基于嵌入式Linux远程升级设计与实现
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资料介绍：
嵌入式Linux基础
2.1嵌入式Linux系统概述
自从计算机诞生以来，随着计算机、网络技术的快速发展，操作系统一直处于不断发展和改进之中,人们将越来越多的功能加入到操作系统中，导致操作系统越来越大。但是，随着应用领域的扩大，为了适应不同的应用场合，考虑到系统的灵活性、可伸缩性以及可裁减性，一种以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统---嵌入式操作系统便随之诞生。
嵌入式Linux是按照上面所说的嵌入式操作系统的要求设计的一种小型操作系统。由一个kernel（内核）及一些根据需要进行定制的系统模块组成。其Kernel很小，一般只有几百K左右，即使加上其它必要的模块和应用程序，所需的存储空间也很小，多任务多进程的系统特征，有些还有具有实时性。
一个小型的嵌入式Linux系统只需要下面三个基本元素：
1.引导程序;
2.Linux微内核（由内存管理、进程管理和事务处理构成）;
3.初始化进程。
如果要让它有更多的功能且继续保持小型化，可以加上：文件系统（可以在ROM,RAM,FLASH或Disk On chip中）,TCP／IP网络支持存储更多数据用的磁盘,提供设计精简的应用程序。由于嵌入式Linux操作系统的高度灵活性，开发者可以很容易地对它进行定制或作适当开发，来满足实际应用需要[2]。
嵌入式Linux系统的技术发展
嵌入式系统的商品化操作系统在70年代后期才出现，许多是用汇编语言写成的,并且只能用于特定的处理器，更换新处理器，它的操作系统就必须更新以适应新的系统。当C语言出现时，操作系统编写的效率、稳定性、可移植性都有了很大的提高。这一点在管理上立刻表现出来，它为微处理器被淘汰时保护软件投资带来了希望。对于市场来说这是一个好消息。用C语言写成的操作系统今天越来越普遍。一般来说，可重复使用的软件已经占了主导地位并越做越好。
许多嵌入式系统根本没有操作系统，只有循环控制。对于一些简单设备这是足够的，但是随着系统越来越复杂，更多嵌入式系统需要与各类网络联接，因此需要网络功能。增加网络功能将导致系统复杂程度提高以致要求操作系统。
传统的嵌入式系统是基于单片机的，而新一代的嵌入式系统将以如下为特点：以IP核模块（Intellectual Property Kernel知识产权核模块）为核心，用混合ASIC/CPLD/FPGA生成的硅片直接构成整块的单片嵌入式产品（SOC）。
随着嵌入式操作系统的快速发展，应用的范围不断扩大，使用者日益增加，一个非常关键，必须解决的重大问题出现了。
很久以前, 一般的编程语言，编译，开发只能支持英文的，不能支持它国语言，比如拿一个只支持英文的浏览器去访问中文的网站，显示出来的东西将是混乱不可阅读，嵌入式Linux也同样不能避免这种问题,它直接影响到系统开发的路线。 think58 [资料来源：http://think58.com]
为了使Linux支持中文，国人做了许多的努力，基本上解决了中文支持的问题。1999年是中国Linux发展和普及过程中最重要的一年，其中涌现了许多制作中文 Linux发布版本的公司，加速 Linux的中文化过程并推动Linux在中国的普及。如今这些公司又纷纷转向了中文嵌入式Linux操作系统的开发，如Turbo，红旗，还有一些一开始就开发嵌入式Linux的公司，如网虎，博利思等，其中，博利思于5月份最先推出其中文嵌入式Linux操作系统。
升级方式选择
目前GPRS数据通讯网现在在无线数据通讯网络上已占用了主导地位，它有以下的一些优点：
它是无线网络，整个网络基于中国移动通讯公司的GSM网络，其网络覆盖面广，可以保证实时在线。其计费方式是采用流量计费的方式，其在线状态并不发生费用，可以有效降低运营费用。
通常在电力采集系统中，各类电表规约随时可能接入终端，并且在各业务要求迅速发展的前提下，电力公司随时可能对终端提出新的功能要求，因此对终端软件进行版本升级，已成为了必备功能。
GPRS网络现状：
1.GPRS网络的物理特性决定了其连接状态是不稳定的，在网络传输的过程中经常会出现网络诸塞，数据报丢失的状况。
2.在网络连接比较正常的情况下，与通常的以太网络相比较，其数据报传输的速度也比较慢，通常的传输时间在2～5秒，平均时延大约在4秒钟左右。
3.在数据吞吐量大，网络不稳定的情况下，甚至可以延时达数分钟。
一旦发生通讯故障，必然会影响终端软件的远程升级，另外，GPRS需要通过移动的通讯平台来进行数据传输，这样必然会带来一定安全性问题。
在这种GPRS网络的特性下，传统的远程升级已不再适合终端的软件升级，必须要采用新的方法，通过某种特殊的流程来解决GPRS通讯故障带来的升级问题。
为了解决以上的问题，我们在借鉴了传统的文件传输方式－FTP方式，在这基础上设计了一套比较适合GPRS通讯网络通讯的远程升级方式。
在设计升级方式时，我考虑了以下五点：
1.借鉴FTP文件断点续传的方式。
2.对传输的数据进行加密以提高传输的安全性。
3.对传输的数据进行压缩以提高传输效率。
4.传输过程由主站发起和控制，减少不必要的连接，以提高效率。
