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TWI777664B - 嵌入式系統的開機方法 - Google Patents

嵌入式系統的開機方法 Download PDF

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TWI777664B TW110125457A TW110125457A TWI777664B TW I777664 B TWI777664 B TW I777664B TW 110125457 A TW110125457 A TW 110125457A TW 110125457 A TW110125457 A TW 110125457A TW I777664 B TWI777664 B TW I777664B
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Abstract

一種嵌入式系統的開機方法包含：每一基板管理控制器自對應的一非揮發性記憶體依序讀取一開機映像檔及一作業系統映像檔，以依序執行一開機程序及一作業系統；當其中一個該基板管理控制器執行該作業系統失敗時，藉由兩個網路卡的通訊取得另一個該非揮發性記憶所儲存的該作業系統映像檔，以更新對應的該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該作業系統映像檔，以成功執行該作業系統。

Description

嵌入式系統的開機方法
本發明是有關於一種嵌入式系統的開機方法，特別是指一種能夠修復作業系統映像檔錯誤的嵌入式系統的開機方法。
嵌入式系統一般指非PC系統，有電腦功能但又不稱之為電腦的設備或器材。它是以應用為中心，軟硬件可增減，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。現有的嵌入式系統(如嵌入式儲存系統)包含兩個主板、兩個基板管理控制器(Baseboard management controller，BMC)、及四個非揮發性記憶體。該兩個基板管理控制器分別設置在該兩個主板上，其中該兩個非揮發性記憶體設置在其中一個該主板上，且其中另外該兩個非揮發性記憶體設置在其中另一個該主板上。在同一個該主板上的該基板管理控制器電連接同一個該主板上的該兩個非揮發性記憶體。每一該非揮發性記憶體儲存一開機映像檔、一作業系統映像檔、一檔案系統映像檔、及一應用程式映像檔。
該兩個主板上的該等基板管理控制器及該等非揮發性記憶體互為一備援設備，且當其中一個該基板管理控制器在執行開機程序中發生異常時，該基板管理控制器會從所電連接的另一個該非揮發性記憶體再次載入該開機映像檔、該作業系統映像檔、該檔案系統映像檔、及該應用程式映像檔，以確保能夠正常執行開機程序，進而成功載入作業系統。換句話說，現有的嵌入式系統共需要四個該非揮發性記憶體，以確保正確執行開機程序，因此，是否存在其他的開機方法而達到同樣效果的系統可靠性與強固性，便成為一個待解決的問題。
因此，本發明的目的，即在提供一種能夠修復作業系統映像檔錯誤且使用數量較少的非揮發性記憶體的嵌入式系統的開機方法。
於是，本發明提供一種嵌入式系統的開機方法，適用於一嵌入式系統，例如是一嵌入式儲存系統。該嵌入式系統包含分別設置在兩個主板且互為備援裝置的兩個基板管理控制器、兩個非揮發性記憶體、及兩個網路卡。每一該非揮發性記憶體儲存一開機映像檔及一作業系統映像檔。該嵌入式系統的開機方法包含步驟(a)~(d)。
於步驟(a)，當該嵌入式系統被啟動時，每一該基板管理控制器自對應的該非揮發性記憶體讀取該開機映像檔，以執行一開機程序。
於步驟(b)，當每一該基板管理控制器在執行該開機程序後，自對應的該非揮發性記憶體讀取該作業系統映像檔，以執行一作業系統。
於步驟(c)，當設置在其中一個該主板上的該基板管理控制器讀取該作業系統映像檔失敗或執行該作業系統失敗時，通知對應的該網路卡，使得該網路卡經由與設置在另一個該主板上的該網路卡通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔。
於步驟(d)，當該基板管理控制器獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該作業系統映像檔，以執行該作業系統。
在一些實施態樣中，其中，在步驟(a)中，每一該開機映像檔包含支援預啟動執行環境(Preboot eXecution Environment，PXE)機制，在步驟(c)中，每一該網路卡藉由該PXE機制取得設置在另一個該主板上的該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔。
在一些實施態樣中，其中，在步驟(a)中，每一該開機映像檔是對應一啟動程式(Bootloader)，在步驟(b)中，每一該作業系統映像檔是對應一Linux核心(Kernel)程式。
在一些實施態樣中，每一該非揮發性記憶體還儲存一檔案系統映像檔，其中，該嵌入式系統的開機方法還包含步驟(e)~ (g)。
於步驟(e)，當每一該基板管理控制器在執行該作業系統後，自對應的該非揮發性記憶體讀取該檔案系統映像檔，以執行一檔案系統(File system)。
