一、简介：工业场景下"升级"为何成了硬骨头？
国产替代加速：飞腾芯片+实时Linux已在变电站、矿用皮带机、地铁信号系统批量部署，生命周期≥10年，必然经历多次功能迭代与安全修复。
传统升级痛点：
人工拔U盘，矿山巷道100km，维护车往返1天；
包体1.8G，4G工业卡月流量30G，费用爆表；
升级断电变砖，无自动回滚，SIL证书面临撤回。
掌握"加密+增量+回滚"策略=让国产设备"边运行边升级"，0砖0中断，满足《GB/T 25000.51-2016》与《IEC 62443-3-3》安全要求，提升客户复购率30%+。
二、核心概念：6个关键词先搞懂
| 关键词 | 一句话 | 飞腾平台关注点 |
|---|---|---|
| OTA | Over-The-Air，远程升级 | 4G/5G工业CPE+北斗短报文备用链路 |
| A/B双分区 | 双rootfs，切换即回滚 | U-Boot2022已支持A/B，需打开CONFIG_AB_OPTIONS |
| 增量包 | 只发二进制diff，体积降80% | bsdiff/bspatch，ARM64原生加速 |
| 加密签名 | AES-256-CBC + RSA-2048-PSS | 使用国密SM4/SM2亦可，OpenSSL1.1.1k已内置 |
| 掉电保护 | 升级中掉电→下次自动回滚 | 依靠U-Boot bootcount + bootlimit |
| 实时约束 | 升级线程优先级<控制线程 | 避免抢占实时任务，调度策略SCHED_IDLE |
三、环境准备：10分钟搭好"飞腾升级实验室"
1. 硬件
飞腾FT-2000/4 工业板卡（2.2GHz，4核）×1
工业级eMMC 16GB（支持≥2分区）
4G模块EC20（移远）或5G RM500Q，用于OTA通道
调试串口（UART0）→USB转TTL线
2. 软件
| 组件 | 版本 | 获取方式 |
|---|---|---|
| 实时内核 | linux-5.15.71-rt53 | 飞腾官方仓库 |
| U-Boot | 2022.04 + ft2004补丁 | 同仓库 |
| Buildroot | 2022.02 | 生成根文件系统 |
| 升级工具 | swupdate 2022.05 | 开源，已适配ARM64 |
| 国密SDK | GmSSL 3.0 | GitHub |
3. 一键编译A/B双分区镜像（可复制）
#!/bin/bash # build_ab_image.sh set -e BUILDROOT_DEFCONFIG=ft2004_ab_defconfig # 1. 编译Buildroot A分区 make -C buildroot O=output/a ${BUILDROOT_DEFCONFIG} make -C buildroot O=output/a # 2. 编译Buildroot B分区（配置相同） make -C buildroot O=output/b ${BUILDROOT_DEFCONFIG} make -C buildroot O=output/b # 3. 打包成swupdate镜像 cat > sw-description <<EOF software = { version = "1.2.0"; hardware-compatibility = "ft2004"; images: ( { filename = "rootfs-a.img"; device = "/dev/mmcblk0p2"; compressed = true; sha256 = "$$(sha256sum output/a/images/rootfs.tar.xz | cut -d' ' -f1)"; }, { filename = "rootfs-b.img"; device = "/dev/mmcblk0p3"; compressed = true; sha256 = "$$(sha256sum output/b/images/rootfs.tar.xz | cut -d' ' -f1)"; } ); } EOF swupdate-pack -s sw-description -o ab_swu.img输出：ab_swu.img约180MB（全镜像），后续做增量可降到18MB。
四、应用场景（300字示例）
某西部煤矿井下皮带运输系统，全长12km，共160台飞腾FT-1500A节点，实时Linux控制皮带速度、跑偏与急停。巷道无光纤，仅靠4G cat.1中继。原有人工升级需停井、断电、拆防爆箱，单台耗时45分钟；全系统轮巡需3名工程师×5天，且存在误操作导致皮带误停风险。采用本文升级策略后：
控制中心下发增量包（仅18MB），4G夜闲时传输，单节点<3分钟；
A/B分区切换，零中断，皮带保持运行；
升级失败自动回滚，SIL2安全记录无污点；
160台设备2晚完成，节省人力70%，每年少停井6次，增产煤炭3.2万吨。
五、实际案例与步骤：30分钟跑通“加密+增量+回滚”
5.1 生成增量包（bsdiff）
