物聯(lián)網(wǎng)包括各種各樣的設(shè)備，它們都運(yùn)行不同的體系結(jié)構(gòu)，并且通常專門針對(duì)手頭的特定任務(wù)進(jìn)行配置。盡管嵌入式設(shè)備世界中有很大一部分是在Linux上運(yùn)行的，但為完成這項(xiàng)任務(wù)而添加的定制軟件和系統(tǒng)可能會(huì)使維護(hù)生命周期變得復(fù)雜，從而使它們保持最新、安全和可靠。更新嵌入式Linux設(shè)備的最低要求是什么?產(chǎn)品制造商過(guò)去是如何運(yùn)行更新的，直到今天仍然是這樣?最后，我們將看一看開放源代碼技術(shù)，如容器和其他現(xiàn)代工作流，在正確實(shí)施后如何極大地有利于嵌入式開發(fā)中的軟件和固件生命周期管理。

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嵌入式環(huán)境中的挑戰(zhàn)

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)推測(cè)，到2025年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將超過(guò)557億臺(tái)，其中75%連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。有了這么多聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，更新它們變得簡(jiǎn)單、高效、最重要的是安全，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

但在深入研究嵌入式設(shè)備更新所需的內(nèi)容之前，有必要仔細(xì)看看嵌入式環(huán)境是什么樣子的。與云計(jì)算或web編程不同，你在嵌入式世界中的環(huán)境受到嚴(yán)格控制，有許多限制。

設(shè)備通常位于難以到達(dá)的位置

通常情況下，消費(fèi)者和其他你甚至沒有想到的設(shè)備都位于偏遠(yuǎn)且難以到達(dá)的位置。如果你想到wifi路由器和其他難以獲得的設(shè)備，它們不可能總是以可控的方式更新。

網(wǎng)絡(luò)連接可能會(huì)有所不同

連接可能是斷斷續(xù)續(xù)的，可能是通過(guò)4G連接，或者比這更慢的連接。你可能有也可能沒有安全的連接，特別是當(dāng)你通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò)時(shí)。

產(chǎn)品壽命可延長(zhǎng)至10年以上

嵌入式開發(fā)領(lǐng)域中的產(chǎn)品壽命差異很大。一些市場(chǎng)，如汽車，可以保持相同的硬件五到十年，而家用電器，它可以是原來(lái)的兩倍。但在消費(fèi)電子領(lǐng)域，產(chǎn)品的使用壽命更像是6到12個(gè)月，因此種類繁多。

電力并非總是有保障的

必須解決電力問題，特別是在客戶不是企業(yè)的消費(fèi)者服務(wù)提供商(CSP)的情況下。許多消費(fèi)類設(shè)備都使用電池供電，即使沒有，也不能保證設(shè)備所有者在任何特定時(shí)刻都不會(huì)拔下電源。你必須能夠處理可能具有間歇性電源的設(shè)備。

嵌入式Linux系統(tǒng)上更新了什么?

大多數(shù)嵌入式設(shè)備都是單用途設(shè)計(jì)，其構(gòu)造目的是為了更好地執(zhí)行一件事情。由于這種高度的專門化，Linux發(fā)行版通常是完全精簡(jiǎn)的。當(dāng)涉及到安全和其他維護(hù)更新時(shí)，以下是需要在嵌入式Linux設(shè)備上更新的基本組件：

• Board Support Package(BSP)：這通常由你使用的系統(tǒng)芯片制造商提供，它包含為設(shè)備中使用的目標(biāo)板提供基本Linux內(nèi)核支持的代碼庫(kù)。嵌入式開發(fā)人員通?？梢宰远x這些內(nèi)容，有時(shí)還需要更新。
• Bootloader ：這是設(shè)備通電后運(yùn)行的第一個(gè)組件。它初始化了主板并啟動(dòng)了Linux內(nèi)核。
• Linux Kernel：Linux發(fā)行版的核心，包括你想要運(yùn)行的應(yīng)用程序的任何專用模塊和特定驅(qū)動(dòng)程序。這通常是一個(gè)需要半定期更新的組件。
• 根文件系統(tǒng)：這是保持系統(tǒng)運(yùn)行的基本系統(tǒng)庫(kù)和其他實(shí)用程序和腳本所在的位置。這些文件中的大多數(shù)都需要更新和升級(jí)。
• 系統(tǒng)應(yīng)用程序和包：這是你的應(yīng)用程序所在的用戶區(qū)。在這里，你需要更新功能，偶爾修復(fù)bug。

傳統(tǒng)嵌入式發(fā)行版更新

更新嵌入式系統(tǒng)通常需要完全重建操作系統(tǒng)以保護(hù)設(shè)備。根據(jù)你使用的Linux發(fā)行版的不同，可以逐個(gè)文件、逐個(gè)包或以一層一層更可移植的方式手動(dòng)完成。一旦嵌入式開發(fā)人員添加了修復(fù)和升級(jí)，然后重新構(gòu)建并測(cè)試了操作系統(tǒng)，你就可以從空中傳送(OTA)設(shè)備更新系統(tǒng)將其部署回設(shè)備。

“重建整個(gè)操作系統(tǒng)”方法的一個(gè)大問題是，現(xiàn)在你可能有1000臺(tái)設(shè)備，其中許多設(shè)備都有定制的配置和定制的發(fā)行版，帶有精選的軟件包和模塊，甚至是偏離原始電路板設(shè)計(jì)的高度專業(yè)化的電路板支持軟件包。單獨(dú)或甚至在較小的設(shè)備組中更新所有這些是一個(gè)耗時(shí)且容易出錯(cuò)的過(guò)程。

用容器更新嵌入式系統(tǒng)

如果你可以將整個(gè)操作系統(tǒng)和系統(tǒng)想象為一組模塊化的容器化不可變構(gòu)建塊，你可以完全控制這些構(gòu)建塊，會(huì)怎么樣?使用容器，可以將系統(tǒng)粒度保持在第三方可以將組件作為完全工作單元交付的水平，如果操作正確，這些組件之間的相互依賴性將非常小。

一個(gè)完全容器化的系統(tǒng)包括以下容器：Linux內(nèi)核、任何中間件包以及用戶區(qū)。此級(jí)別的容器化為你提供了一個(gè)完全模塊化的系統(tǒng)，如果需要，可以跨數(shù)百萬(wàn)臺(tái)設(shè)備進(jìn)行更靈活和獨(dú)立的更新，這將大大提高嵌入式開發(fā)效率。