专利名称：嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法
技术领域：
本发明涉及非对称多处理系统中主从系统的软件存储与加载的方法，属于嵌入式系统网络通信领域。
背景技术：
随着计算机和网络系统的高速发展，越来越多的应用需要系统提供更加强大的功能，传统的单处理器嵌入式系统已不能满足用户的需求。双处理器以及多处理器系统的应用越来越广泛，一个主处理器负责系统的整体控制，其他的处理器系统作为系统的一个功能模块，负责其专项功能，如集散控制系统中的各子卡系统、网络通信系统中的PON上行系统、语音系统中的DSP系统等等。在嵌入式系统中，通常都使用NOR Flash或NAND Flash作为存储介质。NOR Flash一个很大的优势就是XIP功能，程序可以直接运行在其上面运行，虽然速度无法与RAM相t匕，但RAM控制器未初始化之前无法使用，这就决定了 NOR Flash在作为启动存储介质的首要地位，但是价格相对于NAND Flash高出很多，且容量也无法与NAND Flash相提并论。NAND Flash也可作为启动介质使用，但是必须要用控制器，在系统启动后，由NAND Flash控制器将Flash前两页的内容拷贝到Internal buffer,再从Internal buffer中运行完成初始化动作。在绝大多数嵌入式处理器中，由于技术上的复杂性以及成本的约束，都没有集成NAND Flash控制器，所以，必须要使用NOR Flash作为存储介质使用。当前，嵌入式系统的存储架构分为以下两种一是只使用NOR Flash作为存储介质，Bootloader,内核，文件系统都放在该Flash上，这种方法需要大容量的NOR Flash,需要较高的硬件成本；二是使用NOR Flash + NAND Flash的存储方式，将启动代码放在NOR Flash上，内核以及文件系统放在NAND Flash上，相比方法一，这种方法既能节约成本又能满足大容量存储需求。在嵌入多处理器系统中，主系统和每个从系统作为独立的个体运行，都需要独立的存储介质，在当前应用中，主系统和从系统采用分散式存储方式，即主系统的Bootloader,系统内核及文件系统均存放在主系统存储介质上，从系统的Bootloader，系统内核及文件系统均存放在从系统存储介质上。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现
嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，特点是在非对称多处理系统中，一个系统作为主系统，其余系统作为从系统，主从系统采用分散集中式存储，从系统作为启动存储区，用于存放Bootloader，系统内核及文件系统均存放在主系统上，主系统采用NAND flash作为存储器，系统软件加载采用主从方式，从系统的软件加载由主系统控制，动态的从主系统上下载内核及文件系统，下载完成后自动加载。
进一步地，上述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，所述非对称多处理系统由多个均运行操作系统的处理器组成，多个系统独立运行，相互关联。所述从系统作为主系统的一个功能模块。所述主系统通过网络接口与从系统相连接。所述主系统与从系统采用原始套接字方式的数据通信方式。更进一步地，上述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，从系统的内核及文件系统加载运行的步骤为首先，通信配合在主系统端实现socket server程序，与从系统Bootloader中的socket client程序相互通信配合,将从系统的内核及文 件系统传输到从系统端；继而，控制主从系统的启动顺序从系统的启动由主系统控制，设备启动时，主系统立即启动，同时控制从系统不启动，等主系统上的socket server程序启动完成后启动从系统，从系统Bootloader启动后,立即与socket server程序建立通信并请求下载内核及文件系统；最后，下载运行从系统完成内核及文件下载后，执行校验，如果成功则立即运行，如果失败，重新下载。再进一步地，上述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，主系统和从系统数据交互流程为主系统与从系统分别通过socket server程序和socketclient程序进行通信与数据传输，采用原始套接字S0Ck_raW方式，原始套接字允许对较低层次的协议直接访问，对网络底层的传输机制进行控制，控制数据直接在网络二层进行交互，操纵网络层和传输层应用；采用自定义通信协议方式控制主系统与从系统直接的数据传输，从系统通过广播方式获取主系统MAC，然后双方使用MAC地址进行数据交互。