# 旧镜像：rootfs-old.img，新镜像：rootfs-new.img bsdiff rootfs-old.img rootfs-new.img delta.bspatch # 签名 openssl dgst -sha256 -sign private.pem -out delta.sig delta.bspatch # 打包swu cat > sw-description-delta <<EOF software = { version = "1.2.1"; hardware-compatibility = "ft2004"; images: ( { filename = "delta.bspatch"; device = "/dev/mmcblk0p2"; compressed = true; signature = "$$(openssl dgst -sha256 delta.bspatch | cut -d' ' -f1)"; sign-file = "delta.sig"; } ); } EOF swupdate-pack -s sw-description-delta -o delta_swu.img # 仅18MB5.2 服务端下发（Python脚本，可集成SCADA）
# upload.py import requests, hashlib, os url = "http://10.0.1.100:8080/swupdate" file = "delta_swu.img" md5 = hashlib.md5(open(file,'rb').read()).hexdigest() files = {'file': (os.path.basename(file), open(file,'rb'))} data = {'version':'1.2.1','md5':md5,'install':'yes'} r = requests.post(url, files=files, data=data) print(r.status_code, r.text)5.3 设备端接收与安装（swupdate）
# /etc/swupdate/swupdate.cfg globals : { postupdatecmd = "/usr/bin/boot-select switch"; bootcount = 3; bootlimit = 3; }; identify : { hardware = "ft2004"; version = "1.2.0"; }; suricatta : { uuid = "fc4c9a30-7532-4e62-9e7c-03e6c3f3b1f2"; vendor = "mine-pit"; server = "10.0.1.100:8080"; };执行升级：
swupdate -i delta_swu.img -e "stable,main"过程日志：
INFO : SHA256 verified INFO : Applying delta.bspatch to /dev/mmcblk0p2 INFO : Patch ok, 2048s blocks INFO : Running post-update INFO : Switching to partition A INFO : Reset boot-count5.4 回滚触发（bootcount 机制）
# /etc/fw_env.config /dev/mmcblk0boot0 0x400000 0x20000 # 升级成功后清除计数 fw_setenv bootcount 0 # 若3次启动失败→自动切换 fw_setenv bootlimit 3 fw_setenv bootcmd "run bootcount_check; run boot_a_or_b"六、常见问题与解答（FAQ）
| 问题 | 现象 | 解决 |
|---|---|---|
| bsdiff 内存不足 | >1GB 包体 OOM | 改用 imgdiff 或分块 delta |
| swupdate 报“signature verify failed” | 公钥未烧录 | 在 dtb 添加rsa,public-key = &pk_rsa>;并烧 eFuse |
| 4G 信号弱，下发中断 | 升级 80% 掉线 | 支持断点续传：HTTP Range + 本地临时文件校验 |
| A/B 分区空间不足 | 双镜像 180MB×2 > eMMC | 采用 squashfs-lzo，压缩率 50%；或改用差分 in-place |
| 升级后实时任务抖动变大 | 新内核 HZ 值不同 | 保持CONFIG_HZ_1000+CONFIG_PREEMPT_RT配置一致 |
七、实践建议与最佳实践
流量配额
增量包 <10% 原镜像，矿井 4G 月包 5GB 可覆盖 200 台。灰度发布
先 10 台→观察 24h→全量，支持按设备 UUID 白名单。断电保护
UPS 续航 5 min 足够写完镜像；无 UPS 时靠 bootcount 回滚。国密改造
替换 openssl 为 GmSSL，单条命令：gmssl sm4 -encrypt -in delta.bspatch -out delta.sm4审计追踪
所有升级日志→syslog→rsyslog→集中存储，保存≥3 年，满足安监检查。一键回滚按钮
Web 控制台提供“立即回滚”，5 秒切换分区，司机室远程可操作。
八、总结：一张脑图带走全部要点
飞腾实时Linux升级策略 ├─ 加密：RSA/SM2 签名 + AES/SM4 加密 ├─ 增量：bsdiff 80% 体积↓ ├─ A/B分区：U-Boot bootcount 自动回滚 ├─ 通道：4G/5G + 断点续传 └─ 合规：SIL2 审计日志 + 国密可选升级不是“锦上添花”，而是工业国产芯全生命周期的“燃料”。
把本文脚本 push 到你的 GitLab，下次客户审厂，只需打开浏览器——5 分钟展示加密传输、增量大小、回滚录像，国产飞腾+实时 Linux 的“自主可控”将立刻从口号变成可量化的证据！祝你升级顺利，系统永不停机。
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