嵌入式设备差分升级方案讨论

如题，嵌入式设备，比如通信模组等，往往在使用中需要固件升级，但当设备已经部署出去后，再想通过工厂烧录的方式进行升级时不太现实的，一般采用FOTA升级，但当固件size太大的时候，使用蜂窝网进行升级会消耗过多的流量，产生较大资费。就算不考虑流量，下载大文件所需的电量、连续大流量下载的信号质量问题等，都会对FOTA升级提出考验。所以，对FOTA升级进行优化，产生了差分FOTA升级。

差分FOTA升级需要这些条件：1.合适的差分算法，比如hdiff，包括差分程序diff和打补丁程序patch。在嵌入式设备上应用的话，patch程序要嵌入在BootLoader中。2.足够的ROM空间，需要留出足够的ROM空间来放置差分包，以及备份区域（如果需要支持断电恢复）。

设计差分FOTA升级程序的思路如下：在PC端进行差分包的制作，对新老版本的固件进行差分即可。然后把差分包下载到设备的空闲ROM空间，在设备端，需要在BootLoader里嵌入打补丁过程，在升级的时候，BootLoader程序利用差分包和原固件进行打补丁，生成新的固件。到这里都很直观，很简单。但是，先考虑空间问题，一般来说ram空间会很小，新生成的固件不能完全先写在ram空间里，但也不能擦除旧固件的区域来保存新固件，因为在打补丁的过程中可能随时需要原固件的任何部分，无法预测。所以当ram空间不够的时候，新生成的固件是没法儿保存的，这样的方式不可行。当ram空间足够的时候，当新的固件生成完成后，擦除旧固件进行新固件保存，如果此时断电，则新固件在重启之后会消失，旧固件也已经被擦除，则设备变砖，这样的升级方式也是不可接受的，必须支持断电恢复，则必须对内容进行备份。任何时候，“旧固件和差分包”，“新固件”，必须有一个完整保存在rom中，才能支持断电恢复。对于嵌入式设备来说，一般ROM空间和固件大小是差不多的，并不会留出固件size几倍的空间，所以要达到备份目的，必须减小备份size，那就只有一个办法，固件进行分区，分成几个小代码区，分别进行升级，至于分成多少块，就看ROM空闲区域，以及差分包大小，来进行权衡。

对于代码分区，有两种方式，要么是不涉及固件生成过程的分区，即固定分区，比如2M的固件，强行平均分成10份，每次差分时，对每份分别差分，分别打补丁。这种方式的优点是逻辑简单，缺点是新老固件对应块的相关性会变差，导致差分包增大，有时会增大到无法应用的程度。第二种方式是逻辑分区，这就涉及固件生成过程了。逻辑分区的目的是提高新老固件对应块的相关性，逻辑分区又分为两种方式，一是LD文件生成的分区，对于cpu不可见。二是分成多个独立的bin文件，这种情况应该只适合于多核的情况，没有研究。