專利名稱：一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
目前通用Linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)使用，一般都通過(guò)引導(dǎo)程序，加載內(nèi)核，然后掛載根文件系統(tǒng)?；谶@種方式運(yùn)行的操作系統(tǒng)和運(yùn)行方式有兩種情況:
一種是操作系統(tǒng)直接安裝在磁盤上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)通過(guò)引導(dǎo)程序，引導(dǎo)啟動(dòng)磁盤上的內(nèi)核程序和掛載本地磁盤上的根文件系統(tǒng)，或是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)掛載NFS (網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))，啟動(dòng)操作系統(tǒng)和運(yùn)行程序?？勺x寫的操作系統(tǒng)，通過(guò)各種方法安裝或是寫入可讀寫的磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)上，設(shè)備上電后，通過(guò)引導(dǎo)程序直接啟動(dòng)磁盤上的內(nèi)核和根文件系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是文件系統(tǒng)啟動(dòng)后，系統(tǒng)是可寫入和修改的。存在著系統(tǒng)在被嚴(yán)重修改或是磁盤數(shù)據(jù)不一致的情況下，操作系統(tǒng)將無(wú)法啟動(dòng)和運(yùn)行起來(lái)的問(wèn)題，必須重新安裝系統(tǒng)才可以。另外，安裝在磁盤上的可讀寫操作系統(tǒng)，根文件系統(tǒng)因?yàn)榉磸?fù)讀寫容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致，關(guān)鍵數(shù)據(jù)容易被破壞，或是被黑客篡改，容易受到攻擊。存在一定的安全性和不穩(wěn)定的問(wèn)題。操作系統(tǒng)損壞后必須重新安裝系統(tǒng)和重新修改操作系統(tǒng)，重新安裝操作系統(tǒng)和更換修復(fù)系統(tǒng)需要各種設(shè)備支持，不方便操作。另一種是操作系統(tǒng)運(yùn)行在U盤或是光盤介質(zhì)上的live⑶或稱為liveUSB，該系統(tǒng)為只讀文件系統(tǒng)，該方式的文件系統(tǒng)為只讀文件系統(tǒng)，所有文件包和啟動(dòng)程序都在同一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)上，并且文件系統(tǒng)無(wú)法修改，一般作為操作系統(tǒng)的安裝系統(tǒng)和測(cè)試環(huán)境所使用。只讀文件系統(tǒng)，關(guān)機(jī)或是下電后，系統(tǒng)修改數(shù)據(jù)和用戶不保存，通常只能作為工具使用，無(wú)法滿足用戶自己添加程序和修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)的需求，只讀文件系統(tǒng)和IiveCD或是IiveUSB定制和制作比較困難，不方便工業(yè)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)和方法，用于Linux操作系統(tǒng)，既保證操作系統(tǒng)的安全性，又能方便用戶自行修改相關(guān)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，包括:計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包含內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)，存放有系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)文件、用戶數(shù)據(jù)文件，所述啟動(dòng)系統(tǒng)還包括可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中存放根文件系統(tǒng)文件。儲(chǔ)存的根文件系統(tǒng)為鏡像文件格式，本專利文件中稱作“根文件系統(tǒng)鏡像文件”。操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)將根文件系統(tǒng)鏡像文件聯(lián)合到計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)的臨時(shí)內(nèi)存文件系統(tǒng)，生成運(yùn)行時(shí)的根文件系統(tǒng)，本專利文件中稱作“運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)”。所述可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)可以采用計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用總線接口與計(jì)算機(jī)設(shè)備連接，也可以采用計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用接口外接線纜連接卡座的方式與計(jì)算機(jī)設(shè)備連接。根據(jù)本發(fā)明的操作系統(tǒng)啟動(dòng)方法，啟動(dòng)操作系統(tǒng)時(shí)，連接帶有根文件系統(tǒng)的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)設(shè)備系統(tǒng)上電，根據(jù)在計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部裝配的存儲(chǔ)介質(zhì)中的系統(tǒng)引導(dǎo)分區(qū)記錄，啟動(dòng)和裝載引導(dǎo)管理程序，啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序，加載可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)鏡像文件，啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序，從而啟動(dòng)整個(gè)操作系統(tǒng)。所述啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序包括:
加載系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模塊，配置基本運(yùn)行環(huán)境，掛載虛擬文件系統(tǒng)(sysfs)、臨時(shí)文件系統(tǒng)(proc)；
