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OTA概述

大家好，我是一個軟件升級包。這幾天呢，我將會進行一次神奇的網絡之旅，從開發者的電腦中，一直跑到終端嵌入式設備中。

大家都把我的這個旅游過程叫做 OTA，也就是在線升級。

那么啥叫 OTA 呢?全稱是：Over the Air Technology，其實就是通過網絡來把一個新的軟件包從服務器上下載下來，更新到設備上。

首先有一個問題：為什么叫軟件升級包，而不叫固件升級包呢?

其實在本質上，固件也是屬于軟件，大家都是用代碼寫出來的嘛!

雖然這兩個說法很近似，但是有一部分小伙伴還是在狹義上對它們進行了一些區分。

既然如此，我們也就暫且把它倆進行一下區別：

• 固件：是指一些沒有文件系統的嵌入式設備中，把 Flash 分成不同的功能分區。可執行程序需要放在某個固定的起始位置，才能被 bootloader 進行啟動。
• 軟件：是指具有文件系統的嵌入式設備，可執行程序直接放在文件系統中。當設備啟動之后，操作系統會啟動文件系統中的可執行程序。

沒有文件系統的嵌入式設備：

帶有文件系統的設備:

我知道以上這樣的區分方式不是很嚴謹，但是誰又說得清楚嚴謹的定義是什么呢?

暫且先這么來區分，只要不影響對文章的理解就可以了!

一個嵌入式設備在進行軟件升級的時候，從宏觀的角度看，可以分為2 個階段：

1. 下載升級包;
2. 解壓升級包，寫入 flash 或文件系統;

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

下面是一個完整的過程，讓您先睹為快!

上傳升級包

為了便于描述，我們來假設一個場景：運行在設備中的軟件一共有 3 個文件：

1. main 文件：可執行程序;
2. config.ini：配置文件;
3. mylib.so：一個動態庫文件，里面包含一個算法，被 main 文件調用;

目前呢，設備中運行的版本是 V1.0，現在開發人員對 mylib.so 庫中的算法進行了優化，升級為 V2.0 版本，現在需要把這個新版本升級到嵌入式設備中。

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器中。

有一點提醒一下：很多云平臺都會把應用服務器和文件服務器進行區分。當然，如果僅僅是測試的話，它倆可以在同一臺物理服務器上共存。

比如：亞馬遜的 AWS 平臺，就是把升級包上傳到 S3 服務器中。

現在要對 V2.0 版本的程序進行打包了，在這里，除了 main、config.ini、mylib.so 這 3 個文件之外，我們還把另一個腳本文件 upgrade.sh 也放進打包文件中。

這個文件的作用暫且不說，到后面會為您揭曉答案。

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

上傳升級包描述文件

現在，V2.0 版本的升級包已經上傳到文件服務器中了，是否現在就可以命令嵌入設備去下載、升級了呢?

我們知道，在一個物聯網系統中，一般都是存在著很多個終端設備的。

這些設備可能處于正在運行狀態、也可能處于斷電狀態，而且咱們也不能假設所有的設備都在同一個時間點進行升級。

再而且，一個設備進行升級之后，就變成了最新的 V2.0 版本，那么這個設備就應該有能力知道服務器上的最新版本是 V2.0 版本，這樣它就不需要升級了。

因此，還需要一個新的文件來描述文件服務器中的 V2.0 版本的升級包，就叫它：升級包描述文件 app_desc.json，它的內容是 json 格式的字符串：

version 字段描述了文件服務器上升級包的版本，這樣的話，設備就可以知道到服務器中的最新版本。

url 字段描述了升級包的下載地址，設備如果發現自己的版本低于 version 字段中的版本，就可以從這個地址下載新的升級包。

md5 字段描述了服務器中最新升級包的指紋信息，當設備把服務器上的升級包下載之后，需要計算一下升級包的 MD5 值，然后與這里的 md5 字段進行比較，如果相同的話，說明下載的升級包沒有問題，沒有被惡意的家伙掉包。

了解了升級包描述文件 app_desc.json 的作用之后，這個文件就被上傳到應用服務器中了。

下載升級包描述文件

此時，作為升級包的我，已經靜靜的躺在文件服務器中了，我的兄弟升級包描述文件 app_desc.json 呢，也在應用服務器中準備就緒了，現在就等著嵌入式設備開始升級。

萬事俱備，只欠東風了!應該說只欠一個觸發嵌入式設備進行升級的動作了!

那么，應該在什么時候?由誰?來告訴設備：你正在運行的軟件太舊了，服務器上現在有最新的版本，你去升級一下吧!

這個問題的答案就是：八仙過海，各顯神通了!

比如：

亞馬遜的 AWS 平臺，是通過在云平臺中部署一個 job，來通知每一個需要升級的設備;

也可以通過一個手機 APP，向某一個嵌入式設備主動發起一個指令：嘿，老兄，請升級一下你的軟件;

當終端設備收到升級命令之后，第一步就是下載升級包描述信息。

下載之后，解析這個 json 格式的文本內容，提取出 version 信息之后，與當前正在運行的軟件版本進行比較。

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

如果當前運行的版本已經是最新的了，那就到此結束!

下載升級包

到了下載升級包的過程就簡單了，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：檢查下載的升級包是否正確!

還記得升級包描述文件中的 md5 字段嗎?那就是我的指紋信息。

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

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