於步驟(f)，當設置在其中一個該主板上的該基板管理控制器讀取該檔案系統映像檔失敗或執行該檔案系統失敗時，通知對應的該網路卡，使得該網路卡經由與設置在另一個該主板上的該網路卡通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該檔案系統映像檔。
於步驟(g)，當該基板管理控制器獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該檔案系統映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體的該檔案系統映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該檔案系統映像檔，以執行該檔案系統。
在一些實施態樣中，每一該非揮發性記憶體還儲存一應用程式映像檔，其中，該嵌入式系統的開機方法還包含步驟(h)~ (j)。
於步驟(h)，當每一該基板管理控制器在執行該檔案系統後，自對應的該非揮發性記憶體讀取該應用程式映像檔，以執行至少一應用程式。
於步驟(i)，當設置在其中一個該主板上的該基板管理控制器讀取該應用程式映像檔失敗或執行該至少一應用程式失敗時，通知對應的該網路卡，使得該網路卡經由與設置在另一個該主板上的該網路卡通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該應用程式映像檔。
於步驟(j)，當該基板管理控制器獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該應用程式映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體的該應用程式映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該應用程式映像檔，以執行該至少一應用程式。
在另一些實施態樣中，其中，該嵌入式系統不具有任何一基本輸入輸出系統(BIOS)。
本發明的功效在於：藉由每一該基板管理控制器在執行該開機程序後，且發現讀取該作業系統映像檔失敗或執行該作業系統失敗時，藉由該兩個網路卡取得另一個該非揮發性記憶所儲存的該作業系統映像檔，以在不重新開機的情況下，更新對應的該非揮發性記憶體，且直接載入該作業系統映像檔，以執行該作業系統。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明嵌入式系統的開機方法之一實施例，適用於一嵌入式系統100。該嵌入式系統100包含分別設置在兩個主板11、21且互為備援裝置的兩個基板管理控制器13、23、兩個非揮發性記憶體12、22、及兩個網路卡14、24。設置在同一個該主板11(或21)上的該基板管理控制器13(或23)電連接對應的該非揮發性記憶體12(或22)及該網路卡14(或24)。每一該非揮發性記憶體12、22儲存一開機映像檔、一作業系統映像檔、一檔案系統映像檔、及一應用程式映像檔。在本實施例中，每一該開機映像檔是對應一啟動程式(Bootloader)，每一該作業系統映像檔是對應一Linux核心(Kernel)程式。另外要特別強調的是：該嵌入式系統不具有任何一基本輸入輸出系統(BIOS)。該嵌入式系統的開機方法包含步驟S1~S10。
於步驟S1，當該嵌入式系統100被啟動時，每一該基板管理控制器13、23自對應的該非揮發性記憶體12(或22)讀取該開機映像檔，以執行一開機程序，進而初始化對應的該基板管理控制器13、23。每一該開機映像檔包含支援預啟動執行環境(Preboot eXecution Environment，PXE)機制。接著，執行步驟S2。
於步驟S2，當每一該基板管理控制器13、23在執行該開機程序後，自對應的該非揮發性記憶體12(或22)讀取該作業系統映像檔，以執行一作業系統。接著，執行步驟S3。
於步驟S3，當設置在其中一個該主板11(或21)上的該基板管理控制器13(或23)讀取該作業系統映像檔失敗或執行該作業系統失敗時，通知對應的該網路卡14(或24)，使得該網路卡14(或24)藉由該PXE機制經由與設置在另一個該主板21(或11)上的該網路卡24(或14)通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體22(或12)的該作業系統映像檔。更詳細地說，支援PXE機制的每一該網路卡14、24在該開機程序中被成功初始化之後，就能夠以現有的協定(Protocol)保持監控對方有無發出請求(Request)訊息，而知悉何時需要提供該作業系統映像檔。此外，該基板管理控制器13(或23)與對應的該網路卡14(或24)之間例如是以RGMII匯流排傳收資料，而該兩個網路卡14、24之間例如是以SGMII匯流排傳收資料。接著，執行步驟S4。而另一方面，當每一該基板管理控制器13、23執行該作業系統成功之後，則執行步驟S5。
於步驟S4，當該基板管理控制器13(或23)獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體22(或12)的該作業系統映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體12(或22)的該作業系統映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該作業系統映像檔，以執行該作業系統。接著，執行步驟S5。