啟動(dòng)自定義腳本程序，識(shí)別外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)后，將所有存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一管理，然后檢測(cè)外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中是否存在指定名稱后綴的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件，找到指定的根文件系統(tǒng)鏡像文件后將該文件掛載指定目錄下；
加載另一種聯(lián)合文件系統(tǒng)模塊(AUFS)，通過(guò)聯(lián)合文件系統(tǒng)模塊將指定名稱后綴的只讀根文件系統(tǒng)鏡像根據(jù)配置策略文件解壓后和其他幾個(gè)臨時(shí)文件系統(tǒng)目錄，以及用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分區(qū)一起聯(lián)合成一個(gè)新的可讀寫根文件系統(tǒng)目錄，且作為新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)；
進(jìn)入系統(tǒng)命令切換到新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)目錄且運(yùn)行新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)所連接到只讀根文件系統(tǒng)的初始化程序。所述的啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序包括:
刪除系統(tǒng)啟動(dòng)初始化列表文件(inittab),自建初始化列表的初始化過(guò)程，掛載用戶應(yīng)用程序數(shù)據(jù)分區(qū)；
啟動(dòng)系統(tǒng)默認(rèn)的運(yùn)行級(jí)別和系統(tǒng)服務(wù)，以及系統(tǒng)各種啟動(dòng)任務(wù)；
系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境配置成功后，調(diào)用用戶應(yīng)用程序啟動(dòng)腳本，啟動(dòng)所有用戶程序數(shù)據(jù)分區(qū)的應(yīng)用程序，并且指定系統(tǒng)運(yùn)行修改的用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)需要修改的配置文件存放到用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分區(qū)上。本發(fā)明在計(jì)算機(jī)設(shè)備外連接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，作為操作系統(tǒng)的根文件系統(tǒng)鏡像文件的存儲(chǔ)介質(zhì)，將操作系統(tǒng)引導(dǎo)文件與根文件系統(tǒng)鏡像文件分別存儲(chǔ)在兩個(gè)不同存儲(chǔ)介質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)引導(dǎo)文件和根文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)完全分離，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)識(shí)別、掛載和加載可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)的鏡像文件，構(gòu)建新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)，既保證計(jì)算機(jī)設(shè)備操作系統(tǒng)的安全性，又能方便用戶自行修改相關(guān)數(shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明啟動(dòng)系統(tǒng)所應(yīng)用的操作系統(tǒng)的系統(tǒng)模塊圖。圖4是本發(fā)明的啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)方法中初始化內(nèi)存文件系統(tǒng)(Initrd.1mg)的鏡像文件制作的流程圖。圖5是本發(fā)明的啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)方法中啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序的流程圖。圖6是本發(fā)明的啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)方法中啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序的流程圖。圖7是本發(fā)明的啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行方法中根文件系統(tǒng)鏡像打包的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，包括具有內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)設(shè)備以及可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，將計(jì)算機(jī)設(shè)備操作系統(tǒng)中的根文件系統(tǒng)存放于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)識(shí)別、掛載和加載可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)。本發(fā)明的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，既保證操作系統(tǒng)的安全性，又能方便用戶自行修改相關(guān)數(shù)據(jù)。圖1是本發(fā)明一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。計(jì)算機(jī)設(shè)備101通過(guò)設(shè)備總線裝配有內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)102，例如通過(guò)SATA總線內(nèi)置掛載硬盤介質(zhì)用作數(shù)據(jù)存放點(diǎn)。計(jì)算機(jī)設(shè)備101通過(guò)通用總線接口外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)103，例如通過(guò)USB總線接口，連接閃存盤，存放根文件系統(tǒng)。