KR20150075867A - 부트로더 실행 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 싱글 스테이지 부트로더(single stage bootloader)를 이중화하여 부트로더 업그레이드 시 발생할 수 있는 시스템 부팅(booting) 장애를 극복하기 위한 부트로더 실행 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 부트로더 실행 장치는, 제1 부트로더 이미지 및 제1 부트로더 이미지를 이중화한 제2 부트로더 이미지를 부트로더 저장부에 저장하고, 부트로더 저장부와 별개로 구비된 보조 저장부에 적재되어 실행중인 부트로더 이미지가 제1 부트로더 이미지인지 또는 제2 부트로더 이미지인지 판단하고, 보조 저장부에서의 실행중인 부트로더 이미지가 제1 부트로더 이미지일 경우, 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 수행하고, 제2 부트로더 이미지가 유효성 검사를 통과하면 제2 부트로더 이미지를 보조 저장부에 적재하여 실행하며, 제2 부트로더 이미지가 유효성 검사를 통과하지 못할 경우, 제1 부트로더 이미지를 주 저장부에 적재하여 실행한다.

Description

부트로더 실행 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EXECUTING BOOTLOADER}
본 발명은 임베디드 시스템(embedded system)에 관한 것으로, 특히 싱글 스테이지 부트로더(single stage bootloader)를 이중화하여 부트로더 업그레이드 시 발생할 수 있는 시스템 부팅(booting) 장애를 극복하기 위한 부트로더 실행 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 싱글 스테이지 부트로더(single stage bootloader)의 기능 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 싱글 스테이지 부트로더(10)는 CPU(central processing unit) 및 RAM(random access memory)의 초기화를 수행하는 CPU & RAM 초기화부(11), 플래시 메모리(flash memory) 상에 저장된 부트로더를 메인 메모리(main memory)인 RAM 영역으로 적재(relocation)하기 위한 부트코드 적재부(12), CPU 및 RAM을 제외한 기타 하드웨어(hardware) 장치를 초기화하는 하드웨어 초기화부(13), 운영체제(OS: operating system)를 메인 메모리로 읽어들이기 위한 운영체제 로더부(14) 및 메인 메모리로 읽어들인 운영체제를 수행하기 위한 운영체제 수행부(15)를 포함할 수 있다.
부트로더(10)는 필요에 따라 업그레이드(upgrade) 되기도 하는데, 업그레이드 대상은 부트로더 이미지 전체가 될 수 있다. 종래의 싱글 스테이지 부트로더를 사용하는 임베디드(Embeded) 시스템에서 부트로더 업그레이드 완료 이전에 전원 공급 중단(power failure)이 발생하는 경우 부트로더(10)가 훼손될 가능성이 있다. 이 경우 임베디드 시스템은 더 이상 부팅이 불가능한 상태가 될 수 있다.
싱글 스테이지 부트로더의 업그레이드 도중 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 멀티 또는 이중 스테이지 부트로더(multi or first/second-stage bootloader)를 사용하여 최종 부트로더(last-stage bootloader)를 이중화 혹은 다중화시키는 방법이 있다. 이 방법의 핵심은 부트로더 기능을 두 개로 나눈것으로 볼 수 있다. 즉, 전단 스테이지 부트로더(pre-stage bootloader)는 기본 하드웨어 초기화 후 다음 단계 부트로더(next-stage bootloader)를 실행시킨다. 최종 부트로더는 운영체제를 구동시키는 기능을 한다.
도 2는 이중 스테이지 부트로더 시스템의 구성도이다. 전단 스테이지 부트로더(20)는 CPU & RAM 초기화부(21), 후단 스테이지 부트로더 검사부(22) 및 선택된 부트로더를 적재하기 위한 부트로더 적재부(23)를 포함한다. 후단 스테이지 부트로더 검사부(22)는 이중화 혹은 다중화되어 있는 후단 스테이지 부트로더 이미지를 저장매체(24)에서 읽어 유효성 검사를 수행하고, 가장 최근에 업그레이드된 후단 스테이지 부트로더(30)를 선택하여 수행할 수 있다. 전단 스테이지 부트로더(20)에서 선택 수행된 후단 스테이지 부트로더(30)는 CPU 및 RAM을 제외한 기타 하드웨어 장치를 초기화하는 하드웨어 초기화부(31), 운영체제를 메인 메모리로 읽어 들이기 위한 운영체제 로더부(32) 및 메인 메모리에 읽어 들인 운영체제를 수행하기 위한 운영체제 진입부(33)를 포함할 수 있다.
