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    • 专利摘要:
    本發明實施例公開了一種系統啟動引導處理方法，本發明實施例還提供相應的裝置。本發明通過從反及閘快閃記憶體中讀取環境變數，當該環境變數有不可糾正錯誤時，連續讀取環境變數直至預設閾值，當讀取的預設閾值次數的環境變數仍存在不可糾正錯誤時，讀取該環境變數的備份變數，並根據該備份變數恢復損壞的環境變數；通過上述方式，本發明能夠在確認環境變數損壞的情況下，啟用備份變數，並使用該備份變數恢復損壞的環境變數，使系統能正常啟動，極大地提高了系統可靠性，提高了用戶體驗度。
    公开号:TW201310457A
    申请号:TW100137593
    申请日:2011-10-17
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Tao Zhou
    申请人:Mstar Semiconductor Inc；
    IPC主号:G06F11-00
    专利说明:
    系統啟動引導處理方法及裝置
    本發明是有關於電腦技術領域，且特別是有關於一種系統啟動引導處理方法以及相對應的裝置。
    在很多Linux嵌入式系統中，在初始化軟硬體系統並引導Linux內核時，都需要一個引導裝置來引導Linux作業系統，進而Linux作業系統能正常啟動。它所用到的一些系統基本參數，稱為環境變數，比如網路的IP位址，系統的分區設置，記憶體的設置參數，內核的引導參數等等，都被保存到一個區域。環境變數被保存在反及閘快閃記憶體(NAND Flash Memory)上的一個特定區域中，該區域以塊為單位，系統開機時，引導裝置會從NAND Flash記憶體上讀出整個環境變數並存放於記憶體，之後便只在記憶體中訪問環境變數。如果環境變數有更新，可以將這種更新同步到NAND Flash記憶體上。
    相對於NOR Flash記憶體，NAND Flash記憶體以其訪問速度快、容量大、單位容量的成本低廉等特點，在嵌入式領域越來越廣泛地被用作存放資料的載體。雖然NAND Flash記憶體有容量和成本上的優勢，但其存在固有的缺陷，即可靠性相對較差。因此，當存放在NAND Flash記憶體內特定區域的環境變數存在不可糾正的錯誤或損壞時，系統無法正常啟動。
    環境變數是否為錯誤或已經被損壞直接關係到系統能否正常啟動，因此當其存在錯誤或已經被損壞時，會大大影響用戶體驗度。所以環境變數非常重要，而如此重要的資料其儲存的可靠性卻比較差。這是亟待解決的問題。
    本發明主要解決的技術問題是提供一種系統啟動引導處理方法及裝置，能夠極大地提高系統可靠性，使得在讀取環境變數出錯時仍然能正常讀取，進而不影響系統的正常開機。
    為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：一種系統啟動引導處理方法，包括：從反及閘快閃記憶體中讀取系統啟動引導用環境變數；判斷所述環境變數是否有不可糾正錯誤並累計所述不可糾正錯誤的連續累計次數；如果不可糾正錯誤的連續累計次數達到預設閾值，則讀取所述環境變數的備份變數，其中，該備份變數為環境變數的備份；以及根據所述備份變數恢復損壞的環境變數。
    本發明還提供與上述方法對應的裝置：一種系統啟動引導處理的裝置，包括：第一讀取模組，用於從NAND Flash記憶體中讀取系統啟動引導用環境變數；第一判斷模組，用於判斷所述環境變數是否有不可糾正錯誤；累計模組，當所述第一判斷模組判斷出環境變數有不可糾正錯誤時，累計所述不可糾正錯誤的連續累計次數；第二讀取模組，當所述累計模組累計的不可糾正錯誤的連續累計次數達到預設閾值時，讀取所述環境變數的備份變數，其中，該備份變數為環境變數的備份；恢復模組，用於根據第二讀取模組讀取的備份變數恢復損壞的環境變數。
    本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明針對環境變數在NAND Flash記憶體中易損壞的情況，採取了應對措施，比如多次讀取環境變數時都出現不可糾正錯誤才確定該環境變數出現不可糾正的錯誤，當確定環境變數出現不可糾正錯誤時，讀取備份變數，並根據備份變數恢復損壞的環境變數，進而能引導系統正常啟動，並且極大提高了系統可靠性，提高了用戶體驗度。
