[發(fā)明專利]一種多模冗余的嵌入式操作系統(tǒng)啟動方法

有效

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• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108958814B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 牛建偉;李世杰;李延祺
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F9/4401
• 分類號: G06F9/4401;G06F11/07;G06F11/10
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發(fā)明公開了一種多模冗余的嵌入式操作系統(tǒng)啟動方法，屬于計算機體系結構領域。首先將使用的星載操作系統(tǒng)進行壓縮，根據(jù)操作系統(tǒng)的個數(shù)以及星載嵌入式計算機的存儲器大小，對存儲器進行分區(qū)。星載計算機啟動時使用bootloader手動選擇或是自動選擇當前使用的操作系統(tǒng)，并根據(jù)分區(qū)表內對應操作系統(tǒng)分區(qū)的校驗信息進行CRC校驗；按照對該操作系統(tǒng)的壓縮方式對應的解壓方式進行解壓；將解壓完成的操作系統(tǒng)裝載至內存指定位置，并且將地址傳入CPU，開始啟動操作系統(tǒng)并運行。按順序選擇下一個分區(qū)的操作系統(tǒng)，進行校驗與解壓，以此類推直到進行到最后一個操作系統(tǒng)分區(qū)。本發(fā)明利用多模冗余的思想提高了嵌入式系統(tǒng)的可靠性，對存儲器進行了充分利用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種多模冗余的嵌入式操作系統(tǒng)啟動方法，屬于計算機體系結構領域。

背景技術

隨著集成電路的快速發(fā)展，計算機技術也得到了飛速提升，與此同時，作為應用廣泛的計算機技術之一——嵌入式系統(tǒng)在IT業(yè)的地位也得到了快速提升，逐步成為了業(yè)界內的一個焦點。

嵌入式系統(tǒng)的使用，需要嵌入式操作系統(tǒng)的配合，因為嵌入式系統(tǒng)常常用于機械自動化、航空航天、軍工領域、工業(yè)領域和家用數(shù)碼等方面，因此對嵌入式操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著較高的要求。

目前常用的嵌入式系統(tǒng)多采用單嵌入式操作系統(tǒng)，包括μC/OS-II、嵌入式Linux、Vxworks等，此類嵌入式系統(tǒng)因為只有一個操作系統(tǒng)，因此如果操作系統(tǒng)啟動失敗或者遭到了破壞，那么整個嵌入式系統(tǒng)則會陷入癱瘓，無法工作，可靠性不足。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對單嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性不足，通過多操作系統(tǒng)冗余的方式來換取可靠性，提出了一種多模冗余的嵌入式操作系統(tǒng)啟動方法，利用在同樣的存儲空間內放置多個冗余的操作系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)進行工作時對所選擇使用的操作系統(tǒng)進行校驗與啟動，提高了整個嵌入式系統(tǒng)的可靠性。

具體步驟如下：

步驟一、針對星載嵌入式計算機，將使用的星載操作系統(tǒng)進行壓縮；

步驟二、根據(jù)操作系統(tǒng)的個數(shù)以及星載嵌入式計算機的存儲器大小，對存儲器進行分區(qū)，每一個分區(qū)存儲一個操作系統(tǒng)。

將原本存儲一個操作系統(tǒng)的存儲器劃分為多個分區(qū)，每個分區(qū)有自己的起始地址，每個分區(qū)存儲一個操作系統(tǒng)；

存儲器包括分區(qū)表區(qū)域，操作系統(tǒng)鏡像區(qū)域和其他數(shù)據(jù)區(qū)；分區(qū)表區(qū)域包括分區(qū)信息；按順序排列的各操作系統(tǒng)的起始地址，大小和校驗信息；分區(qū)信息包括操作系統(tǒng)的個數(shù)以及編號；操作系統(tǒng)鏡像區(qū)域包括按順序排列的各操作系統(tǒng)的鏡像；

步驟三、星載計算機啟動時首先使用bootloader手動選擇或是自動選擇當前使用的操作系統(tǒng)，并根據(jù)分區(qū)表內對應操作系統(tǒng)分區(qū)的校驗信息進行CRC校驗，判斷該分區(qū)的操作系統(tǒng)是否正常啟動，如果是，進入步驟四；否則，進入步驟五；

使用的操作系統(tǒng)默認初始值為第一分區(qū)中存儲的操作系統(tǒng)；

本方法使用不同的存儲設備存放bootloader，并通過繼電設備選擇使用哪個存儲設備中的bootloader。通常模式下bootloader存放在nor flash當中，并從norflash中啟動。當用戶發(fā)現(xiàn)norflash bootloader無法啟動時，通過給繼電設備發(fā)送特有命令，使跳線切換到EEPROM設備中，加載并啟動EEPROM設備中的bootloader，并在此bootloader中管理操作系統(tǒng)分區(qū)或加載操作系統(tǒng)。

步驟四、按照對該操作系統(tǒng)的壓縮方式對應的解壓方式進行解壓；將解壓完成的操作系統(tǒng)裝載至內存指定位置，并且將地址傳入CPU，開始啟動操作系統(tǒng)并運行。

在操作系統(tǒng)啟動后，利用啟動的操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)對其余分區(qū)的操作系統(tǒng)鏡像進行管理，進行操作系統(tǒng)鏡像的在線更新或者進行校驗失敗的鏡像修復和替換。