嵌入式Linux的安全模式設計

　　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)中對應整個flash block，即整個16M空間。

　　系統(tǒng)啟動時，bootloader將kernel和根文件映象從flash上讀取到RAM空間中，為內(nèi)核設置啟動參數(shù)，調(diào)用內(nèi)核，進入application，進行媒體文件的播放。

　　這個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)更新升級時，主要是對kernel+rootfs部分進行升級，以此來增加系統(tǒng)的功能。

　　升級時，application主要是操作/dev/mtdblock/3設備文件：

　　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到設備文件/dev/mtdblock/3上，即對已有的firmware進行了更新。

　　在升級的過程中，我們會提供友好的界面給用戶，來提示下載進度與燒寫flash的進度，讓用戶可以看到正在發(fā)生的狀況。

　　最后燒寫完成后，重新啟動系統(tǒng)，即可進入到新的firmware中。

　　在通常的更新中，用戶的產(chǎn)品配置config一般不去修改，保持用戶已經(jīng)做的配置選項，不能破壞。Config內(nèi)容對應為/dev/mtdblock/2設備文件。

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

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

　　safe mode架構(gòu)設計

　　Safe mode的設計中，對原來的系統(tǒng)增加了兩個部分的內(nèi)容：

　　kernel + rootfs，即簡單的UI界面與功能;

　　magic number，即燒寫flash的標記。

　　safe mode實際上也是一個kernel + rootfs部分，只是它所具有的功能只包括一些簡單的界面，主要是提供網(wǎng)絡設置，從USB/FTP下載firmware，完成對flash的燒寫。

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

　　我們將safe mode存放在master的后部，預留的flash大小為4M。

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

　　在開始燒寫flash前，將magic number設置為0x55，表示燒寫的開始。燒寫正常結(jié)束后，將magic number設置為0xAA，表示燒寫正常結(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時，開始燒寫flash時，magic number的位置將會有0x55標記，如果燒寫中途掉電，在重新啟動后，將由Bootloader來檢查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)核設置啟動參數(shù)，調(diào)用內(nèi)核，進入safe mode application。

　　如果bootloader讀到magic number為0xAA，那么說明master firmware是正常的，就將直接進入master。

　　所以涉及到safe mode的地方也包括了對bootloader的修改，需要在系統(tǒng)上電階段也檢查safe mode的magic number，這個過程是必不可少的，只有在啟動階段就檢查magic number，才能跳過損壞的master系統(tǒng)，進入安全模式，達到恢復系統(tǒng)的目的。