在工業(yè)生產(chǎn)中，固件燒寫是確保產(chǎn)品正常運行的關鍵環(huán)節(jié)。本文通過一個實際案例，揭示了Linux系統(tǒng)下因文件寫入異步性導致的固件燒寫不完全問題。

客戶案例

客戶產(chǎn)線上批量生產(chǎn)時，用SD卡進行固件燒寫，燒寫完成后蜂鳴器提示，產(chǎn)線工人聽到蜂鳴器鳴叫后就直接斷電重啟，進入測試環(huán)節(jié)，結(jié)果在測試中發(fā)現(xiàn)有部分產(chǎn)品啟動就出現(xiàn)異常?？蛻粲媒鈮悍绞綗龑懴到y(tǒng)固件，解壓命令執(zhí)行完后，再運行一個二進制可執(zhí)行程序，然后鳴叫蜂鳴器。乍一看邏輯非常正確，沒有任何問題。

可問題卻較高概率出現(xiàn)，問題出在哪里呢？

后來經(jīng)過反復排查，發(fā)現(xiàn)客戶解壓腳本里的可執(zhí)行程序里面還有二次解壓操作，而且用system()調(diào)用了Linux的Shell命令。

System()調(diào)用Shell命令會生成一個新的子進程，這樣蜂鳴器鳴叫和二次解壓分別在不同進程中，兩者沒有同步，解壓完成和蜂鳴器鳴叫沒有必然的先后順序。按照蜂鳴器鳴叫就斷電重啟，這樣就不可避免的出現(xiàn)了解壓尚未完成就被斷電的情況，從而引起文件燒寫不完全，系統(tǒng)啟動異常。下面圍繞該問題，對Linux文件系統(tǒng)寫文件操作進行一些說明。

原理說明

由于Linux系統(tǒng)存在頁高速緩存，對寫入的內(nèi)容起到了緩存作用，用戶的寫操作實際上會被延遲。當頁高速緩存中的數(shù)據(jù)比后臺存儲的數(shù)據(jù)新的時候，這些數(shù)據(jù)就被稱作臟數(shù)據(jù)。發(fā)生以下三種情況時，臟頁才會被寫回磁盤：

當空閑內(nèi)存低于一個特定的閾值時，內(nèi)核必須將臟頁寫回磁盤以釋放內(nèi)存。當臟頁在內(nèi)存中駐留時間超過一個特定的閾值時，內(nèi)核必須將超時的臟頁寫回磁盤，以確保臟頁不會無限期地駐留在內(nèi)存中。當用戶進程調(diào)用 sync()?和 fsync()?系統(tǒng)調(diào)用時，內(nèi)核會按照要求執(zhí)行回寫操作。

應對方案

如果更新腳本在解壓命令后沒有sync指令，或者程序更新代碼在執(zhí)行解壓或者寫操作后沒有調(diào)用fsync()函數(shù)執(zhí)行寫操作，Linux系統(tǒng)就會按照默認機制來實現(xiàn)寫操作；如果沒有達到如上前2個條件，發(fā)生了斷電操作，則會導致寫入數(shù)據(jù)不完整。

在程序更新腳本里，解壓后必須執(zhí)行sync指令完成寫入同步，或者應用程序代碼在寫操作后調(diào)用fsync()函數(shù)完成寫同步操作，確保數(shù)據(jù)寫入存儲器。

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