5.传输过程中多个数据块并行传输，以提高传输效率。
2.1嵌入式Linux系统概述
自从计算机诞生以来，随着计算机、网络技术的快速发展，操作系统一直处于不断发展和改进之中,人们将越来越多的功能加入到操作系统中，导致操作系统越来越大。但是，随着应用领域的扩大，为了适应不同的应用场合，考虑到系统的灵活性、可伸缩性以及可裁减性，一种以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统---嵌入式操作系统便随之诞生。
嵌入式Linux是按照上面所说的嵌入式操作系统的要求设计的一种小型操作系统。由一个kernel（内核）及一些根据需要进行定制的系统模块组成。其Kernel很小，一般只有几百K左右，即使加上其它必要的模块和应用程序，所需的存储空间也很小，多任务多进程的系统特征，有些还有具有实时性。
一个小型的嵌入式Linux系统只需要下面三个基本元素：
1.引导程序;
2.Linux微内核（由内存管理、进程管理和事务处理构成）;
3.初始化进程。
如果要让它有更多的功能且继续保持小型化，可以加上：文件系统（可以在ROM,RAM,FLASH或Disk On chip中）,TCP／IP网络支持存储更多数据用的磁盘,提供设计精简的应用程序。由于嵌入式Linux操作系统的高度灵活性，开发者可以很容易地对它进行定制或作适当开发，来满足实际应用需要[2]。
[资料来源：THINK58.com]
嵌入式Linux系统的技术发展
嵌入式系统的商品化操作系统在70年代后期才出现，许多是用汇编语言写成的,并且只能用于特定的处理器，更换新处理器，它的操作系统就必须更新以适应新的系统。当C语言出现时，操作系统编写的效率、稳定性、可移植性都有了很大的提高。这一点在管理上立刻表现出来，它为微处理器被淘汰时保护软件投资带来了希望。对于市场来说这是一个好消息。用C语言写成的操作系统今天越来越普遍。一般来说，可重复使用的软件已经占了主导地位并越做越好。
许多嵌入式系统根本没有操作系统，只有循环控制。对于一些简单设备这是足够的，但是随着系统越来越复杂，更多嵌入式系统需要与各类网络联接，因此需要网络功能。增加网络功能将导致系统复杂程度提高以致要求操作系统。
传统的嵌入式系统是基于单片机的，而新一代的嵌入式系统将以如下为特点：以IP核模块（Intellectual Property Kernel知识产权核模块）为核心，用混合ASIC/CPLD/FPGA生成的硅片直接构成整块的单片嵌入式产品（SOC）。
随着嵌入式操作系统的快速发展，应用的范围不断扩大，使用者日益增加，一个非常关键，必须解决的重大问题出现了。
很久以前, 一般的编程语言，编译，开发只能支持英文的，不能支持它国语言，比如拿一个只支持英文的浏览器去访问中文的网站，显示出来的东西将是混乱不可阅读，嵌入式Linux也同样不能避免这种问题,它直接影响到系统开发的路线。 think58 [资料来源：http://think58.com]
为了使Linux支持中文，国人做了许多的努力，基本上解决了中文支持的问题。1999年是中国Linux发展和普及过程中最重要的一年，其中涌现了许多制作中文 Linux发布版本的公司，加速 Linux的中文化过程并推动Linux在中国的普及。如今这些公司又纷纷转向了中文嵌入式Linux操作系统的开发，如Turbo，红旗，还有一些一开始就开发嵌入式Linux的公司，如网虎，博利思等，其中，博利思于5月份最先推出其中文嵌入式Linux操作系统。
升级方式选择
目前GPRS数据通讯网现在在无线数据通讯网络上已占用了主导地位，它有以下的一些优点：
它是无线网络，整个网络基于中国移动通讯公司的GSM网络，其网络覆盖面广，可以保证实时在线。其计费方式是采用流量计费的方式，其在线状态并不发生费用，可以有效降低运营费用。
通常在电力采集系统中，各类电表规约随时可能接入终端，并且在各业务要求迅速发展的前提下，电力公司随时可能对终端提出新的功能要求，因此对终端软件进行版本升级，已成为了必备功能。
GPRS网络现状：
1.GPRS网络的物理特性决定了其连接状态是不稳定的，在网络传输的过程中经常会出现网络诸塞，数据报丢失的状况。
2.在网络连接比较正常的情况下，与通常的以太网络相比较，其数据报传输的速度也比较慢，通常的传输时间在2～5秒，平均时延大约在4秒钟左右。
[资料来源：THINK58.com]
3.在数据吞吐量大，网络不稳定的情况下，甚至可以延时达数分钟。
一旦发生通讯故障，必然会影响终端软件的远程升级，另外，GPRS需要通过移动的通讯平台来进行数据传输，这样必然会带来一定安全性问题。
在这种GPRS网络的特性下，传统的远程升级已不再适合终端的软件升级，必须要采用新的方法，通过某种特殊的流程来解决GPRS通讯故障带来的升级问题。
为了解决以上的问题，我们在借鉴了传统的文件传输方式－FTP方式，在这基础上设计了一套比较适合GPRS通讯网络通讯的远程升级方式。
在设计升级方式时，我考虑了以下五点：
1.借鉴FTP文件断点续传的方式。
2.对传输的数据进行加密以提高传输的安全性。
3.对传输的数据进行压缩以提高传输效率。
4.传输过程由主站发起和控制，减少不必要的连接，以提高效率。
5.传输过程中多个数据块并行传输，以提高传输效率。
上一篇：Dicom文件处理系统的设计