於步驟S5，當每一該基板管理控制器13、23在執行該作業系統後，自對應的該非揮發性記憶體12(或22)讀取該檔案系統映像檔，以執行一檔案系統(File system)。接著，執行步驟S6。
於步驟S6，當設置在其中一個該主板11(或21)上的該基板管理控制器13(或23)讀取該檔案系統映像檔失敗或執行該檔案系統失敗時，通知對應的該網路卡14(或24)，使得該網路卡14(或24)藉由該PXE機制經由與設置在另一個該主板21(或11)上的該網路卡24(或14)通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體22(或12)的該檔案系統映像檔。接著，執行步驟S7。而另一方面，當每一該基板管理控制器13、23執行該檔案系統成功之後，則執行步驟S8。
於步驟S7，當該基板管理控制器13(或23)獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體22(或12)的該檔案系統映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體12(或22)的該檔案系統映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該檔案系統映像檔，以執行該檔案系統。接著，執行步驟S8。
於步驟S8，當每一該基板管理控制器13、23在執行該檔案系統後，自對應的該非揮發性記憶體12(或22)讀取該應用程式映像檔，以執行至少一應用程式。接著，執行步驟S9。
於步驟S9，當設置在其中一個該主板11(或21)上的該基板管理控制器13(或23)讀取該應用程式映像檔失敗或執行該至少一應用程式失敗時，通知對應的該網路卡14(或24)，使得該網路卡14(或24)藉由該PXE機制經由與設置在另一個該主板21(或11)上的該網路卡24(或14)通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體22(或12)的該應用程式映像檔。接著，執行步驟S10。
於步驟S10，當該基板管理控制器13(或23)獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體22(或12)的該應用程式映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體12(或22)的該應用程式映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該應用程式映像檔，以執行該至少一應用程式。
要特別補充說明的是：每一該基板管理控制器13、23除了讀取該開機映像檔以執行該開機程序、讀取該作業系統映像檔以執行該作業系統、及讀取該應用程式映像檔以執行該至少一應用程式之外，還會啟動對應的該主板11、21上的其他元件(如另外一個系統單晶片(SOC))，及執行該嵌入式控制系統100的環境監控，如讀取溫度感測器的數值、及偵測與控制風扇轉速等等的功能。此外，該至少一應用程式例如是包含一高可靠性(HA)程式以決定該兩主板11、12之其中哪一者作為一主控者(Active)且其中另一者作為一備援者(Backup)、一系統監測(System monitor)程式以讀取整個環境溫度並確認系統是否有問題，且該主控者將取得的狀態定時傳送到該備援者、及一介面程式以提供該另一個系統單晶片一個溝通介面。該另外一個系統單晶片藉由該溝通介面所傳送的指令(如REST command)例如能夠查詢狀態及控制燈號等功能。因此，該兩個主板11、21具有相互備援(Redundancy)的關係，也就是說，當該兩個主板11、21或該兩個基板管理控制器13、23之其中一者故障或失效時，還有存活的其中另一者可以正常運作。該兩個主板11、21或該兩個基板管理控制器13、23基本上是互相獨立運作，但保持互通訊息並儲存最新的狀態資料，以便在其中一者故障或失效時，由正常運作的其中另一者來接替，而達到備援的目的。
綜上所述，藉由每一該基板管理控制器13、23在發現讀取該作業系統映像檔失敗或執行該作業系統失敗時、或讀取該檔案系統映像檔失敗或執行該檔案系統失敗、或讀取該應用程式映像檔失敗或執行該至少一應用程式失敗時，藉由該兩個網路卡14、24以PXE機制取得另一個該非揮發性記憶所儲存的該作業系統映像檔、或該檔案系統映像檔、或該應用程式映像檔，以在不重新開機的情況下，更新對應的該非揮發性記憶體12(或22)，且直接載入該作業系統映像檔、或該檔案系統映像檔、或該應用程式映像檔，而能成功執行該作業系統、該檔案系統、及每一該應用程式。因此，相較於習知技術不但同樣能夠修復該作業系統映像檔的錯誤，還能夠修復該檔案系統映像檔及該應用程式映像檔，且使用數量較少的兩個非揮發性記憶體，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
100:嵌入式系統 11、21:主板 12、22:非揮發性記憶體 13、23:基板管理控制器 14、24:網路卡 S1~S10:步驟
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一方塊圖，說明本發明嵌入式系統的開機方法所適用的一嵌入式系統；及 圖2是一流程圖，說明本發明嵌入式系統的開機方法的一實施例。
S1~S10:步驟

