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OTA概述

大家好，我是一個(gè)軟件升級(jí)包。這幾天呢，我將會(huì)進(jìn)行一次神奇的網(wǎng)絡(luò)之旅，從開發(fā)者的電腦中，一直跑到終端嵌入式設(shè)備中。

大家都把我的這個(gè)旅游過程叫做 OTA，也就是在線升級(jí)。

那么啥叫 OTA 呢?全稱是：Over the Air Technology，其實(shí)就是通過網(wǎng)絡(luò)來把一個(gè)新的軟件包從服務(wù)器上下載下來，更新到設(shè)備上。

首先有一個(gè)問題：為什么叫軟件升級(jí)包，而不叫固件升級(jí)包呢?

其實(shí)在本質(zhì)上，固件也是屬于軟件，大家都是用代碼寫出來的嘛!

雖然這兩個(gè)說法很近似，但是有一部分小伙伴還是在狹義上對(duì)它們進(jìn)行了一些區(qū)分。

既然如此，我們也就暫且把它倆進(jìn)行一下區(qū)別：

• 固件：是指一些沒有文件系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備中，把 Flash 分成不同的功能分區(qū)。可執(zhí)行程序需要放在某個(gè)固定的起始位置，才能被 bootloader 進(jìn)行啟動(dòng)。
• 軟件：是指具有文件系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，可執(zhí)行程序直接放在文件系統(tǒng)中。當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)之后，操作系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)文件系統(tǒng)中的可執(zhí)行程序。

沒有文件系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備：

帶有文件系統(tǒng)的設(shè)備:

我知道以上這樣的區(qū)分方式不是很嚴(yán)謹(jǐn)，但是誰又說得清楚嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x是什么呢?

暫且先這么來區(qū)分，只要不影響對(duì)文章的理解就可以了!

一個(gè)嵌入式設(shè)備在進(jìn)行軟件升級(jí)的時(shí)候，從宏觀的角度看，可以分為2 個(gè)階段：

1. 下載升級(jí)包;
2. 解壓升級(jí)包，寫入 flash 或文件系統(tǒng);

今天呢，主要以第 1 階段為主，帶你看一下我是如何從開發(fā)者的電腦里，一步一步的被嵌入式設(shè)備下載到本地的。

下面是一個(gè)完整的過程，讓您先睹為快!

上傳升級(jí)包

為了便于描述，我們來假設(shè)一個(gè)場景：運(yùn)行在設(shè)備中的軟件一共有 3 個(gè)文件：

1. main 文件：可執(zhí)行程序;
2. config.ini：配置文件;
3. mylib.so：一個(gè)動(dòng)態(tài)庫文件，里面包含一個(gè)算法，被 main 文件調(diào)用;

目前呢，設(shè)備中運(yùn)行的版本是 V1.0，現(xiàn)在開發(fā)人員對(duì) mylib.so 庫中的算法進(jìn)行了優(yōu)化，升級(jí)為 V2.0 版本，現(xiàn)在需要把這個(gè)新版本升級(jí)到嵌入式設(shè)備中。

首先第一步需要做的事情，咱們用腳后跟都能想得到，那就是把 V2.0 版本的程序軟件上傳到文件服務(wù)器中。

有一點(diǎn)提醒一下：很多云平臺(tái)都會(huì)把應(yīng)用服務(wù)器和文件服務(wù)器進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)然，如果僅僅是測試的話，它倆可以在同一臺(tái)物理服務(wù)器上共存。

比如：亞馬遜的 AWS 平臺(tái)，就是把升級(jí)包上傳到 S3 服務(wù)器中。

現(xiàn)在要對(duì) V2.0 版本的程序進(jìn)行打包了，在這里，除了 main、config.ini、mylib.so 這 3 個(gè)文件之外，我們還把另一個(gè)腳本文件 upgrade.sh 也放進(jìn)打包文件中。

這個(gè)文件的作用暫且不說，到后面會(huì)為您揭曉答案。

Bingo - V2.0 版本的升級(jí)包誕生了：app_v2_0.tgz，上傳到文件服務(wù)器上之后，地址為：http://fileserve/app_v2_0.tgz。

上傳升級(jí)包描述文件

現(xiàn)在，V2.0 版本的升級(jí)包已經(jīng)上傳到文件服務(wù)器中了，是否現(xiàn)在就可以命令嵌入設(shè)備去下載、升級(jí)了呢?