후단 스테이지 부트로더(30)의 업그레이드 시 전원 공급 중단이 발생했더라도 하나 이상의 부트로더는 존재하게 되므로 시스템 부팅에는 문제가 없다. 하지만 전단 스테이지 부트로더(20)의 이중화는 불가능하며, 전단 스테이지 부트로더(20)를 업그레이드하는 도중에 전원 공급 중단이 발생하는 경우, 종래의 싱글 스테이지 부트로드 업그레이드 시 전원 공급 중단 발생시 문제점과 동일한 문제점을 가지고 있다. 또한, 소프트웨어(software) 개발자 입장에서는 부트로더를 다중화할 경우, 여러 개의 부트로더 패키지를 관리해야 하는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2005-0041667호(2005.05.04 공개)
본 발명은 싱글 스테이지 부트로더(single stage bootloader)를 이중화하여 부트로더 업그레이드 시 발생할 수 있는 시스템 부팅(booting) 장애를 극복하기 위한 부트로더 실행 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 부트로더 실행 방법은, a) 제1 부트로더 이미지 및 상기 제1 부트로더 이미지를 이중화한 제2 부트로더 이미지를 부트로더 저장부에 저장하는 단계; b) 상기 부트로더 저장부와 별개로 구비된 보조 저장부에 적재되어 실행중인 부트로더 이미지가 상기 제1 부트로더 이미지인지 또는 상기 제2 부트로더 이미지인지 판단하는 단계; c) 상기 보조 저장부에서의 상기 실행중인 부트로더 이미지가 상기 제1 부트로더 이미지일 경우, 상기 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 수행하는 단계; d) 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하면 상기 제2 부트로더 이미지를 상기 보조 저장부에 적재하여 실행하는 단계; 및 e) 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하지 못할 경우, 상기 제1 부트로더 이미지를 주 저장부에 적재하여 실행하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명의 부트로더 실행 장치는, 제1 부트로더 이미지 및 상기 제1 부트로더 이미지를 이중화한 제2 부트로더 이미지를 저장하는 부트로더 저장부와; 상기 제1 부트로더 이미지 또는 상기 제2 부트로더 이미지를 인출하여 적재하는 보조 저장부와; 상기 제1 부트로더 이미지 및 상기 제2 부트로더 이미지 중 상기 보조 저장부에 적재된 부트로더 이미지를 실행하고, 실행중인 부트로더 이미지가 상기 제1 부트로더 이미지에 해당할 경우, 상기 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 수행하여 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하면 상기 제2 부트로더 이미지를 상기 보조 저장부에 적재하여 실행하고, 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하지 못할 경우, 상기 제1 부트로더 이미지를 주 저장부에 적재하여 실행하는 프로세서를 포함한다.
본 발명에 따르면, 부트로더 업그레이드가 완료되기 이전에 비정상적으로 종료될 경우에도 시스템 부팅이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 싱글 스테이지 부트로더(single stage bootloader)의 기능 구성도.
도 2는 이중 스테이지 부트로더 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부트로더 실행 장치의 구성을 보이는 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부트로더 업그레이드 방법의 절차를 보이는 플로우 챠트.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해서 임베디드(Embeded) 시스템 설치시 프로그램된 부트로더 이미지의 이중화를 수행하고, 부트로더 업그레이드 시에는 이중화된 부트로더 이미지의 업그레이드를 수행하여 이중화된 부트로더 이미지를 업그레이드하는 동안 전원 공급 중단(Power Failure)이 발생하더라도 시스템 설치시 프로그램된 부트로더 이미지는 항상 유효하게 존재하므로 시스템 부팅이 정상적으로 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부트로더 실행 장치의 구성을 보이는 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 부트로더 실행 장치(300)는 부트로더 저장부(310), 보조 저장부(320), 프로세서(330), 검사 데이터 저장부(340) 및 주 저장부(350)를 포함할 수 있다.
부트로더 저장부(310)는 시스템 설치시 프로그램된 제1 부트로더 이미지 및 제1 부트로더 이미지를 복사함으로써 이중화한 제2 부트로더 이미지를 저장할 수 있다.
보조 저장부(320)는 부트로더 저장부(310)에 저장된 제1 부트로더 이미지 또는 제2 부트로더 이미지를 인출하여 적재할 수 있다. 일 실시예로서, 보조 저장부(320)는 NOR 플래시 메모리(Flash Memory)를 포함할 수 있지만, 보조 저장부(320)가 상기한 실시예에 한정되지 않는다.
프로세서(330)는 보조 저장부(320)에 적재되어 실행중인 부트로더 이미지가 제1 부트로더 이미지에 해당할 경우, 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 수행하여 제2 부트로더 이미지가 유효성 검사를 통과할 경우, 제2 부트로더 이미지를 보조 저장부(320)에 적재하여 제2 부트로더 이미지를 실행할 수 있다. 여기서의 유효성 검사란 제2 부트로더 이미지가 정상적으로 저장되었는지 및 시스템에서 인식 가능한 형태의 이미지 인지 여부를 판단하는 것을 의미할 수 있다.