而計(jì)算機(jī)設(shè)備101裝配的內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)102存放系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)程序以及用戶數(shù)據(jù)。圖2是本發(fā)明一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。計(jì)算機(jī)設(shè)備101通過(guò)通用接口和外接線纜方式，將可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)103的卡座204外掛綁定在計(jì)算機(jī)設(shè)備101上，可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)103通過(guò)卡座204插拔連接計(jì)算機(jī)設(shè)備101。外接的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，以比較小和靈活的方式通過(guò)通用傳輸總線，比如說(shuō)USB接口接入到計(jì)算機(jī)設(shè)備，計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)置的存儲(chǔ)介質(zhì)存放引導(dǎo)程序、內(nèi)核程序和用戶程序數(shù)據(jù)，即可支持存放在可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)的可插拔和可更換特性。可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件可根據(jù)配置策略文件生成和系統(tǒng)啟動(dòng)加載加解密處理，在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中，將只讀根文件系統(tǒng)作為聯(lián)合文件系統(tǒng)的一部分映射到新的操作系統(tǒng)根文件系統(tǒng)中，以一種臨時(shí)的內(nèi)存文件系統(tǒng)方式運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)可支持文件系統(tǒng)的讀寫，但不可修改系統(tǒng)分區(qū)和外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)據(jù)文件。同時(shí)在只讀根文件系統(tǒng)中定制的應(yīng)用程序啟動(dòng)后，提供具體應(yīng)用操作的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可將用戶數(shù)據(jù)和與系統(tǒng)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)存放到用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分區(qū)指定目錄中。
參照?qǐng)D3，本發(fā)明所述的操作系統(tǒng)由三部分組成:系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)區(qū)301，存放系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)文件；可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)根文件系統(tǒng)區(qū)302，保存可移動(dòng)和可更換的根文件系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)內(nèi)容；用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)303，可定義用戶程序或是用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)區(qū)301和所述用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)303設(shè)置于計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)，所述根文件系統(tǒng)區(qū)302設(shè)置于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)。這三個(gè)區(qū)域承擔(dān)著不同的功能和作用:
系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)分區(qū)301:
存放系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)文件，包括操作系統(tǒng)啟動(dòng)必須的引導(dǎo)裝載程序，Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核程序，原始初始化內(nèi)存文件系統(tǒng)(initrd.1mg)程序，要求內(nèi)核模塊、初始化內(nèi)存系統(tǒng)程序、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)存放的根文件系統(tǒng)分開。該區(qū)域存放的數(shù)據(jù)在啟動(dòng)后，以只讀形式存在，用戶程序不可修改該區(qū)域的文件數(shù)據(jù)，安全性高?？梢苿?dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)根文件系統(tǒng)區(qū)302:
該區(qū)域作為外接的可插拔的存儲(chǔ)區(qū)存在，存放了只讀文件系統(tǒng)鏡像文件和配置策略文件，只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件可采用高壓縮率算法壓縮的文件系統(tǒng)，它作為根文件系統(tǒng)的啟動(dòng)最關(guān)鍵部分?jǐn)?shù)據(jù)，該文件系統(tǒng)主要承擔(dān)了操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?qū)ν獍l(fā)布功能，設(shè)備發(fā)布出廠后，所有設(shè)備只需要改變?cè)撝蛔x文件系統(tǒng)鏡像文件和配置策略文件即可變更操作系統(tǒng)的版本以及發(fā)布新版本的應(yīng)用程序。而只讀文件系統(tǒng)鏡像文件和配置策略文件可承擔(dān)加密功能，使得操作系統(tǒng)文件穩(wěn)定、安全、可靠，變更快捷的功能特性。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)303:
存放用戶數(shù)據(jù)文件。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分區(qū)作為用戶應(yīng)用可選項(xiàng)，可定義存儲(chǔ)用戶程序或是用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的操作系統(tǒng)啟動(dòng)方法，操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，連接帶有根文件系統(tǒng)的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)到計(jì)算機(jī)設(shè)備，計(jì)算機(jī)設(shè)備系統(tǒng)上電，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)中的存儲(chǔ)文件，并加載可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)完成啟動(dòng)。具體地說(shuō)，系統(tǒng)根據(jù)在計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)中的系統(tǒng)引導(dǎo)分區(qū)記錄，啟動(dòng)和裝載引導(dǎo)管理程序，啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序，啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序，從而啟動(dòng)整個(gè)操作系統(tǒng)。
啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序，包括:加載內(nèi)核，啟動(dòng)臨時(shí)內(nèi)存文件系統(tǒng)，加載根文件鏡像文件，合并和生成運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)。引導(dǎo)管理程序從計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)中的系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)里面加載Linux操作系統(tǒng)可引導(dǎo)的、壓縮的內(nèi)核文件(vml inuz );內(nèi)核加載后期將初始化內(nèi)存文件系統(tǒng)(例如initrd.1mg)加載到內(nèi)存，形成一個(gè)臨時(shí)根文件系統(tǒng)，然后通過(guò)執(zhí)行原始初始化內(nèi)存文件系統(tǒng)中的初始化入口程序(init)程序啟動(dòng)和完成執(zhí)行外部可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的根文件系統(tǒng)鏡像文件的識(shí)別，掛載，文件系統(tǒng)合并以及生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)的啟動(dòng)程序。初始化內(nèi)存文件系統(tǒng)是Linux操作系統(tǒng)中一種常見的運(yùn)行在內(nèi)存中的內(nèi)存文件系統(tǒng)，以initrd.1mg文件形式存在，一個(gè)很小的映射，包含了最小化的文件系統(tǒng)和應(yīng)用功能，可采用Linux操作系統(tǒng)最常用命令和最簡(jiǎn)軟件工具包(busybox工具)進(jìn)行定制，但在Linux2.6內(nèi)核版本后各個(gè)Linux操作系統(tǒng)發(fā)行版本基本上都支持和采用此文件系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的啟動(dòng)初始化。為了支持外部可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的根文件系統(tǒng)鏡像文件的加載，合并臨時(shí)根文件系統(tǒng)，生產(chǎn)最后操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的根文件系統(tǒng)，需要對(duì)此內(nèi)存文件系統(tǒng)(initrd.1mg)進(jìn)行定制。Initrd.1mg文件系統(tǒng)鏡像文件制作,可采用現(xiàn)有Linux操作系統(tǒng)發(fā)布的initrd.1mg文件來(lái)定制，如圖4所示，定制方法如下:
S41:通過(guò)解壓工具和命令將發(fā)行版的initrd.1mg文件解壓。S42:增加自定義腳本使得在初始化掛載和識(shí)別硬盤分區(qū)前加載好外面存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)程序，保證外接存儲(chǔ)介質(zhì)的能夠識(shí)別和可驅(qū)動(dòng)起來(lái)；同時(shí)加載高壓縮算法的功能驅(qū)動(dòng)模塊和另一種聯(lián)合文件系統(tǒng)的功能驅(qū)動(dòng)模塊。S43:添加自定義配置啟動(dòng)策略的自動(dòng)化腳本:
I)腳本實(shí)現(xiàn)對(duì)外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的識(shí)別，將計(jì)算機(jī)終端的本地磁盤分區(qū)和外接可移動(dòng)存儲(chǔ)分區(qū)統(tǒng)一編碼管理。2)引入啟動(dòng)配直朿略文件，啟動(dòng)過(guò)程腳本根據(jù)啟動(dòng)配直朿略文件啟動(dòng)對(duì)外接磁盤分區(qū)上的指定的根文件系統(tǒng)鏡像文件自動(dòng)識(shí)別，識(shí)別采用配置選項(xiàng)形式定義，配置腳本功能可支持識(shí)別文件系統(tǒng)鏡像文件個(gè)數(shù)識(shí)別和錯(cuò)誤提示；文件系統(tǒng)加解密配置可進(jìn)行對(duì)只讀文件系統(tǒng)鏡像文件加解密處理；和進(jìn)行錯(cuò)誤提示；系統(tǒng)文件完整性安全檢查和功能提示。S44:增加自定義根文件系統(tǒng)掛載腳本程序。在內(nèi)存文件系統(tǒng)掛載起來(lái)后，配置基本運(yùn)行環(huán)境，建立暫時(shí)臨時(shí)文件系統(tǒng)(tmpfs),掛載虛擬文件系統(tǒng)(sysfs)、臨時(shí)文件系統(tǒng)(proc)。將外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)分區(qū)中的只讀文件系統(tǒng)掛載在一個(gè)聯(lián)合文件系統(tǒng)的最底層，臨時(shí)文件系統(tǒng)作為頂層，以及內(nèi)部裝配的用戶存儲(chǔ)區(qū)的分區(qū)作為用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)目錄，一起掛載合并到聯(lián)合文件系統(tǒng)上，構(gòu)建成一個(gè)全新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)。新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)變成讀寫系統(tǒng)，但是外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)上的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件內(nèi)容只做一個(gè)映射到全新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)，不會(huì)受文件系統(tǒng)的可讀寫影響。S45:系統(tǒng)環(huán)境時(shí)，直接運(yùn)行只讀文件系統(tǒng)所映射目錄下的初始化啟動(dòng)程序。
