嵌入式Linux的安全模式设计
在safe mode的实现中,需要保持原有master部分的稳定,所以对master系统的building system不做大的改动,也就是保持safe mode的building system与master的building system共存。原则上来说,要避免对master系统带来大的冲突。
Master building system主要涉及到的编译过程为:
make
make rootfs
这个时候将得到master.bin
safe mode building system和其类似,只是make rootfs部分有所区分:
make
make smrootfs
这个时候将得到safemode.bin
最后再将master与safe
mode部分做一个合并,得到一个整的rootfs
make dualrootfs
make dist
make
dualrootfs将调用一个外部的程序make_dual.c,所做的事情是要得到一个15872K的rootfs。这个rootfs包含的内容为master.bin + safemode.bin。
本系统中一般master.bin的大小约为10000K,再加上safemode.bin的4M,总大小并未达到15872K,那么中间多出的部分,我们需要将其补0填充好。需要补充的0的大小约为15872-4*1024-10000=1776K
![本系统中一般master](http://uphotos.eepw.com.cn/fetch/20130729/150779_3_0.jpg)
make_dual.c就是完成上面的合并,补0的工作。它read master.bin,write rootfs,然后write 1776K个零到rootfs中,接下来read safemode.bin,再继续write 到rootfs中。
这样就得到了完整的、带master与safe mode的rootfs。
safe mode实现中遇到的问题及其解决
体积限制:
在safe mode的开发中,首先遇到的一个问题就是如何从已有的系统中简化出一个safe mode的application环境。
对master原有系统的裁剪来得到safe mode,将会比较容易,如果从头另写一套,将会花费较大精力,稳定性也无法得到确实的保障,所以最终采用的是精简master的系统来得到safe mode的大框架。
在实现safe mode时,要做的工作的原则是做到safe mode的rootfs尽量小,低于4M,并且保持与master外围特性的一致,这样可以避免重复开发,同时代码的共用可以减少维护的不便,提高整个系统的灵活度、稳定度。
就一个能运行的嵌入系统来说,最基本的内容应该包括Linuxkernel,busybox工具包、图形驱动等内容。
在本系统中,为了支持FTP下载,需要有network的支持,也即需要包括wired/wireless的支持。
为了支持USB下载方式,就需要USB monitor管理进程的支持,这个主要是保持了与master系统的一致,而没有另外去写一个体积更小的USB管理模块。
wireless模块:
本来在设计时,可以考虑不加入wireless的支持,但为了更加方便用户,保持用户的使用习惯,我们还是加入了对wireless的支持,这样也保持了与master系统的一致,但支持的代价是,safe mode的体积增大了大约250K。
在wireless module中,做了一个优化,master系统中wireless module在insmod时,是使用的rootfs中的/lib/module/wireless/XXX.o,这些未压缩的.o文件在rootfs系统中将占用较大空间,这样一来,对应的safe mode的内容将会超出4M的大小。为了解决这个问题,我们将这些wireless module压缩成wireless.tar.gz文件,放置到safemode.bin中,在Linux启动时,在/etc/rc脚本中将 wireless.tar.gz解压缩到ramfs中即/tmp/lib/module/wireless下,然后再从这里insmod安装 wireless模块。这样所做的努力,wireless module从原来的790K,缩减到了250K,而功能保持了一致。
字体:
master 系统的字体使用的是freetype2,字体文件arialbd.ttf大约为280K,这也将占用大量的空间。由于safe mode在显示界面方面没有过高的要求,能让用户看到基本的图形界面就已经达到目的了,所以在safe mode中需要将freetype去掉。但由于master模式与safe mode都使用相同的图形引擎,这样就导致了,如果在safe mode中去掉freetype,那么就需要再次重新build基础的图形库,这样在master与safe mode的单独编译过程中就需要反复去make clean这些库。这会给每次的编译带来很大的不便,每次make clean等操作会占用大量的时间,耗时耗力。
基于这个考虑,我们决定master与safe mode在编译过程中都使用相同的图形库,即都编译生成freetype库。但在运行时,safe mode不去使用freetype。也就是说,freetype库会被编译进来,但字体文件不需要加到safe mode中,这样做的代价就是编译出来的safe mode的application比完全无freetype库的情况要大100K左右,但却保持了与master相同的库结构,而freetype字体就不再需要了,也就节约出了大约280K的空间。
最终优化的结果,safe mode的4M,包括Linuxkernel, buzybox, safe mode application等压缩后的大小:
优化结果
![优化结果](http://uphotos.eepw.com.cn/fetch/20130729/150779_3_1.jpg)
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