U-Boot 到底怎么切换升级分区？A/B 启动、环境变量与自动回滚 讲解

B站 嵌入式孙老师博主个人介绍博主书籍-京东购买链接*Yocto项目实战教程加博主微信进技术交流群jerrydevU-Boot 到底怎么切换升级分区A/B 启动、环境变量与自动回滚做 A/B 升级时。例如瑞芯微 NXP 高通平台升级最容易混淆的是要不要新增U_BOOT_CMD()bootcmd、bootargs、环境变量分别负责什么Linux 写完备用分区后怎么让 U-Boot 启动它新系统启动失败怎么切回旧分区实际核心只有一句话升级程序负责“写哪个分区”U-Boot 环境变量负责“下次启动哪个分区”。完整链路如下当前运行 A │ ├── 升级程序写入 B │ ├── 设置 boot_slotB │ └── 重启 ↓ U-Boot 启动 B │ ├── 系统正常确认 B └── 多次失败回滚 A一、先分清 U-Boot 的三类机制机制典型写法触发方式主要作用驱动U_BOOT_DRIVER()设备树匹配驱动硬件设备命令U_BOOT_CMD()用户输入命令执行一段 C 代码环境变量setenv/saveenv启动脚本或用户修改控制启动行为1.U_BOOT_DRIVER处理设备例如staticconststructudevice_idadc_key_bus_match[]{{.compatibleadc-keys},{},};U_BOOT_DRIVER(adc_key_bus){.nameadc_key_bus,.idUCLASS_SIMPLE_BUS,.of_matchadc_key_bus_match,.bindadc_key_bus_bind,};设备树adc-keys { compatible adc-keys; };匹配关系DTS compatible ↓ of_match ↓ U_BOOT_DRIVER ↓ bind / probe它解决的是这个硬件节点由哪个驱动处理。2.U_BOOT_CMD注册命令例如staticintdo_hello(structcmd_tbl*cmdtp,intflag,intargc,char*constargv[]){printf(Hello U-Boot\n);return0;}U_BOOT_CMD(hello,1,0,do_hello,print hello message,);命令行执行hello Hello U-Boot它解决的是输入某条命令后执行哪段代码。3. 环境变量控制启动流程例如setenv boot_slot Bsetenv upgrade_available1saveenv常见启动变量变量作用bootcmdU-Boot 最终执行的启动脚本bootargs传给 Linux 内核的参数boot_slot选择 A 或 Bbootcount记录启动尝试次数bootlimit最大允许失败次数upgrade_available是否正在试启动新系统A/B 升级大多数情况下只需要环境变量不需要重新写命令。二、A/B 升级需要哪些配置1. 分区布局一个简单布局分区用途boot内核、DTB、启动文件rootfs_a当前系统rootfs_b备用升级系统data用户数据uboot-env可选保存 U-Boot 环境示例mmcblk0p1 boot mmcblk0p2 rootfs_a mmcblk0p3 rootfs_b mmcblk0p4 data升级状态当前系统rootfs_a 升级目标rootfs_b 回滚目标rootfs_a2. 建议的环境变量变量示例含义boot_slotA下一次启动的槽rollback_slotA失败后返回的槽upgrade_available0是否正在测试新系统bootcount0已尝试启动次数bootlimit3最大失败次数rootfs_a_part2A 分区号rootfs_b_part3B 分区号默认值boot_slotA rollback_slotA upgrade_available0 bootcount0 bootlimit3 rootfs_a_part2 rootfs_b_part3Linux 下检查分区lsblk-oNAME,SIZE,FSTYPE,PARTLABEL,PARTUUID,MOUNTPOINTScat/proc/cmdlineU-Boot 下检查part list mmc0printenvbootcmdprintenvbootargs3. 设备号、标签和 PARTUUID 怎么选写法示例评价固定设备号/dev/mmcblk0p3简单但设备号可能变化分区标签/dev/disk/by-partlabel/rootfs_b适合 Linux 升级程序PARTUUIDrootPARTUUIDxxxx适合 U-Boot 传给内核建议升级程序写分区使用 PARTLABEL 内核查找 rootfs使用 PARTUUID三、U-Boot 如何完成分区选择和回滚1. 根据boot_slot选根分区select_rootfs\if test \${boot_slot}\ \A\; then \setenv rootfspart ${rootfs_a_part}; \else \setenv rootfspart ${rootfs_b_part}; \fi\0执行结果boot_slotrootfspartA2B3流程boot_slot │ ├── A → rootfs_a_part └── B → rootfs_b_part2. 生成 Linux 根文件系统参数推荐使用PARTUUIDprepare_rootfs\part uuid mmc 0:${rootfspart} rootuuid; \setenv bootargs \${bootargs_base} \rootPARTUUID${rootuuid} rootwait rw\\0逻辑rootfspart ↓ 读取对应分区 PARTUUID ↓ 生成 bootargs ↓ Linux 挂载对应 rootfs但要注意root不一定来自bootargs它也可能在位置常见场景extlinux.confdistro bootboot.scrU-Boot 脚本FIT Image内核、DTB、配置打包boot.imgAndroid/Rockchip 启动方式环境变量传统 U-Boot 启动检查cat/proc/cmdlinecat/boot/extlinux/extlinux.conf源码中搜索grep-Rroot/dev/mmcblk.grep-RCONFIG_BOOTCOMMAND.grep-RCONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS.3. 