Claims (5)

  1. 一種嵌入式系統的開機方法，適用於一嵌入式系統，該嵌入式系統包含分別設置在兩個主板且互為備援裝置的兩個基板管理控制器、兩個非揮發性記憶體、及兩個網路卡，每一該非揮發性記憶體儲存一開機映像檔及一作業系統映像檔，該嵌入式系統的開機方法包含：(a)當該嵌入式系統被啟動時，每一該基板管理控制器自對應的該非揮發性記憶體讀取該開機映像檔，以執行一開機程序，每一該開機映像檔包含支援預啟動執行環境(Preboot eXecution Environment，PXE)機制；(b)當每一該基板管理控制器在執行該開機程序後，自對應的該非揮發性記憶體讀取該作業系統映像檔，以執行一作業系統；(c)當設置在其中一個該主板上的該基板管理控制器讀取該作業系統映像檔失敗或執行該作業系統失敗時，通知對應的該網路卡，使得該網路卡經由與設置在另一個該主板上的該網路卡通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔，每一該網路卡是藉由該PXE機制取得設置在另一個該主板上的該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔；及(d)當該基板管理控制器獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體的該作業系統映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該作業系統映像檔，以執行該作業系統。
  2. 如請求項1所述的嵌入式系統的開機方法，其中，在步驟(a)中，每一該開機映像檔是對應一啟動程式(Bootloader)，在步驟(b)中，每一該作業系統映像檔是對應一Linux核心(Kernel)程式。
  3. 如請求項2所述的嵌入式系統的開機方法，每一該非揮發性記憶體還儲存一檔案系統映像檔，其中，該嵌入式系統的開機方法還包含：(e)當每一該基板管理控制器在執行該作業系統後，自對應的該非揮發性記憶體讀取該檔案系統映像檔，以執行一檔案系統(File system)；(f)當設置在其中一個該主板上的該基板管理控制器讀取該檔案系統映像檔失敗或執行該檔案系統失敗時，通知對應的該網路卡，使得該網路卡經由與設置在另一個該主板上的該網路卡通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該檔案系統映像檔；及(g)當該基板管理控制器獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該檔案系統映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體的該檔案系統映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該檔案系統映像檔，以執行該檔案系統。
  4. 如請求項3所述的嵌入式系統的開機方法，每一該非揮發性記憶體還儲存一應用程式映像檔，其中，該嵌入式系統的開機方法還包含：(h)當每一該基板管理控制器在執行該檔案系統後，自對應的該非揮發性記憶體讀取該應用程式映像檔，以執 行至少一應用程式；(i)當設置在其中一個該主板上的該基板管理控制器讀取該應用程式映像檔失敗或執行該至少一應用程式失敗時，通知對應的該網路卡，使得該網路卡經由與設置在另一個該主板上的該網路卡通訊，以取得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該應用程式映像檔；及(j)當該基板管理控制器獲得儲存在另一個該非揮發性記憶體的該應用程式映像檔後，更新對應的該非揮發性記憶體的該應用程式映像檔，且在不重新開機的情況下，直接載入該應用程式映像檔，以執行該至少一應用程式。
  5. 如請求項1所述的嵌入式系統的開機方法，該嵌入式系統不具有任何一基本輸入輸出系統(BIOS)。
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