再进一步地，上述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，主系统socket server端流程为设备启动时，主系统立即启动，同时使从系统处于复位状态以禁止其启动,主系统的内核启动完毕进入文件系统，socket server程序开始启动，此程序创建原始套接字socket，并将当前与从系统相连的网络接口信息绑定到此socket，然后启动从系统，此时该程序进入非阻塞式事件等待状态，如果是广播信息，回复MAC地址；如果是连接认证请求，回复连接认证ACK ;如果是下载请求，则读取当前从系统内核及文件系统文件并开始传输；如果是下载失败请求，则写失败日志并报警，如果下载成功，只需写日志即可；处理完任一事件后，程序继续回到先前状态。再进一步地，上述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，从系统socket clienti而流程为从系统由王系统启动，从系统启动进入Bootloader后，开始调用socket client程序,该程序通过广播以获取socket server端MAC地址，获取对方MAC地址后随即发出连接认证请求，如果失败，将连续尝试10次，还不成功则软复位重新启动，如果成功立即建立连接；然后发出下载请求，同样，如果失败，将连续尝试10次，还不成功则向主系统报告该错误信息，如果成功立即请求下载内核及文件系统，下载完成后效验文件，如果失败，重新下载，尝试下载10次后还是效验失败，停止下载并向主系统报告该错误 目息，如果成功则立即启动内核及文件系统。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在
主系统与从系统采用分散集中式存储，从系统只需要很小的存储空间作为启动存储区，只用于存放Bootloader (约几百k)，系统内核及文件系统均存放在主系统上，主系统采用很小(约几百k)的存储空间作为启动存储区，采用大容量低成本的NAND Flash作为专用存储区。从系统存储空间的减小大大地节约了整机硬件成本，更为重要的是给从系统的安装与更新带来了很大的灵活 性，从而增强了系统的稳定性。主系统与从系统数据通信采用sock_raw方式，从系统启动时动态从王系统下载内核及文件系统，下载完成后实现自动加载，sock_raw通信方式的运用大大增强了系统的可靠性。主从系统的软件存储与加载的方法不但增强了系统的灵活性、稳定性和可靠性，而且节约了整机的硬件成本，具有很大的应用前景和推广价值。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明
图I:主系统和从系统数据交互示意 图2:主系统socket server端流程示意 图3:从系统socket client端流程示意图。
具体实施例方式本发明提出了一种新型的分散集中式存储法以及加载方法从系统上只存放自身Bootloader，系统内核及文件系统采用ramdisk方式存放在主系统上。主系统与从系统数据通信采用soCk_raW方式，从系统启动后，动态的从主系统上下载内核及文件系统，下载完成后实现自动加载。这种存储加载方式不但节约了从系统上昂贵的NOR Flash存储空间，更为重要的是给从系统的安装与更新带来了很大的灵活性，而且增强了系统稳定性。嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，在非对称多处理系统中，一个系统作为主系统，其余系统作为从系统，主从系统采用分散集中式存储，从系统作为启动存储区，用于存放Bootloader，系统内核及文件系统均存放在主系统上，主系统采用NANDflash作为存储器，系统软件加载采用主从方式，从系统的软件加载由主系统控制，动态的从主系统上下载内核及文件系统，下载完成后自动加载。非对称多处理系统由多个均运行操作系统的处理器组成，多个系统独立运行，相互关联。从系统作为主系统的一个功能模块。所述主系统通过网络接口与从系统相连接，网络接口为GMII、RGMII、MII、RMII等等。主系统与从系统采用原始套接字方式(soCk_raW)的数据通信方式。在这种非对称多处理系统中，采用分散集中式存储，从系统只用很小的NOR Flash作为存储介质，用于存放自身Bootloader (大小约几百k),系统内核及文件系统均存放在主系统上，主系统使用NOR Flash + NAND Flash的存储方式，采用很小的NOR Flash作为启动存储介质，只用于存放自身Bootloader (大小约几百k)，采用大容量低成本的NANDFlash作为专用存储区。主系统上不但存放着自身运行所需要的Bootloader，内核和文件系统，还存放着从系统的内核及文件系统。