    為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
    參閱圖1，本發明系統啟動引導處理方法的實施例包括：101、從反及閘快閃記憶體(NAND Flash Memory)中讀取系統啟動引導用環境變數；Linux嵌入式設備在開機時，設備CPU在NAND Flash記憶體中讀取系統啟動必需的環境變數。由於NAND Flash記憶體儲存資料的可靠性較差，讀取資料時有出錯的可能，所以通常每個頁面(page)的資料會附加一個錯誤檢查和糾正(ECC，Error Checking and Correcting)校驗碼。一般而言，對於少量的比特錯誤，即可糾正錯誤，ECC校驗碼可以糾正；而大量的比特錯誤，即不可糾正錯誤，ECC校驗碼無法糾正，但是可以報錯。
    102、判斷環境變數是否有不可糾正錯誤；CPU在NAND Flash記憶體中讀取系統啟動必需的環境變數後，判斷該環境變數是否有不可糾正錯誤，即是否有大量的比特錯誤。
    103、判斷環境變數是否有可糾正錯誤；如果在步驟102中判斷出環境變數沒有不可糾正錯誤，則再判斷該環境變數是否有可糾正錯誤，即是否有少量的比特錯誤；如果有，則執行步驟104，如果沒有，則根據讀取的環境變數啟動系統。
    104、重新將環境變數寫入至NAND Flash記憶體中；如果在步驟103中判斷出環境變數有可糾正錯誤，則將該環境變數所在的記憶體塊擦除，並且將正確無誤的環境變數重新寫一遍；因為可糾正錯誤雖然通過ECC校驗碼可以糾正，資料的完整性沒有破壞，但是也說明了NAND Flash記憶體中存放的資料已經有損壞了，如果不及時處理，可能會發展成不可糾正錯誤，進而使系統無法正常開機。
    105、判斷是否達到不可糾正錯誤的連續累計次數的預設閾值；當讀取一次環境變數發現有不可糾正錯誤時，有可能是真的資料損壞，也有可能只是某些偶然因素導致一次讀取錯誤，而NAND Flash記憶體中儲存的資料並沒有損壞，為了避免後一種情況的干擾，一次讀取失敗不認為資料被損壞了，而是反複多讀取幾次，並且每次讀取都判斷讀取的環境變數是否有不可糾正錯誤，如果連續讀取幾次的環境變數都有不可糾正錯誤，才會認為NAND Flash記憶體中儲存的資料損壞了；所以，在本地預先設置一個閾值，例如可以是連續讀取3次的環境變數都有不可糾正錯誤，或者連續讀取5次的環境變數都有不可糾正錯誤等等。在步驟102中判斷出環境變數有不可糾正錯誤時，繼續讀取NAND Flash記憶體中儲存的環境變數並判斷是否有不可糾正錯誤並累計該不可糾正錯誤的連續累計次數，直至該不可糾正錯誤的連續累計次數達到預設閾值，只有當連續讀取幾次都失敗的情況下，才認為NAND Flash記憶體中儲存的資料損壞了。
    106、讀取失敗；如前述，如果連續讀取幾次都失敗了，即連續讀取閾值次的環境變數都有不可糾正錯誤，則確認NAND Flash記憶體中儲存的環境變數損壞了；
    107、保存出錯的環境變數；當確認NAND Flash記憶體中儲存的資料已經損壞時，將出錯的環境變數保存到NAND Flash記憶體中的一個特定區域，這大大方便了後續的調試，可以使調試者清楚環境變數是如何被破壞的，進而可以採取相對應的措施，避免下次再次被破壞。
    108、判斷備份是否可用；本發明實施例中，在NAND Flash記憶體中保存至少2份環境變數資料，以使得當一份環境變數損壞時，可以啟用該環境變數的備份變數；當如步驟106所述確認環境變數損壞時，需要啟用備份變數，首先判斷備份變數是否可用。
    109、讀取備份變數；如果在步驟108中判斷出備份變數可用時，讀取備份變數，然後執行步驟110。
    110、用備份變數恢復損壞的環境變數；讀取備份變數後，用備份變數恢復損壞的環境變數，進而確保系統能正常啟動。
    111、讀取默認環境變數；如果在步驟108中判斷出備份變數不可用時，啟用最後一道防線，即使用默認環境變數；默認環境變數是寫在Mboot(系統啟動引導軟體)的源代碼中的，設定默認環境變數的預設值為可開機的配置，這樣，就算備份變數也被損壞或者NAND Flash記憶體中沒有儲存環境變數時，使用默認環境變數，系統也能正常開機運行；因為默認環境變數是寫在Mboot的源代碼中的，它是無法更新的，所以它缺乏靈活性，使用默認環境變數是最後一道防線，可以確保正常開機，相比完全無法開機，大大提高了用戶體驗度。