內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序主要用在加載外部可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的根鏡像文件以及生成運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)，如圖5所示，內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序啟動(dòng)的主要執(zhí)行過(guò)程如下:
S51:加載系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模塊，配置基本運(yùn)行環(huán)境，掛載虛擬文件系統(tǒng)(sysfs)、臨時(shí)文件系統(tǒng)(proc)。S52:啟動(dòng)自定義腳本程序，識(shí)別外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)后，將所有存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一管理，然后檢測(cè)外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中是否存在指定名稱后綴的文件系統(tǒng)鏡像，找到指定的文件系統(tǒng)鏡像后將該文件掛載指定目錄下。S53:加載另一種聯(lián)合文件系統(tǒng)模塊(AUFS)，通過(guò)聯(lián)合文件系統(tǒng)模塊將指定名稱后綴的只讀文件系統(tǒng)鏡像根據(jù)配置策略文件解壓后和其他幾個(gè)臨時(shí)文件系統(tǒng)目錄，以及用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分區(qū)合并一起聯(lián)合成一個(gè)新的可讀寫根文件系統(tǒng)目錄，且作為新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)，此時(shí)外接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的只讀文件系統(tǒng)內(nèi)容已經(jīng)完全映射到新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)中。S54:通過(guò)系統(tǒng)命令切換到新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)目錄且運(yùn)行新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)所映射到只讀根文件系統(tǒng)的初始化程序。
系統(tǒng)啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序后，啟動(dòng)運(yùn)彳丁時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序，從而啟動(dòng)操作系統(tǒng)服務(wù)和用戶程序。根據(jù)合并后的文件系統(tǒng)所定義的系統(tǒng)服務(wù)和系統(tǒng)配置，啟動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)和應(yīng)用程序軟件，完成桌面Linux操作系統(tǒng)的啟動(dòng)和應(yīng)用程序的全部啟動(dòng)。運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序啟動(dòng)操作系統(tǒng)服務(wù)和用戶程序過(guò)程:
在第一階段的內(nèi)存文件系統(tǒng)初始化程序啟動(dòng)過(guò)程中，掛載可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件和其他臨時(shí)文件系統(tǒng)后，進(jìn)入聯(lián)合文件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)只讀文件系統(tǒng)中新映射的目錄后，系統(tǒng)切換并且需要運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)的系統(tǒng)啟動(dòng)程序。在運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)啟動(dòng)程序中，可通過(guò)定制的啟動(dòng)腳本用來(lái)掛載用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的磁盤分區(qū)，并且啟動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)和桌面服務(wù)，完成應(yīng)用程序的所有啟動(dòng)任務(wù)。
Linux操作系統(tǒng)服務(wù)啟動(dòng)和應(yīng)用程序啟動(dòng)保持和原操作系統(tǒng)不變，但因?yàn)樵床僮飨到y(tǒng)的文件系統(tǒng)為可讀寫文件系統(tǒng)，所有操作系統(tǒng)目錄都打包進(jìn)入了只讀根文件系統(tǒng)鏡像包中，應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)讀寫將得到不到保存，如果應(yīng)用程序穩(wěn)定，可完全固化，則選擇和操作系統(tǒng)完成打包成只讀根文件系統(tǒng)鏡像包，可跳過(guò)下面步驟直接在系統(tǒng)配置服務(wù)完畢后啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù)。如果用戶程序應(yīng)用有可變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和支持持續(xù)升級(jí)，則進(jìn)入下面操作步驟，如圖6所示:
S61:刪除系統(tǒng)啟動(dòng)初始化列表文件(inittab),自建inittab初始化過(guò)程,掛載用戶應(yīng)用程序數(shù)據(jù)分區(qū)。該分區(qū)用作用戶應(yīng)用程序和定制程序的存儲(chǔ)和讀寫，用戶程序需要修改的系統(tǒng)配置文件和系統(tǒng)文件也存放在此分區(qū)中。S62:啟動(dòng)腳本掛載用戶應(yīng)用程序數(shù)據(jù)分區(qū)后，啟動(dòng)系統(tǒng)默認(rèn)的運(yùn)行級(jí)別和系統(tǒng)服務(wù)，以及系統(tǒng)各種啟動(dòng)任務(wù)。S63:系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境配置成功后，調(diào)用用戶應(yīng)用程序啟動(dòng)腳本，啟動(dòng)所有用戶程序數(shù)據(jù)分區(qū)的應(yīng)用程序，并且指定系統(tǒng)運(yùn)行修改的用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)需要修改的配置文件存放到用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分區(qū)上，保持系統(tǒng)重啟后系統(tǒng)配置能夠保持用戶配置和用戶數(shù)據(jù)不丟失掉。
本發(fā)明中，可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)鏡像文件通過(guò)自動(dòng)化打包拷貝到可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中?？梢苿?dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件是可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)操作系統(tǒng)運(yùn)行的核心部分，是一個(gè)包含了原始Linux操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序的高密度壓縮包。如圖7所示，可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件自動(dòng)化打包裝置實(shí)現(xiàn)過(guò)程:
S71:鏡像文件自動(dòng)化腳本啟動(dòng)運(yùn)行；
S72:讀取指定位置處的打包配置定向文件，根據(jù)重定向配置輸入處理原始操作系統(tǒng)和用戶程序數(shù)據(jù)，打包配置定向文件是提供給用戶自定義填寫的配置需求項(xiàng)，采用簡(jiǎn)單可視化腳本(例如python)窗體格式提供給用戶填寫；
573:根據(jù)打包配置定向文件，將原始操作系統(tǒng)根據(jù)配置定向文件的要求打包成多種類型選項(xiàng)文件，比如說(shuō)原始操作系統(tǒng)只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件的鏡像包(無(wú)需加入配置策略文件，在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程狀態(tài)保持和原始操作系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程和啟動(dòng)服務(wù)一致)或是配置策略文件加原始操作系統(tǒng)只讀文件系統(tǒng)的鏡像包或是配置策略文件外加多只讀文件系統(tǒng)定制的鏡像包(操作系統(tǒng)更加用戶需求拆分多個(gè)分區(qū)鏡像包)；
574:自動(dòng)化工具在只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件的鏡像包打包成功后，自動(dòng)檢測(cè)和提示用戶插入可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)；
575:查找到可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)插入后，掛載該存儲(chǔ)介質(zhì)，將鏡像包自動(dòng)拷貝到該可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中，提示用戶打包成功，拔出可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)。操作系統(tǒng)的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件可通過(guò)自動(dòng)化腳步進(jìn)行定制操作系統(tǒng)和配置用戶程序。外接的存儲(chǔ)介質(zhì)上的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件可通過(guò)定制裝置的配置策略文件靈活配置，自動(dòng)生成，更新后插入計(jì)算設(shè)備接口上即可。無(wú)需重新安裝操作系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的更新和版本的升級(jí)。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)和方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，包括:計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包含內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)，存放有系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)文件、用戶數(shù)據(jù)文件，其特征在于，所述啟動(dòng)系統(tǒng)還包括可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中存放根文件系統(tǒng)文件，所述根文件系統(tǒng)文件在操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)被加載到所述內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)中以完成操作系統(tǒng)的啟動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述根文件系統(tǒng)文件以鏡像文件格式存儲(chǔ)在可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)采用計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用總線接口與計(jì)算機(jī)設(shè)備連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)采用計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用接口外接線纜連接卡座的方式與計(jì)算機(jī)設(shè)備連接。