试启动计数check_upgrade\if test \${upgrade_available}\ \1\; then \setexpr bootcount ${bootcount} 1; \saveenv; \fi\0状态关系upgrade_available行为0正常启动不计数1bootcount加 14. 超过次数后回滚rollback_upgrade\echo Rollback to slot ${rollback_slot}; \setenv boot_slot ${rollback_slot}; \setenv upgrade_available 0; \setenv bootcount 0; \saveenv\0完整判断check_upgrade\if test \${upgrade_available}\ \1\; then \setexpr bootcount ${bootcount} 1; \echo Trial boot ${bootcount}/${bootlimit}; \if test ${bootcount} -gt ${bootlimit}; then \run rollback_upgrade; \else \saveenv; \fi; \fi\0流程upgrade_available1 ↓ bootcount 1 ↓ bootcount bootlimit ┌────┴────┐ │ │ 否 是 │ │ 启动新系统 切回 rollback_slot5. 接入原来的bootcmd先查看printenvbootcmd假设原来是bootcmdrun distro_bootcmd保存原始启动逻辑normal_bootcmdrun distro_bootcmd重新组合bootcmd run check_upgrade; run select_rootfs; run prepare_rootfs; run normal_bootcmd最终启动链路bootcmd │ ├── check_upgrade │ └── 试启动计数或回滚 │ ├── select_rootfs │ └── 选择 A/B │ ├── prepare_rootfs │ └── 生成 rootPARTUUID │ └── normal_bootcmd └── 执行原有启动流程四、Linux 与 U-Boot 如何形成升级闭环1. Linux 写入非活动分区假设当前运行 Afindmnt /升级程序应写 Bddifsystem.ext4\of/dev/disk/by-partlabel/rootfs_b\bs4Mconvfsync升级顺序必须是写备用分区 ↓ 刷新数据 ↓ 校验镜像 ↓ 修改 boot_slot ↓ 重启对应命令fw_setenv rollback_slot A fw_setenv boot_slot B fw_setenv upgrade_available1fw_setenv bootcount0syncreboot不要反过来错误顺序 先设置 boot_slotB 再写 rootfs_b否则写入中途掉电U-Boot 可能启动一个不完整的系统。2. 新系统启动后确认成功新系统启动到 Shell不代表升级成功。建议至少检查检查项目的根文件系统确认挂载正常关键驱动确认硬件可用网络确认通信正常核心应用确认业务正常数据分区确认数据可访问版本号确认升级版本正确确认成功后fw_setenv rollback_slot B fw_setenv upgrade_available0fw_setenv bootcount0示例脚本#!/bin/shset-euslot$(fw_printenv-nboot_slot)systemctl is-active--quietapplication.service mountpoint-q/ fw_setenv rollback_slot${slot}fw_setenv upgrade_available0fw_setenv bootcount0echoSlot${slot}marked successful完整闭环Linux A 运行 ↓ 写入 Linux B ↓ 设置 boot_slotB ↓ U-Boot 启动 B ↓ B 执行健康检查 │ ├── 成功 │ ├── 清除 upgrade_available │ └── B 成为稳定槽 │ └── 失败 └── U-Boot 回滚 A3. 环境变量持久化必须先验证U-Boot 中测试setenv ota_test1234saveenvresetprintenvota_testLinux 中继续测试fw_printenv ota_test fw_setenv ota_test5678再次进入 U-Bootprintenvota_test预期结果ota_test5678只有这样才能证明U-Boot saveenv 和 Linux fw_setenv ↓ 读写同一份环境需要确认配置必须一致U-Boot 环境存储位置CONFIG_ENV_OFFSET环境大小CONFIG_ENV_SIZELinux 配置fw_env.config磁盘布局WIC/GPT 保留区域如果 offset 配错可能覆盖GPT loader U-Boot boot 分区 rootfs总结A/B 升级不是一条 U-Boot 命令而是一套状态切换机制分区负责保存系统 环境变量负责保存状态 bootcmd 负责选择系统 Linux 负责确认成功 U-Boot 负责失败回滚普通 A/B 升级通常只需要已有命令setenv saveenv run test setexpr part mmc booti只有涉及特殊硬件或私有状态存储时才需要新增U_BOOT_CMD(...)真正需要优先确认的是核心问题检查内容环境能否保存saveenv后重启是否还在root 参数来自哪里bootargs、extlinux、boot.scr 或 boot.imgLinux 与 U-Boot 是否一致fw_setenv与saveenv是否操作同一区域这三点确认后A/B 升级的主体就清楚了写备用分区、切换启动槽、健康检查、失败回滚。