    進一步地，因為NAND Flash記憶體的物理特性，在對環境變數進行更新時，需要先擦除老的儲存塊，再寫入新的環境變數，如果在更新過程中，突然斷電，會導致環境變數的不完整更新，進而使下一次開機時有可能出現無法引導作業系統內核的情況，使系統無法正常啟動；為解決這一問題，可以在NAND Flash記憶體中儲存兩份內容相同，互為備份的環境變數，一份為每次開機需要讀取的環境變數，另一份為該環境變數的備份變數，該備份變數即為上述步驟109中讀取的備份變數；並且，在更新環境變數時，需要對兩份環境變數依次更新，所以，即使在更新過程中發生斷電情況，最多只會損壞一份環境變數，而另外一份環境變數是完整的，這樣就不會下一次的影響正常開機，並且可以使用完整的環境變數來恢復損壞的環境變數；具體地：當對環境變數進行更新時，先擦除該環境變數所在的記憶體塊，並寫入新環境變數；再擦除該環境變數的備份變數所在的記憶體塊，並寫入所述新環境變數的備份變數。
    進一步地，因為NAND Flash記憶體的硬體特性，NAND Flash記憶體在出廠時，某些記憶體塊就可能是損壞的，而在使用過程中，某些好的記憶體塊也會變成損壞的記憶體塊；因此，如果環境變數所在的記憶體塊是損壞的記憶體塊，會導致環境變數損壞或者無法儲存。所以，在實際給環境變數分配記憶體塊時，至少分配2個記憶體塊，具體塊數根據需要靈活調整，此處不做限制；具體地，對損壞了的記憶體塊的處理及環境變數的寫入流程請參閱圖2：201、獲取備份變數所用記憶體塊；當第一次寫入環境變數時，首先獲取備份變數所用記憶體塊。
    202、判斷是否為好的記憶體塊；判斷備份變數所用記憶體塊是否為未損壞的塊，如果不是，執行步驟203，如果是，執行步驟204。
    203、獲取下一個記憶體塊；如果步驟202中判斷出備份變數所用記憶體塊是損壞了的記憶體塊，則獲取下一個記憶體塊，直至檢查到未損壞的記憶體塊。
    204、記憶體塊擦除；如果步驟202中判斷出備份變數所用記憶體塊是未損壞的記憶體塊，則對該記憶體塊進行擦除處理。
    205、寫備份變數；在擦除塊後，將備份變數寫入該記憶體塊。
    206、獲取環境變數所用記憶體塊；獲取環境變數所用記憶體塊是否是損壞的記憶體塊。
    207、是否為好的記憶體塊；判斷環境變數所用塊是否為好的記憶體塊，即是否未損壞，如果不是，執行步驟208，如果是，執行步驟209。
    208、獲取下一個記憶體塊；如果步驟207中判斷出環境變數所用記憶體塊是損壞了的記憶體塊，則檢查下一個記憶體塊，直至檢查到好的記憶體塊。
    209、記憶體塊擦除；如果步驟207中判斷出環境變數所用記憶體塊是好的記憶體塊，則對該記憶體塊進行擦除處理。
    210、寫環境變數；在擦除記憶體塊後，將環境變數寫入該記憶體塊。
    步驟201至210中，是先檢查備份變數所用記憶體塊，寫備份變數，然後再檢查環境變數所用記憶體塊，寫環境變數的，也可以先執行206至210的步驟，再執行201至205的步驟，即先檢查環境變數所用記憶體塊，寫環境變數，然後再檢查備份變數所用記憶體塊，寫備份變數；此處不做限制。
    在本實施例中，提供了一套方案用於處理系統的啟動引導，提升了環境變數儲存的可靠性，能夠應對各種意外，甚至在環境變數被破壞後也能確保系統正常開機；本實施例中提供的方案包括：當出現可修復的錯誤時，重新寫入環境變數；增加重試機制應對環境變數讀取錯誤；出錯時保留錯誤環境變數方便調試；利用環境變數的默認設置確保系統碰到最糟糕的情況也能正常開機；考慮NAND Flash記憶體壞塊而做出容量預留；針對掉電而做出雙備份保護等等；與傳統的環境變數簡單存放方式相比，本實施例中提供的方案可以極大地提高系統可靠性，使環境變數的操作能應對各種異常情況，不容易損壞，即使萬一被損壞也不會影響系統的正常開機。
    請參閱圖3，本發明系統啟動引導處理的裝置的實施例包括：第一讀取模組301，用於從NAND Flash記憶體中讀取系統啟動引導用環境變數；第一判斷模組302，用於判斷第一讀取模組301讀取的環境變數是否有不可糾正錯誤；累計模組303，當第一判斷模組302判斷出環境變數有不可糾正錯誤時，繼續讀取環境變數直至預設閾值；第二讀取模組304，當累計模組303累計的不可糾正錯誤的連續累計次數達到預設閾值時，讀取該環境變數的備份變數，其中，該備份變數為第一讀取模組301讀取的環境變數的備份；恢復模組305，用於根據第二讀取模組304讀取的備份變數恢復損壞的環境變數。