我們知道，在一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，一般都是存在著很多個(gè)終端設(shè)備的。

這些設(shè)備可能處于正在運(yùn)行狀態(tài)、也可能處于斷電狀態(tài)，而且咱們也不能假設(shè)所有的設(shè)備都在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行升級(jí)。

再而且，一個(gè)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)之后，就變成了最新的 V2.0 版本，那么這個(gè)設(shè)備就應(yīng)該有能力知道服務(wù)器上的最新版本是 V2.0 版本，這樣它就不需要升級(jí)了。

因此，還需要一個(gè)新的文件來描述文件服務(wù)器中的 V2.0 版本的升級(jí)包，就叫它：升級(jí)包描述文件 app_desc.json，它的內(nèi)容是 json 格式的字符串：

version 字段描述了文件服務(wù)器上升級(jí)包的版本，這樣的話，設(shè)備就可以知道到服務(wù)器中的最新版本。

url 字段描述了升級(jí)包的下載地址，設(shè)備如果發(fā)現(xiàn)自己的版本低于 version 字段中的版本，就可以從這個(gè)地址下載新的升級(jí)包。

md5 字段描述了服務(wù)器中最新升級(jí)包的指紋信息，當(dāng)設(shè)備把服務(wù)器上的升級(jí)包下載之后，需要計(jì)算一下升級(jí)包的 MD5 值，然后與這里的 md5 字段進(jìn)行比較，如果相同的話，說明下載的升級(jí)包沒有問題，沒有被惡意的家伙掉包。

了解了升級(jí)包描述文件 app_desc.json 的作用之后，這個(gè)文件就被上傳到應(yīng)用服務(wù)器中了。

下載升級(jí)包描述文件

此時(shí)，作為升級(jí)包的我，已經(jīng)靜靜的躺在文件服務(wù)器中了，我的兄弟升級(jí)包描述文件 app_desc.json 呢，也在應(yīng)用服務(wù)器中準(zhǔn)備就緒了，現(xiàn)在就等著嵌入式設(shè)備開始升級(jí)。

萬事俱備，只欠東風(fēng)了!應(yīng)該說只欠一個(gè)觸發(fā)嵌入式設(shè)備進(jìn)行升級(jí)的動(dòng)作了!

那么，應(yīng)該在什么時(shí)候?由誰?來告訴設(shè)備：你正在運(yùn)行的軟件太舊了，服務(wù)器上現(xiàn)在有最新的版本，你去升級(jí)一下吧!

這個(gè)問題的答案就是：八仙過海，各顯神通了!

比如：

亞馬遜的 AWS 平臺(tái)，是通過在云平臺(tái)中部署一個(gè) job，來通知每一個(gè)需要升級(jí)的設(shè)備;

也可以通過一個(gè)手機(jī) APP，向某一個(gè)嵌入式設(shè)備主動(dòng)發(fā)起一個(gè)指令：嘿，老兄，請(qǐng)升級(jí)一下你的軟件;

當(dāng)終端設(shè)備收到升級(jí)命令之后，第一步就是下載升級(jí)包描述信息。

下載之后，解析這個(gè) json 格式的文本內(nèi)容，提取出 version 信息之后，與當(dāng)前正在運(yùn)行的軟件版本進(jìn)行比較。

如果服務(wù)器中的版本比較新，那么就繼續(xù)提取 url 字段中的升級(jí)包下載地址，然后開始從文件服務(wù)器中下載新的升級(jí)包。

如果當(dāng)前運(yùn)行的版本已經(jīng)是最新的了，那就到此結(jié)束!

下載升級(jí)包

到了下載升級(jí)包的過程就簡單了，你可以直接用 wget 等工具來下載，也可以利用 curl 庫來手寫下載代碼。

總之，你可以有一萬種方式把我下載到設(shè)備中。

下載完成之后，有一件很重要的事情千萬別忘記了，那就是：檢查下載的升級(jí)包是否正確!

還記得升級(jí)包描述文件中的 md5 字段嗎?那就是我的指紋信息。

你需要首先計(jì)算一下下載的升級(jí)包的 md5 值，然后與升級(jí)包描述文件中的 md5 字段中的值進(jìn)行比對(duì)，如果完全一致，那就放心大膽的開始解壓、升級(jí)吧!

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