OTA更新系统(一)

OTA（Over-The-Air）更新对于物联网（IoT）系统非常重要，在整个物联网系统中，各个设备的控制方式、编程语言、配置文件往往有着十分巨大的区别。本文旨在探索出一种高可用性、低耦合性的物联网升级结构。

这篇文章为系列第一篇，旨在介绍整个架构系统

一、更新包设计

由于各个设备（模块）之间的差异较大，我们需要一种特殊的打包方式，在保留文件各方面关系与属性的情况下对整个文件夹进行传输；同时，为了保证能方便地读取更新包的各类信息，例如版本号、包名、前后启动等方式，我们需要将文件格式进行一定程度的规范修改。

1.更新包

在打包方式方面，我们选择了tar这一文件归档类型。相比于其他的压缩类型，tar类型的压缩率不高，但是其能完整保留所归档文件的属性，例如Linux文件的权限等。

2.打包方式

开发者可通过提供的Python脚本进行打包，假设脚本为pack.py

1	python3 pack.py FOLDER

也可以手工进行tar打包

3.上传包

开发者可通过提供的Python脚本进行上传,假设脚本为update.py

1	python3 update.py ***.tar -c config.json

config.json文件如下:

{
    "host":"127.0.0.1:8888",
    "localPath":"/home/code801/test",
    "name":"test",
    "branch":"release",
    "version":"1.0.0"
}

开发者也可以通过PUT方式向服务器提交更新包

Body部分采用form-data，key是file，Value是本地文件，即可上传更新包

上传之后，服务器会对上传的文件进行归档处理（计算MD5值，并放入文件服务器中），并更新数据库

更新otafiles表，加入对应名称，版本号，分支的文件

二、整体设计

1、OTA服务器

服务器分为三大系统，分别是API系统、文件服务器系统、数据库

（1）API系统

API地址	方法	参数	返回值	说明
`/test`	GET	无	- `status:200`	服务器是否联通
`/maxVersion`	GET	- `package` - `branch`	- `status:200` - `version:`	获取该包的分支的最大版本
`/currentVersion`	GET	- `package` - `branch`	- `status:200` - `version:`	获取场景中该包的分支的当前版本
`/getVersion`	GET	- `package` - `branch` - `version`	- `status:200` - `content:`(`json`格式)	获取特定包、特点分支、特定版本的更新包的MD5值
`/updateVersion`	GET	- `package` - `branch` - `version`	- `status:200`	通知服务器，场景中的该包的分支已更新到指定版本
`/upload`	PUT	如上文上传包章节	如上文上传包章节	开发者上传更新包

（2）文件服务系统

- OTA
    - test
        - 81dc9bdb52d04dc20036dbd8313ed055
        - 188c104ee21e74a248d283ea86e2d252
    - update
        - 90ef339152a66aedbcd168122af460bd
        - 5d0bd39db20922e24d74a889ebe953d1

（3）数据库

数据库分为三张表

一张表package，记录当前OTA服务器维护的所有包以及所有分支，以及当前设备上的版本号

字段：

字段名	值	说明
id	INT	序号
package	VARCHAR	包名
branch	VARCHAR	分支名
version	VARCHAR	当前场景中的版本号

一张表otafiles，记录OTA服务器上的所有文件，以及MD5值

字段：

字段名	值	说明
id	INT	序号
package	VARCHAR	包名
branch	VARCHAR	分支名
version	VARCHAR	版本号
content	VARCHAR	该包该分支该版本号的更新包的MD5值 (可根据该MD5值去文件服务器下检索更新包)

一张表device，用于记录场景内的所有接受更新的设备的IP

字段：

字段名	值	说明
id	INT	序号
name	VARCHAR	设备名
ip	VARCHAR	IP地址

2、开发端

开发者可通过提供的Python脚本进行打包，假设脚本为pack.py

1	python3 pack.py FOLDER

也可以手工进行tar打包

开发者可通过提供的Python脚本进行上传,假设脚本为update.py

1	python3 update.py ***.tar -c config.json

config.json文件如下:

{
    "host":"127.0.0.1:8888",
    "name":"test",
    "branch":"release",
    "version":"1.0.0"
}

开发者也可以通过PUT方式向服务器提交更新包

Body部分采用form-data，key是file，Value是本地文件，即可上传更新包

上传之后，服务器会对上传的文件进行归档处理（计算MD5值，并放入文件服务器中），并更新数据库

更新otafiles表，加入对应名称，版本号，分支的文件

3、设备端

设备端可选择两种更新方式，

第一种为自动更新，定时与服务器进行通讯获取最新版本号，如果设备上落后版本，那么自动进行更新

第二种为手动更新，接受从服务器发来的指令，进行更新

在启动更新流程后，

设备访问OTA服务器的/getVersion获取对应包设备的更新包的MD5值，然后根据MD5值去文件服务器下下载更新包，下载完后进行校对

执行设备的更新前脚本

将更新包解压并覆盖原先文件

执行设备的更新后脚本

如果中途无错误，更新完成后向服务器报告该设备当前的版本号

如果更新失败，向服务器返回更新失败讯息

具体情况：

一个daemon程序，维护一个小型的http服务器，负责从服务器接受指令并上传更新情况。

另有一个json文件记录设备上所有包的位置

例如data.json：

{
  "packages": [
    {
      "name": "test",
      "version": "1.0.0",
      "branch": "x86-major",
      "localPath": "/home/code801/test",
      "remoteUrl": "http://127.0.0.1:8080"
    },
    {},
    {}
  ],
  "UpdateType": "manual"
}