。
将步骤一中mount-roofs中的boot/vmlinuz复制到build-cdrom/casper 下的build-cdrom/casper/vmlinuz中；
（2）准备initramfs文件
将步骤四中生成的新initramfs复制到build-cdrom/casper 下的build-cdrom/casper/ initrd.lz中；
（3）准备filesystem.squashfs文件
此为ISO关键文件. 属于通用标准名词。
用mksquashfs命令将步骤二中生成的ostree_repo和ostree-conf文件打包成filesystem.squashfs，同时计算ostree_repo的大小,将值以及filesystem.squashfs存储在build-cdrom/casper 下的build-cdrom /casper/filesystem.size文件中；
（4）准备grub文件
直接使用模板文件, 存储到build-cdrom/boot/grub 目录下的build-cdrom/boot/grub/grub.cfg中；
（5）生成efi文件
此为Efi文件,linux grub启动的文键文件, 属于通用标准名词。
使用grub-mkimage直接生成efi文件到build-cdrom/EFI/BOOT 目录下的build-cdrom/EFI/BOOT/efi.img中。
六、安装嵌入式设备
如图2所示，嵌入式设备以步骤五制作的安装介质(SD卡)启动，即可执行步骤三中的ostree-install安装逻辑，将安装介质中ostree repo中的软件版本内容，写入到嵌入式设备的存储器中，完成安装。拨掉介质，重启之后，嵌入式设备即可进入系统，为所需支持ostree 升级的系统软件版本。
本发明基于嵌入式设备特点和ostree rootfs的特性, 制作了支持ostree roofs安装部署的ISO启动盘，它内部直接包含的是由ostree工具将嵌入式设备系统软件版本提交进的 ostree repo仓。在嵌入式设备上用此iso启动盘启动后，直接从启动盘中的repo仓中来进行系统软件版本安装，并支持后续ostree 升级等其它高级功能，因此，本发明可以通过ostree工具新制作的ISO启动盘，直接使用ISO启动盘中的repo仓(包含系统软件版本)来完成嵌入式设备的安装，而不需要使用者直接写嵌入式设备的存储设备来刷机，为后续ostree 升级等其它高级功能创建了便捷的基础环境，大大提升了嵌入式设备安装ostreerootfs的通用性和便捷性，且占用的空间更少，速度更快。
虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本发明的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本发明所保护的范围，因此本发明的保护范围以权利要求书所界定的为准。
Claims (4)
1.基于OSTree的嵌入式系统安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：准备build-cdrom目录，build-cdrom目录中打包有执行嵌入式系统安装的重要文件，基于准备的build-cdrom目录制作iso光盘文件；
步骤S2：将iso光盘文件写入安装介质，启动安装介质即可执行build-cdrom目录中的安装程序，完成嵌入式系统的安装；
其中，重要文件包括重新打包的initramfs，重新打包的initramfs中添加有ostree-install可执行程序，ostree-install可执行程序的逻辑如下：
步骤Sa：挂载安装介质到/rofs，挂载嵌入式设备存储器到/target；
步骤Sb：在/target中创建必要文件sysroot/ostree/repo；
步骤Sc：基于所需安装的系统的版本标识和操作系统名，针对必要文件sysroot/ostree/repo，配置sysroot中repo的基本信息；
步骤Sd：将/rofs中的本地仓库ostree_repo拉取到/target中的sysroot/ostree/repo；
步骤Se：完成sysroot/ostree/repo到rootfs的映射；
步骤Sf：根据启动类型调整rootfs/boot中的启动配置文件；
所述步骤Sc中，通过从/rofs中读取参数配置文件ostree-conf文件中的版本标识和操作系统名，并基于版本标识和操作系统名配置sysroot中repo的基本信息；
所述步骤Sc中的参数配置文件ostree-conf以及步骤Sd中的本地仓库ostre_repo，通过如下步骤生成：
步骤Sl：准备所需要安装到嵌入式设备上的系统的build-rootfs；
步骤Sm：对步骤Sl中的build-rootfs结构进行微调；
步骤Sn：创建本地仓库ostree_repo，并生成参数配置文件ostree-conf，以指定版本标识，将经过微调的build-rootfs提交到本地仓库ostree_repo中，同时，记录版本标识及操作系统名称到参数配置文件ostree-conf中；
所述步骤Sm中，对步骤Sl中的build-rootfs结构进行微调，包括：
在build-rootfs中将etc转移到usr目录下；
在build-rootfs中将boot目录下的vmlinux、initramfs等文件转移到usr/lib/modules/kernelversion/下；
在build-rootfs的boot中创建loader.0、loader.1。
2.如权利要求1所述的基于OSTree的嵌入式系统安装方法，其特征在于：
所述步骤Sl中，所需要安装到嵌入式设备上的系统的build-rootfs通过下述方法得到：
步骤Sl1：在编译环境中创建临时目录mount-roofs及build-rootfs；
步骤Sl2：将所需要安装到嵌入式设备上的系统挂载到mount-roofs目录；
步骤Sl3：将mount-roofs所有内容和属性复制到build-rootfs目录中；
并且，所述步骤S1中的重要文件还包括内核vmlinuz文件，其准备方法包括：将步骤Sl1中的mount-roofs中的boot/vmlinuz复制到build-cdrom/casper下的build-cdrom/casper/vmlinuz中。
3.如权利要求1所述的基于OSTree的嵌入式系统安装方法，其特征在于：所述步骤S1中的重要文件还包括filesystem.squashfs文件，其准备方法包括：将步骤Sn中生成的本地仓库ostree_repo及参数配置文件ostree-conf打包成filesystem.squashfs，同时计算本地仓库ostree_repo的大小，将大小值以及打包的filesystem.squashfs存储在build-cdrom/casper 下的build-cdrom /casper/filesystem.size文件中。
4.如权利要求1所述的基于OSTree的嵌入式系统安装方法，其特征在于：所述步骤S1中的重要文件还包括grub文件及efi文件，其中，
grub文件直接使用模板文件， 存储到build-cdrom/boot/grub 目录下的build-cdrom/ boot/grub/grub.cfg中；
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |