嵌入式Linux的安全模式設(shè)計(jì)

　　產(chǎn)品所使用的flash總大小為16M。

　　系統(tǒng)包括三大部分，即Bootloader，config, kernel + rootfs：

　　另外，/dev/mtdblock/0，在系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)整個(gè)flash block，即整個(gè)16M空間。

　　系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，bootloader將kernel和根文件映象從flash上讀取到RAM空間中，為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)，調(diào)用內(nèi)核，進(jìn)入application，進(jìn)行媒體文件的播放。

　　這個(gè)通常意義上的嵌入式Linux系統(tǒng)，它是不帶safe mode安全模式的。

　　這樣的系統(tǒng)，在做系統(tǒng)更新升級(jí)時(shí)，主要是對(duì)kernel+rootfs部分進(jìn)行升級(jí)，以此來(lái)增加系統(tǒng)的功能。

　　升級(jí)時(shí)，application主要是操作/dev/mtdblock/3設(shè)備文件：

　　第一步：下載新的firmware到ramfs中，也即ram disk中，比如/tmp目錄下，采用的更新方式可以是USB或FTP;

　　第二步：read /tmp/firmware文件，并write到設(shè)備文件/dev/mtdblock/3上，即對(duì)已有的firmware進(jìn)行了更新。

　　在升級(jí)的過(guò)程中，我們會(huì)提供友好的界面給用戶(hù)，來(lái)提示下載進(jìn)度與燒寫(xiě)flash的進(jìn)度，讓用戶(hù)可以看到正在發(fā)生的狀況。

　　最后燒寫(xiě)完成后，重新啟動(dòng)系統(tǒng)，即可進(jìn)入到新的firmware中。

　　在通常的更新中，用戶(hù)的產(chǎn)品配置config一般不去修改，保持用戶(hù)已經(jīng)做的配置選項(xiàng)，不能破壞。Config內(nèi)容對(duì)應(yīng)為/dev/mtdblock/2設(shè)備文件。

　　從USB/FTP 上更新時(shí)，所使用的firmware文件需要是一個(gè)更加完整的image文件，可以包括bootloader, default config, kernel+rootfs，并讓application可以做到視image中的標(biāo)記來(lái)決定是否需要更新bootloader、config等內(nèi)容，這樣會(huì)更加靈活。

　　在更新firmware時(shí)，如果掉電，那么kernel + rootfs部分將會(huì)出現(xiàn)不完整的情況，也就是說(shuō)只寫(xiě)入了部分內(nèi)容，而中途中斷了，這樣的話(huà)，一個(gè)不完整的系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。在這樣的情況下就需要safe mode安全模式了。

　　safe mode架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　Safe mode的設(shè)計(jì)中，對(duì)原來(lái)的系統(tǒng)增加了兩個(gè)部分的內(nèi)容：

　　kernel + rootfs，即簡(jiǎn)單的UI界面與功能;

　　magic number，即燒寫(xiě)flash的標(biāo)記。

　　safe mode實(shí)際上也是一個(gè)kernel + rootfs部分，只是它所具有的功能只包括一些簡(jiǎn)單的界面，主要是提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，從USB/FTP下載firmware，完成對(duì)flash的燒寫(xiě)。

　　為了區(qū)分，這里，將主功能部分的kernel + rootfs稱(chēng)為master。

　　我們將safe mode存放在master的后部，預(yù)留的flash大小為4M。

　　Magic number只占用一個(gè)字節(jié)的大小，是在這4M的最后的部分的一個(gè)字節(jié)，也即原始系統(tǒng)的15872K的最后一個(gè)字節(jié)位置處。

　　在開(kāi)始燒寫(xiě)flash前，將magic number設(shè)置為0x55，表示燒寫(xiě)的開(kāi)始。燒寫(xiě)正常結(jié)束后，將magic number設(shè)置為0xAA，表示燒寫(xiě)正常結(jié)束。

　　如果新產(chǎn)品中具備了safe mode模式，那么在以后再次更新升級(jí)時(shí)，開(kāi)始燒寫(xiě)flash時(shí)，magic number的位置將會(huì)有0x55標(biāo)記，如果燒寫(xiě)中途掉電，在重新啟動(dòng)后，將由Bootloader來(lái)檢查magic number的值，如果內(nèi)容為0x55，那么bootloader將從safemode部分讀出kernel和根文件映象，再為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)，調(diào)用內(nèi)核，進(jìn)入safe mode application。

　　如果bootloader讀到magic number為0xAA，那么說(shuō)明master firmware是正常的，就將直接進(jìn)入master。

　　所以涉及到safe mode的地方也包括了對(duì)bootloader的修改，需要在系統(tǒng)上電階段也檢查safe mode的magic number，這個(gè)過(guò)程是必不可少的，只有在啟動(dòng)階段就檢查magic number，才能跳過(guò)損壞的master系統(tǒng)，進(jìn)入安全模式，達(dá)到恢復(fù)系統(tǒng)的目的。