嵌入式Linux的安全模式設(shè)計(jì)

　　在safe mode的設(shè)計(jì)中，對后續(xù)多個(gè)版本升級的支持也是一個(gè)需要仔細(xì)考慮的地方。因?yàn)楹罄m(xù)版本會(huì)存在很多的不確定性，如果發(fā)出的版本不能很好地兼容后續(xù)版本，那么將會(huì)給產(chǎn)品帶來巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

　　后續(xù)版本的可能情況，主要分兩種：結(jié)構(gòu)分區(qū)變化不大，結(jié)構(gòu)分區(qū)變化巨大。

　　對后續(xù)版本中變化不大的情況，也即類似master + safe mode的情況，當(dāng)再次更新時(shí)，只需要操作/dev/mtdblock/3對應(yīng)master，/dev/mtdblock/4對應(yīng)safe mode，即可。

　　但如果后續(xù)版本變化非常大，那么就需要特別注意了。

　　可以考慮這樣一個(gè)情況：如果后續(xù)的版本，需求發(fā)生了大的變化，比如需要將原來master所在的分區(qū)再分成多個(gè)分區(qū)：

　　后續(xù)版本需求變化

　　那么從老版本升級到新版本時(shí)，這些分區(qū)的內(nèi)容如何保證燒寫后能正常工作呢?

　　解決的辦法就是在老版本中，將后續(xù)的rootfs部分作為一個(gè)整體來操作，也就是說燒寫時(shí)，是將master + part1 + part2+ safe mode作為一個(gè)整體來對待。在老版本看來，新版本中的這15872K的內(nèi)容，不管它其中有多少個(gè)不同的分區(qū)，還是master + safe mode。在燒寫時(shí)，還是按/dev/mtdblock/3對應(yīng)master，/dev/mtdblock/4對應(yīng)safe mode的方式來燒寫，完成將15872K的內(nèi)容完整燒寫進(jìn)flash即可。

　　為了做到這一點(diǎn)，在燒寫中，我們將全部的15872K的內(nèi)容分成兩段，第一段為15872-4*1024=11776K，需要將其write到/dev/mtdblock/3中，第二段為4M，需要將其write到/dev/mtdblock/4中。這樣全部的15872K的內(nèi)容就完整地?zé)龑懲辏俅螁?dòng)后的kernel會(huì)分辨出 master + part1 + part2 + safe mode，它們的總大小依然保持15872K不變。這整個(gè)過程中，都不用去理會(huì)新版本中到底包括哪些內(nèi)容，哪些分區(qū)，只要保證是將15872K的內(nèi)容全部完整地?zé)龑戇M(jìn)去就可以了。

　　整體rootfs的設(shè)計(jì)思想在這里幫了一個(gè)大忙，簡化了升級更新時(shí)所需要考慮的復(fù)雜度，使設(shè)計(jì)變得更加靈活與易于維護(hù)。

　　這樣才新發(fā)布的firmware里，如果分為多個(gè)分區(qū)，那么就保證再次升級時(shí)，將15872K的內(nèi)容分成多段，寫到類似/dev/mtdblock/3、4、5、6這樣的設(shè)備文件里就可以了，只要保證這些區(qū)域是連續(xù)的、并且燒寫的內(nèi)容是全部的那15872K內(nèi)容即可。

　　Magic number：

　　值得注意的是，隨著不同的版本的變化，magic number的位置還是應(yīng)該保持在15872K的最后一個(gè)字節(jié)的位置。但這就出現(xiàn)一個(gè)問題，在不同的版本中，這個(gè)magic number的位置會(huì)是在不同的partition的最后一個(gè)字節(jié)。比如某個(gè)版本可能是在/dev/mtdblock/4的最后，但再后續(xù)的版本它會(huì)變成了/dev/mtdblock/7的最后面，這樣就會(huì)存在很大的不確定性。所以在一個(gè)各個(gè)版本中，寫magic number標(biāo)記位時(shí)，需要一個(gè)統(tǒng)一的方法來做到這件事。最容易想到的辦法當(dāng)然就是magic number這個(gè)位置相對起始位置0是不變的。而前面提到過的/dev/mtdblock/0就剛好是代表了可以操作的整個(gè)flash分區(qū)。

　　有了/dev/mtdblock/0，這樣我們就可以open 它，seek到magic number的位置，然后write下0x55或0xAA，這樣就保持了寫magic number的代碼的一致性，不需要根據(jù)不同的分區(qū)，多次修改操作magic number的有關(guān)函數(shù)。

　　Booloader：

　　Bootloader的修改，也涉及到對magic number的讀取，它的讀取就相對簡單一些，直接使用magic number在RAM中映射的絕對地址即可。

　　Bootloader檢查完magic number后，需要將相對地址為0xBC0000的safe mode的kernel + rootfs讀入到RAM，然后設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)，調(diào)用內(nèi)核，進(jìn)入safe mode提示界面。

　　Linux kernel：

　　與老的、不帶safe mode的image相比，新的image里的Linux kernel從總體的角度來說，并沒有大的變化。在新做的master與safe mode的image中，它們各自需要包含一個(gè)Linux kernel，這兩個(gè)kernel唯一的不同就是啟動(dòng)時(shí)所需要的rootfs在RAM中的映射位置不同。它們都有著相同的partition分區(qū)設(shè)置，編譯選項(xiàng)等。

　　Safe mode必須包含自己的Linux kernel，因?yàn)樗沁\(yùn)行在master損壞的情況下，master kernel已經(jīng)不能啟動(dòng)了。

　　總結(jié)

　　上面的內(nèi)容是在實(shí)際開發(fā)中對safe mode的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的一個(gè)描述。從這個(gè)描述中，可以看到safe mode在嵌入式Linux產(chǎn)品扮演著重要的角色，對它的設(shè)計(jì)涉及到很多方面，要考慮系統(tǒng)的尺寸，與現(xiàn)有buidling環(huán)境的的兼容性，對后續(xù)版本的升級的兼容性等諸多方面。

　　從某種意義上來說，safe mode的設(shè)計(jì)關(guān)系到產(chǎn)品的成敗，一個(gè)好的safe mode的設(shè)計(jì)將會(huì)給產(chǎn)品帶來巨大的靈活性與可擴(kuò)展性，大大地方便了客戶與產(chǎn)品開發(fā)商。