这种存储方式不但节约了从系统上昂贵的NORFlash存储空间，更为重要的是给从系统的安装与更新带来了很大的灵活性，从而增强了系统稳定性。众所周知，在绝大多数嵌入式系统中，只有主系统才会有调试接口，从系统上是没有或不留出调试接口的。于是，如果从系统Bootloader,内核和文件系统都放在从系统的NOR Flash上，当从系统由于某种原因内核或文件系统挂死后(事实上，这种情景常有发生)，要恢复从系统的运行，重新安装系统，唯有将从系统的NOR Flash从硬件设备上拆下来重新烧写；而如果将从系统的内核及文件系统存放在主系统上，只要简单的更换主系统上存放的这个文件，从系统重启后即完成了安装与更新，极大地增强了系统的灵活性与健壮性。从系统的内核及文件系统加载运行的步骤为首先，通信配合在主系统端实现socket server程序，与从系统Bootloader中的socket client程序相互通信配合,将从系统的内核及文件系统传输到从系统端；继而，控制主从系统的启动顺序从系统的启动由主系统控制，设备启动时，主系统立即启动，同时控制从系统不启动，等主系统上的socketserver程序启动完成后启动从系统,从系统Bootloader启动后,立即与socket server程 序建立通信并请求下载内核及文件系统；最后,下载运行从系统完成内核及文件下载后，执行校验，如果成功则立即运行，如果失败，重新下载。主系统与从系统的通信与数据传输采用原始套接字(S0Ck_raW)方式，这种方式允许对较低层次的协议直接访问，控制数据直接在网络二层进行交互，通过我们自定义协议，数据包无需走到TCP/IP层，避免了三层网络状况(例如防火墙，等等)给通信造成的干扰，增强了系统的可靠性。通信双方也无需设置IP地址，增加了系统的灵活性。如图I所示，主系统和从系统数据交互流程为主系统与从系统分别通过socketserver程序和socket client程序进行通信与数据传输,采用原始套接字sock_raw方式，原始套接字允许对较低层次的协议直接访问，对网络底层的传输机制进行控制，控制数据直接在网络二层进行交互，操纵网络层和传输层应用；采用自定义通信协议方式控制主系统与从系统直接的数据传输，从系统通过广播方式获取主系统MAC，然后双方使用MAC地址进行数据交互。如图2所示，主系统socket server端流程为设备启动时，主系统立即启动，同时使从系统处于复位状态以禁止其启动，主系统的内核启动完毕进入文件系统，socketserver程序开始启动,此程序创建原始套接字socket,并将当前与从系统相连的网络接口信息绑定到此socket，然后启动从系统，此时该程序进入非阻塞式事件等待状态，如果是广播信息，回复MAC地址；如果是连接认证请求，回复连接认证ACK ;如果是下载请求，则读取当前从系统内核及文件系统文件并开始传输；如果是下载失败请求，则写失败日志并报警，如果下载成功，只需写日志即可；处理完任一事件后，程序继续回到先前状态。如图3所不，从系统socket client端流程为从系统由王系统启动，从系统启动进入Bootloader后，开始调用socket client程序,该程序通过广播以获取socket server端MAC地址，获取对方MAC地址后随即发出连接认证请求，如果失败，将连续尝试10次，还不成功则软复位重新启动，如果成功立即建立连接；然后发出下载请求，同样，如果失败，将连续尝试10次，还不成功则向主系统报告该错误信息，如果成功立即请求下载内核及文件系统，下载完成后效验文件，如果失败，重新下载，尝试下载10次后还是效验失败，停止下载并向主系统报告该错误信息，如果成功则立即启动内核及文件系统。主系统与从系统采用分散集中式存储，从系统只需要很小的存储空间作为启动存储区，只用于存放Bootloader (约几百k)，系统内核及文件系统均存放在主系统上，主系统采用很小(约几百k)的存储空间作为启动存储区，采用大容量低成本的NAND Flash作为专用存储区。从系统存储空间的减小大大地节约了整机硬件成本，更为重要的是给从系统的安装与更新带来了很大的灵活性，从而增强了系统的稳定性。主系统与从系统数据通信采用sock_raw方式，从系统启动时动态从主系统下载内核及文件系统，下载完成后实现自动加载，sock_raw通信方式的运用大大增强了系统的可靠性。主从系统的软件存储与加载的方法不但增强了系统的灵活性、稳定性和可靠性，而且节约了整机的硬件成本，具有很大的应用前景和推广价值。需要理解到的是以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于在非对称多处理系统中，一个系统作为主系统，其余系统作为从系统，主从系统采用分散集中式存储，从系统作为启动存储区，用于存放Bootloader，系统内核及文件系统均存放在主系统上，主系统采用NAND flash作为存储器，系统软件加载采用主从方式，从系统的软件加载由主系统控制，动态的从主系统上下载内核及文件系统，下载完成后自动加载。