    進一步地，本實施例中的裝置還包括：第二判斷模組306，用於當第一判斷模組302判斷出第一讀取模組301讀取的環境變數沒有不可糾正錯誤時，再判斷第一讀取模組301讀取的環境變數是否有可糾正錯誤；環境變數寫入模組307，用於當第二判斷模組306判斷出第一讀取模組301讀取的環境變數有可糾正錯誤時，重新寫入環境變數。
    進一步地，本實施例中的裝置還包括：保存模組308，用於當累計模組303讀取到預定閾值的環境變數仍存在不可糾正錯誤時，保存該環境變數。
    進一步地，本實施例中的裝置還包括：檢查模組309，用於檢查備份變數是否可用；第四讀取模組310，用於當檢查模組309檢查出備份變數不可用時，讀取默認環境變數。
    進一步地，本實施例中的裝置還包括：第一擦除模組，用於當對環境變數進行更新時，擦除環境變數所在的記憶體塊；第一寫入模組，用於寫入新環境變數；第二擦除模組，用於擦除上述環境變數的備份變數所在的記憶體塊；第二寫入模組，用於寫入新環境變數的備份變數。
    進一步地，本實施例中的裝置還包括：第一檢查模組，用於當第一次寫入環境變數時，先檢查環境變數的備份變數所用記憶體塊是否是損壞的記憶體塊，如果該備份變數所用記憶體塊是損壞的記憶體塊，則檢查下一個記憶體塊，直至檢查到未損壞的記憶體塊；備份變數寫入模組，用於當第一檢查模組檢查出備份變數所用記憶體塊未損壞時，則將該備份變數所用記憶體塊擦除，並寫入備份變數；第二檢查模組，用於檢查環境變數所用記憶體塊是否是損壞的記憶體塊，如果該環境變數所用記憶體塊是損壞的記憶體塊，則檢查下一個記憶體塊，直至檢查到未損壞的記憶體塊；環境變數寫入模組，如果當第二檢查單元檢查出環境變數所用記憶體塊未損壞，則將環境變數所用記憶體塊擦除，並寫入環境變數。
    在本實施例中，提供了一套方案用於處理系統的啟動引導，提升了環境變數儲存的可靠性，能夠應對各種意外，甚至在環境變數被破壞後也能確保系統正常開機；本實施例中提供的方案包括：當出現可修復的錯誤時，重新寫入環境變數；增加重試機制應對環境變數讀取錯誤；出錯時保留錯誤環境變數方便調試；利用環境變數的默認設置確保系統碰到最糟糕的情況也能正常開機；考慮NAND Flash記憶體壞塊而做出容量預留；針對掉電而做出雙備份保護等等；與傳統的環境變數簡單存放方式相比，本實施例中提供的方案可以極大地提高系統可靠性，使環境變數的操作能應對各種異常情況，不容易損壞，即使萬一被損壞也不會影響系統的正常開機。
    綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    301．．．第一讀取模組
    302．．．第一判斷模組
    303．．．累計模組
    304．．．第二讀取模組
    305．．．恢復模組
    306．．．第二判斷模組
    307．．．環境變數寫入模組
    308．．．保存模組
    309．．．檢查模組
    310．．．第四讀取模組
    第1圖是本發明系統啟動引導處理方法的實施例的資料流程圖；
    第2圖是本發明系統啟動引導處理方法的實施例中壞塊的處理及環境變數的寫入流程的資料流程圖；
    第3圖是本發明系統啟動引導處理的裝置的邏輯結構示意圖；
    第4圖是本發明系統啟動引導處理的裝置的另一邏輯結構示意圖。
    101~111．．．各個步驟
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種系統啟動引導處理方法，包括：從反及閘快閃記憶體中讀取系統啟動引導用環境變數；判斷所述環境變數是否有不可糾正錯誤並累計所述不可糾正錯誤的連續累計次數；如果不可糾正錯誤的連續累計次數達到預設閾值，則讀取所述環境變數的備份變數，所述備份變數為所述環境變數的備份；以及根據所述備份變數恢復損壞的環境變數。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述判斷所述環境變數是否有不可糾正錯誤的步驟之後還包括：如果所述環境變數沒有不可糾正錯誤，則再判斷是否有可糾正錯誤；如果有可糾正錯誤，則重新將環境變數寫入至反及閘快閃記憶體中。