프로세서(330)는 제2 부트로더 이미지가 유효성 검사를 통과하지 못할 경우, 제1 부트로더 이미지를 주 저장부(350)에 적재하여 제1 부트로더 이미지를 실행할 수 있다. 일반적으로, 프로세서(330)는 실행될 명령어의 주소를 가지고 있는 프로그램 카운터(program counter) 내지는 명령어 포인터(instruction pointer)를 포함하고 있다. 일 실시예로서, 프로세서(330)는 실행중인 프로그램 카운터의 주소 정보를 이용하여 프로그램 카운터의 주소가 제1 특정값 그룹(예를 들어, S7xxx)을 나타내면 보조 저장부(320)에 제1 부트로더 이미지가 적재되어 실행하고 있는 것으로 판단하고, 프로그램 카운터 주소가 제2 특정값 그룹(예를 들어, S8xxx)을 나타내면 보조 저장부(320)에 제2 부트로더 이미지를 실행하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 아울러, 프로세서(330)는 보조 저장부(320)에 적재되어 실행중인 부트로더 이미지가 제2 부트로더 이미지에 해당할 경우에는, 주 저장부(340)를 초기화하고 제2 부트로더 이미지를 주 저장부(340)에 적재하여 실행할 수 있다. 한편, 프로세서(330)는 부트로더 이미지의 업그레이드가 필요할 경우 부트로더 저장부(310)에 저장된 제2 부트로더 이미지가 업그레이드되도록 설정할 수 있다.
검사 데이터 저장부(340)는 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 위한 검사 데이터를 저장할 수 있다. 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 위한 검사 데이터는 부트로더 이미지의 데이터 형태(data format)에 대한 정보를 나타내는 Magic Number, 부트로더 이미지가 프로그램된 시간 정보를 나타내는 Timestamp, 부트로더 이미지의 크기에 대한 정보를 나타내는 Image Size 또는 부트로더 이미지의 데이터 에러를 검출하기 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check), Checksum, MD5Sum 등을 포함할 수 있다.
주 저장부(350)는 프로세서(330)의 제어에 따라서 부트로더 저장부(310)에 저장된 제1 부트로더 이미지 또는 제2 부트로더 이미지 중 어느 하나를 적재할 수 있다. 일 실시예로서, 주 저장부(350)는 RAM(Random Access Memory)과 같은 읽고 쓰기가 모두 가능한 메모리를 포함할 수 있다. 그러나, 주 저장부(350)가 상기한 실시예에 한정되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부트로더 실행 방법의 절차를 보이는 플로우 챠트이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 부트로더 실행 장치(300)는 시스템 설치시 프로그램된 부트로더 이미지를 이중화하여 동일한 구조를 갖는 제1 및 제2 부트로더 이미지를 저장할 수 있다. 제1 부트로더 이미지는 시스템 설치시 프로그램된 업그레이드되지 않는 부트로더 이미지이며, 제2 부트로더 이미지는 부트로더 업그레이드가 필요한 경우 업그레이드가 수행되는 이중화 부트로더 이미지에 해당할 수 있다. 시스템에 최초 전원이 인가되면 제1 부트로더 이미지를 보조 저장부(320)에 적재하여 실행할 수 있는데, 프로세서(330)의 초기화를 수행하고(S401), 현재 실행중인 프로그램 카운터(Program Counter)의 주소(address)를 검사할 수 있다(S402). 현재 프로세서(330)가 실행하고 있는 부트로더 이미지가 제1 부트로더 이미지인지 제2 부트로더 이미지인지 판단하기 위하여(S403) 프로그램 카운터의 주소를 검사하여 프로그램 카운터의 주소가 제1 특정값 그룹(예를 들어, S7xxx)을 나타내면 제1 부트로더 이미지를 실행하고 있는 것으로 판단하여 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 수행할 수 있다(S404). 제2 부트로더 이미지가 유효성 검사를 통과하여 유효한 부트로더 이미지에 해당하면(S405), 제2 부트로더 이미지를 보조 저장부에 적재하고(S408), 주 저장부(350)를 초기화하고(S406), 제2 부트로더 이미지를 주 저장부(350)에 적재하여 적재된 제2 부트로더 이미지를 실행할 수 있다(S407). 한편, 제2 부트로더 이미지의 유효성을 검사하여 제2 부트로더 이미지가 유효하지 않은 경우에는 제2 부트로더 이미지가 없거나 훼손된 경우에 해당하므로 주 저장부(350)를 초기화하고(S406), 제1 부트로더 이미지를 주 저장부(350)에 적재하여 적재된 제1 부트로더 이미지를 실행할 수 있다(S407). 이 후의 과정은 운영체제를 주 저장부(350)에 적재하고 실행하는 절차를 포함할 수 있다.
