嵌入式Linux的安全模式设计

　　在safe mode的设计中，对后续多个版本升级的支持也是一个需要仔细考虑的地方。因为后续版本会存在很多的不确定性，如果发出的版本不能很好地兼容后续版本，那么将会给产品带来巨大的风险。

　　后续版本的可能情况，主要分两种：结构分区变化不大，结构分区变化巨大。

　　对后续版本中变化不大的情况，也即类似master + safe mode的情况，当再次更新时，只需要操作/dev/mtdblock/3对应master，/dev/mtdblock/4对应safe mode，即可。

　　但如果后续版本变化非常大，那么就需要特别注意了。

　　可以考虑这样一个情况：如果后续的版本，需求发生了大的变化，比如需要将原来master所在的分区再分成多个分区：

　　后续版本需求变化

　　那么从老版本升级到新版本时，这些分区的内容如何保证烧写后能正常工作呢?

　　解决的办法就是在老版本中，将后续的rootfs部分作为一个整体来操作，也就是说烧写时，是将master + part1 + part2+ safe mode作为一个整体来对待。在老版本看来，新版本中的这15872K的内容，不管它其中有多少个不同的分区，还是master + safe mode。在烧写时，还是按/dev/mtdblock/3对应master，/dev/mtdblock/4对应safe mode的方式来烧写，完成将15872K的内容完整烧写进flash即可。

　　为了做到这一点，在烧写中，我们将全部的15872K的内容分成两段，第一段为15872-4*1024=11776K，需要将其write到/dev/mtdblock/3中，第二段为4M，需要将其write到/dev/mtdblock/4中。这样全部的15872K的内容就完整地烧写完，而再次启动后的kernel会分辨出 master + part1 + part2 + safe mode，它们的总大小依然保持15872K不变。这整个过程中，都不用去理会新版本中到底包括哪些内容，哪些分区，只要保证是将15872K的内容全部完整地烧写进去就可以了。

　　整体rootfs的设计思想在这里帮了一个大忙，简化了升级更新时所需要考虑的复杂度，使设计变得更加灵活与易于维护。

　　这样才新发布的firmware里，如果分为多个分区，那么就保证再次升级时，将15872K的内容分成多段，写到类似/dev/mtdblock/3、4、5、6这样的设备文件里就可以了，只要保证这些区域是连续的、并且烧写的内容是全部的那15872K内容即可。

　　Magic number：

　　值得注意的是，随着不同的版本的变化，magic number的位置还是应该保持在15872K的最后一个字节的位置。但这就出现一个问题，在不同的版本中，这个magic number的位置会是在不同的partition的最后一个字节。比如某个版本可能是在/dev/mtdblock/4的最后，但再后续的版本它会变成了/dev/mtdblock/7的最后面，这样就会存在很大的不确定性。所以在一个各个版本中，写magic number标记位时，需要一个统一的方法来做到这件事。最容易想到的办法当然就是magic number这个位置相对起始位置0是不变的。而前面提到过的/dev/mtdblock/0就刚好是代表了可以操作的整个flash分区。

　　有了/dev/mtdblock/0，这样我们就可以open 它，seek到magic number的位置，然后write下0x55或0xAA，这样就保持了写magic number的代码的一致性，不需要根据不同的分区，多次修改操作magic number的有关函数。

　　Booloader：

　　Bootloader的修改，也涉及到对magic number的读取，它的读取就相对简单一些，直接使用magic number在RAM中映射的绝对地址即可。

　　Bootloader检查完magic number后，需要将相对地址为0xBC0000的safe mode的kernel + rootfs读入到RAM，然后设置启动参数，调用内核，进入safe mode提示界面。

Linuxkernel：

　　与老的、不带safe mode的image相比，新的image里的Linuxkernel从总体的角度来说，并没有大的变化。在新做的master与safe mode的image中，它们各自需要包含一个Linuxkernel，这两个kernel唯一的不同就是启动时所需要的rootfs在RAM中的映射位置不同。它们都有着相同的partition分区设置，编译选项等。

　　Safe mode必须包含自己的Linux kernel，因为它是运行在master损坏的情况下，master kernel已经不能启动了。

　　总结

　　上面的内容是在实际开发中对safe mode的设计与实现的一个描述。从这个描述中，可以看到safe mode在嵌入式Linux产品扮演着重要的角色，对它的设计涉及到很多方面，要考虑系统的尺寸，与现有buidling环境的的兼容性，对后续版本的升级的兼容性等诸多方面。

　　从某种意义上来说，safe mode的设计关系到产品的成败，一个好的safe mode的设计将会给产品带来巨大的灵活性与可扩展性，大大地方便了客户与产品开发商。