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述讀取所述環境變數的備份變數的步驟之前還包括：檢查所述備份變數是否可用；如果所述備份變數可用，則執行讀取所述環境變數的備份變數的步驟。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中所述檢查備份變數是否可用的步驟之後還包括：如果所述備份變數不可用，則讀取默認環境變數。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中讀取所述環境變數的備份變數的步驟之前還包括：保存所述環境變數。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：當對所述環境變數進行更新時，擦除所述環境變數所在的反及閘快閃記憶體中的記憶體塊；將新環境變數寫入擦除的記憶體塊；擦除所述環境變數的備份變數所在的反及閘快閃記憶體中的記憶體塊；將所述新環境變數的備份變數寫入擦除的記憶體塊。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：當將所述環境變數第一次寫入反及閘快閃記憶體時，檢查所述備份變數所用記憶體塊是否是損壞的記憶體塊；如果所述備份變數所用記憶體塊是損壞的記憶體塊，則檢查下一個記憶體塊，直至檢查到未損壞的記憶體塊；如果所述備份變數所用記憶體塊未損壞，則將所述備份變數所用記憶體塊擦除，並寫入所述備份變數；檢查所述環境變數所用記憶體塊是否是損壞的記憶體塊；如果所述環境變數所用記憶體塊是損壞的記憶體塊，則檢查下一個記憶體塊，直至檢查到未損壞的記憶體塊；如果所述環境變數所用記憶體塊未損壞，則將所述環境變數所用記憶體塊擦除，並寫入所述環境變數。
    [8] 一種系統啟動引導處理裝置，包括：第一讀取模組，用於從反及閘快閃記憶體中讀取系統啟動引導用環境變數；第一判斷模組，用於判斷所述環境變數是否有不可糾正錯誤；累計模組，當所述第一判斷模組判斷出環境變數有不可糾正錯誤時，累計所述不可糾正錯誤的連續累計次數；第二讀取模組，當所述累計模組累計的不可糾正錯誤的連續累計次數達到預設閾值時，讀取所述環境變數的備份變數，所述備份變數為所述環境變數的備份；以及恢復模組，用於根據第二讀取模組讀取的備份變數恢復損壞的環境變數。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述的裝置，還包括：第二判斷模組，用於當所述第一判斷模組判斷出第一讀取模組讀取的環境變數沒有不可糾正錯誤時，再判斷第一讀取模組讀取的環境變數是否有可糾正錯誤；環境變數寫入模組，用於當第二判斷模組判斷出第一讀取模組讀取的環境變數有可糾正錯誤時，重新寫入環境變數。
    [10] 如申請專利範圍第8項所述的裝置，還包括：檢查模組，用於檢查所述備份變數是否可用；第四讀取模組，用於當檢查模組檢查出所述備份變數不可用時，讀取默認環境變數。
    [11] 如申請專利範圍第8項所述的裝置，還包括：保存模組，用於當第二讀取模組讀取到預定閾值的所述環境變數仍存在不可糾正錯誤時，保存所述環境變數。
    [12] 如申請專利範圍第8項所述的裝置，還包括：第一擦除模組，用於當對所述環境變數進行更新時，擦除所述環境變數所在的反及閘快閃記憶體中的記憶體塊；第一寫入模組，用於將新環境變數寫入擦除的記憶體塊；第二擦除模組，用於擦除所述環境變數的備份變數所在的反及閘快閃記憶體中的記憶體塊；第二寫入模組，用於將所述新環境變數的備份變數寫入擦除的記憶體塊。
    [13] 如申請專利範圍第8項所述的裝置，還包括：第一檢查模組，用於當將環境變數第一次寫入反及閘快閃記憶體時，檢查所述備份變數所用記憶體塊是否是損壞的記憶體塊，如果所述備份變數所用記憶體塊是損壞的記憶體塊，則檢查下一個記憶體塊，直至檢查到未損壞的記憶體塊；備份變數寫入模組，用於當第一檢查模組檢查出所述備份變數所用記憶體塊未損壞時，則將所述備份變數所用記憶體塊擦除，並寫入所述備份變數；第二檢查模組，用於檢查所述環境變數所用記憶體塊是否是損壞的記憶體塊，如果所述環境變數所用記憶體塊是損壞的記憶體塊，則檢查下一個記憶體塊，直至檢查到未損壞的記憶體塊；環境變數寫入模組，如果當第二檢查單元檢查出所述環境變數所用記憶體塊未損壞，則將所述記憶體塊擦除，並寫入所述環境變數。
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