본 발명을 구현하기 위하여 적어도 도 4의 S402 내지 S405 과정은 제1 부트로더 이미지가 실행되는지 또는 제2 부트로더 이미지가 실행되는지와 무관하도록 PIC(Programmable Intergrated Circuit) 기반으로 구현되도록 설계할 수 있다.
상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
300: 부트로더 실행 장치 310: 부트로더 저장부
320: 보조 저장부 330: 프로세서
340: 검사 데이터 저장부 350: 주 저장부

Claims (9)

  1. 부트로더 실행 방법으로서,
    a) 제1 부트로더 이미지 및 상기 제1 부트로더 이미지를 이중화한 제2 부트로더 이미지를 부트로더 저장부에 저장하는 단계;
    b) 상기 부트로더 저장부와 별개로 구비된 보조 저장부에 적재되어 실행중인 부트로더 이미지가 상기 제1 부트로더 이미지인지 또는 상기 제2 부트로더 이미지인지 판단하는 단계;
    c) 상기 보조 저장부에서의 상기 실행중인 부트로더 이미지가 상기 제1 부트로더 이미지일 경우, 상기 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 수행하는 단계;
    d) 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하면 상기 제2 부트로더 이미지를 상기 보조 저장부에 적재하여 실행하는 단계; 및
    e) 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하지 못할 경우, 상기 제1 부트로더 이미지를 주 저장부에 적재하여 실행하는 단계를 포함하는, 부트로더 실행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 b)는,
    실행중인 프로그램 카운터의 주소 정보를 이용하여 상기 프로그램 카운터의 주소가 제1 특정값 그룹을 나타내면 상기 제1 부트로더 이미지를 실행하고 있는 것으로 판단하고, 상기 프로그램 카운터 주소가 제2 특정값 그룹을 나타내면 상기 제2 부트로더 이미지를 실행하고 있는 것으로 판단하는, 부트로더 실행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 b) 및 단계 c) 사이에,
    상기 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 위한 검사 데이터를 검사 데이터 저장부에 저장하는 단계를 포함하는, 부트로더 실행 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검사 데이터는,
    부트로더 이미지의 데이터 형태(data format)에 대한 정보를 나타내는 Magic Number, 상기 부트로더 이미지가 프로그램된 시간 정보를 나타내는 Timestamp, 상기 부트로더 이미지의 크기에 대한 정보를 나타내는 Image Size, 또는 상기 부트로더 이미지의 데이터 에러를 검출하기 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check), Checksum, MD5Sum를 포함하는, 부트로더 실행 방법.
  5. 부트로더 실행 장치로서,
    제1 부트로더 이미지 및 상기 제1 부트로더 이미지를 이중화한 제2 부트로더 이미지를 저장하는 부트로더 저장부와;
    상기 제1 부트로더 이미지 또는 상기 제2 부트로더 이미지를 인출하여 적재하는 보조 저장부와;
    상기 제1 부트로더 이미지 및 상기 제2 부트로더 이미지 중 상기 보조 저장부에 적재된 부트로더 이미지를 실행하고, 실행중인 부트로더 이미지가 상기 제1 부트로더 이미지에 해당할 경우, 상기 제2 부트로더 이미지의 유효성 검사를 수행하여 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하면 상기 제2 부트로더 이미지를 상기 보조 저장부에 적재하여 실행하고, 상기 제2 부트로더 이미지가 상기 유효성 검사를 통과하지 못할 경우, 상기 제1 부트로더 이미지를 주 저장부에 적재하여 실행하는 프로세서
    를 포함하는, 부트로더 실행 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 부트로더 이미지의 상기 유효성 검사를 위한 검사 데이터를 저장하는 검사 데이터 저장부를 더 포함하는, 부트로더 실행 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    부트로더 이미지의 업그레이드가 필요할 경우, 상기 제2 부트로더 이미지가 업그레이드되도록 설정하는, 부트로더 실행 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    실행중인 프로그램 카운터의 주소 정보를 이용하여 상기 프로그램 카운터의 주소가 제1 특정값 그룹을 나타내면 상기 제1 부트로더 이미지를 실행하고 있는 것으로 판단하고, 상기 프로그램 카운터 주소가 제2 특정값 그룹을 나타내면 상기 제2 부트로더 이미지를 실행하고 있는 것으로 판단하는, 부트로더 실행 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 검사 데이터는,
    부트로더 이미지의 데이터 형태(data format)에 대한 정보를 나타내는 Magic Number, 상기 부트로더 이미지가 프로그램된 시간 정보를 나타내는 Timestamp, 상기 부트로더 이미지의 크기에 대한 정보를 나타내는 Image Size, 또는 상기 부트로더 이미지의 데이터 에러를 검출하기 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check), Checksum, MD5Sum를 포함하는, 부트로더 실행 장치.
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