2.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于所述非对称多处理系统由多个均运行操作系统的处理器组成，多个系统独立运行，相互关联。
3.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于所述从系统作为主系统的一个功能模块。
4.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于所述主系统通过网络接口与从系统相连接。
5.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于所述主系统与从系统采用原始套接字方式的数据通信方式。
6.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于从系统的内核及文件系统加载运行的步骤为首先，通信配合在主系统端实现socket server程序，与从系统Bootloader中的socket client程序相互通信配合,将从系统的内核及文件系统传输到从系统端；继而，控制主从系统的启动顺序从系统的启动由主系统控制，设备启动时，主系统立即启动，同时控制从系统不启动，等主系统上的socketserver程序启动完成后启动从系统,从系统Bootloader启动后,立即与socket server程序建立通信并请求下载内核及文件系统；最后,下载运行从系统完成内核及文件下载后，执行校验，如果成功则立即运行，如果失败，重新下载。
7.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于主系统和从系统数据交互流程为主系统与从系统分别通过socket server程序和socket client程序进行通信与数据传输,采用原始套接字sock_raw方式,原始套接字允许对较低层次的协议直接访问，对网络底层的传输机制进行控制，控制数据直接在网络二层进行交互，操纵网络层和传输层应用；采用自定义通信协议方式控制主系统与从系统直接的数据传输，从系统通过广播方式获取主系统MAC，然后双方使用MAC地址进行数据交互。
8.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于主系统socket server端流程为设备启动时,主系统立即启动，同时使从系统处于复位状态以禁止其启动，主系统的内核启动完毕进入文件系统，socket server程序开始启动，此程序创建原始套接字socket，并将当前与从系统相连的网络接口信息绑定到此socket，然后启动从系统，此时该程序进入非阻塞式事件等待状态，如果是广播信息，回复MAC地址；如果是连接认证请求，回复连接认证ACK ;如果是下载请求，则读取当前从系统内核及文件系统文件并开始传输；如果是下载失败请求，则写失败日志并报警，如果下载成功，只需写日志即可；处理完任一事件后，程序继续回到先前状态。
9.根据权利要求I所述的嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，其特征在于从系统socket client端流程为从系统由王系统启动，从系统启动进入Bootloader后，开始调用socket client程序,该程序通过广播以获取socket server端MAC地址，获取对方MAC地址后随即发出连接认证请求，如果失败，将连续尝试10次，还不成功则软复位重新启动，如果成功立即建立连接；然后发出下载请求，同样，如果失败，将连续尝试10次，还不成功则向主系统报告该错误信息，如果成功立即请求下载内核及文件系 统，下载完成后效验文件，如果失败，重新下载，尝试下载10次后还是效验失败，停止下载并向主系统报告该错误信息，如果成功则立即启动内核及文件系统。
全文摘要
本发明涉及嵌入式非对称多处理架构下的软件加载与存储的方法，在非对称多处理系统中，一个系统作为主系统，其余系统作为从系统，主从系统采用分散集中式存储，从系统作为启动存储区，用于存放Bootloader，系统内核及文件系统均存放在主系统上，主系统采用NANDflash作为存储器，系统软件加载采用主从方式，从系统的软件加载由主系统控制，动态的从主系统上下载内核及文件系统，下载完成后自动加载。主从系统的软件存储与加载的方法不仅增强了系统的灵活性、稳定性和可靠性，而且节约了整机的硬件成本。
文档编号G06F9/445GK102637134SQ20121012578
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者刘继明, 吴先亮, 林恩峰, 程杰, 谢炜 申请人:网经科技(苏州)有限公司