5.一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)啟動(dòng)方法，包括: 步驟一:帶有根文件系統(tǒng)文件的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)與計(jì)算機(jī)設(shè)備連接，計(jì)算機(jī)設(shè)備上電； 步驟二:啟動(dòng)計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)中的存儲(chǔ)文件，并加載可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)完成啟動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)啟動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟二包括: 根據(jù)在計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部存`儲(chǔ)介質(zhì)中的系統(tǒng)引導(dǎo)分區(qū)記錄，啟動(dòng)和裝載引導(dǎo)管理程序； 啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序； 啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)啟動(dòng)方法，其特征在于，所述啟動(dòng)內(nèi)存文件系統(tǒng)定制的初始化程序包括: 加載系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模塊，配置基本運(yùn)行環(huán)境，掛載虛擬文件系統(tǒng)(sysfs)、臨時(shí)文件系統(tǒng)(proc)； 啟動(dòng)自定義腳本程序，識(shí)別外接可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備后，將所有存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，檢測(cè)外接可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中是否存在指定后綴名稱的只讀根文件系統(tǒng)鏡像文件，找到指定的根文件系統(tǒng)鏡像文件后將該文件掛載指定目錄下； 加載另一種聯(lián)合文件系統(tǒng)模塊(AUFS)，通過(guò)聯(lián)合文件系統(tǒng)模塊將指定后綴名稱的只讀根文件系統(tǒng)鏡像根據(jù)配置策略文件解壓后和其他幾個(gè)臨時(shí)文件系統(tǒng)目錄，以及用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分區(qū)一起聯(lián)合成一個(gè)新的可讀寫根文件系統(tǒng)目錄，且作為新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)； 命令切換進(jìn)入系統(tǒng)到新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)目錄，且運(yùn)行新的運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)所連接到只讀根文件系統(tǒng)的初始化程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)啟動(dòng)方法，其特征在于，所述啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)根文件系統(tǒng)定制的初始化程序包括: 刪除系統(tǒng)啟動(dòng)初始化列表文件(inittab)，自建初始化列表初始化過(guò)程，掛載用戶應(yīng)用程序數(shù)據(jù)分區(qū)； 啟動(dòng)系統(tǒng)默認(rèn)的運(yùn)行級(jí)別和系統(tǒng)服務(wù)，以及系統(tǒng)各種啟動(dòng)任務(wù)； 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境配置成功后，調(diào)用用戶應(yīng)用程序啟動(dòng)腳本，啟動(dòng)所有用戶程序數(shù)據(jù)分區(qū)的應(yīng)用程序，并且指定系統(tǒng)運(yùn)行修改的用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)需要修改的配置文件存放到用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分 區(qū)上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備具有內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)，存放有操作系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)文件、用戶數(shù)據(jù)文件，所述啟動(dòng)系統(tǒng)還包括可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，存放有根文件系統(tǒng)鏡像文件。本發(fā)明還提供所述操作系統(tǒng)的啟動(dòng)方法，操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，連接可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)設(shè)備根據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)中的系統(tǒng)引導(dǎo)分區(qū)記錄，啟動(dòng)和裝載引導(dǎo)管理程序，加載可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的根文件系統(tǒng)鏡像文件。本發(fā)明通過(guò)將根文件系統(tǒng)鏡像文件存放在外接的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中，既保證操作系統(tǒng)的安全性，又能方便用戶自行修改相關(guān)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G06F9/445GK103106091SQ20131004451
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者吳耀福, 金文波 申請(qǐng)人:深圳市開立科技有限公司