一種嵌入式系統(tǒng)軟件注入熱補丁的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)軟件補丁技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是一種嵌入式系統(tǒng)軟件注入熱補丁的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，家用DVD、機頂盒、通信設(shè)備中的交換機、路由器等都使用了嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)軟件在嵌入式系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用，用戶對嵌入式系統(tǒng)軟件的連續(xù)運行時間和穩(wěn)定性要求很高。如果嵌入式系統(tǒng)軟件存在一般性的軟件錯誤，采用熱補丁技術(shù)進行在線修改軟件的錯誤，能提高軟件的連續(xù)運行時間和穩(wěn)定性。
[0003]目前嵌入式系統(tǒng)軟件注入熱補丁的實現(xiàn)方式主要有以下兩種:
[0004](I)在編譯程序的時候，在每一個函數(shù)首條指令的前面(指令地址遞減方向)預(yù)留一定的空白區(qū)域，用以安排該函數(shù)的跳轉(zhuǎn)指令序列，跳轉(zhuǎn)到該函數(shù)的補丁函數(shù)。利用此種方法可以實現(xiàn)在線修復(fù)軟件的錯誤，但是這種方式需要修改編譯器，提供熱補丁支持，同時每一個函數(shù)都預(yù)留一定的空白區(qū)域，有點浪費內(nèi)存空間。
[0005](2)直接在函數(shù)的頭部區(qū)域插入該函數(shù)的跳轉(zhuǎn)指令序列，跳轉(zhuǎn)到該函數(shù)的補丁函數(shù)。利用此種方法同樣可以實現(xiàn)在線修復(fù)軟件的錯誤，但是這種方式需要停止除本線程之外的其他所有線程的運行，待插入該函數(shù)的跳轉(zhuǎn)指令序列完成之后再恢復(fù)停止運行的線程，因此采用該種方法會影響程序的運行，補丁的啟用過程時間較長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種嵌入式系統(tǒng)軟件注入熱補丁的方法及系統(tǒng)，不影響系統(tǒng)程序的運行，也無需修改編譯器；且內(nèi)存空間浪費少，補丁啟用時間短。
[0007]為達到以上目的，本發(fā)明提供一種嵌入式系統(tǒng)軟件注入熱補丁的方法，包括以下步驟:
[0008]S1、在軟件的程序編譯階段，在軟件程序的各模塊代碼段中預(yù)留出若干二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)；在軟件的補丁文件編譯階段，在補丁文件的各模塊代碼段中預(yù)留出若干三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，轉(zhuǎn)入步驟S2;
[0009]S2、將離每個原函數(shù)最近的二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，作為該原函數(shù)的二級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間；將離每個補丁函數(shù)最近的三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，作為該補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間；
[0010]生成每個原函數(shù)的二級跳轉(zhuǎn)指令序列，并存儲于對應(yīng)的二級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間內(nèi)；生成每個補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令序列，并存儲于對應(yīng)的三級跳轉(zhuǎn)指令序列空間內(nèi)，轉(zhuǎn)入步驟S3 ；
[0011]S3、將每個原函數(shù)的首條指令修改為一級跳轉(zhuǎn)指令；當系統(tǒng)運行每個原函數(shù)時，根據(jù)該原函數(shù)的一級跳轉(zhuǎn)指令，由原函數(shù)跳轉(zhuǎn)至對應(yīng)二級跳轉(zhuǎn)指令序列的首地址；根據(jù)該二級跳轉(zhuǎn)指令序列，由該二級跳轉(zhuǎn)指令序列跳轉(zhuǎn)至對應(yīng)三級跳轉(zhuǎn)指令序列的首地址；根據(jù)該三級跳轉(zhuǎn)指令序列，最終由三級跳轉(zhuǎn)指令序列到函數(shù)補丁的跳轉(zhuǎn)。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S2包括以下步驟:
[0013]S201、查找并記錄補丁文件中的補丁函數(shù)后，將補丁文件加載至系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)入步驟S202 ；
[0014]S202、記錄所有補丁函數(shù)的地址；根據(jù)補丁函數(shù)名查找對應(yīng)原函數(shù)的地址，轉(zhuǎn)入步驟 S203 ；
[0015]S203、在軟件程序中查找二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，記錄二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)信息，轉(zhuǎn)入步驟 S204 ；
[0016]S204、在補丁文件中查找三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，記錄三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)信息，轉(zhuǎn)入步驟 S205 ；
[0017]S205、根據(jù)原函數(shù)的地址、二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)信息，將離每個原函數(shù)最近的二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)作為該原函數(shù)的二級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間；根據(jù)補丁函數(shù)的地址、三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)信息，將離每個補丁函數(shù)最近的三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)作為該補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間，轉(zhuǎn)入步驟S206 ；
[0018]S206、根據(jù)每個原函數(shù)的二級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間的地址、以及對應(yīng)的補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間的地址，生成每個原函數(shù)的二級跳轉(zhuǎn)指令序列，并存儲于對應(yīng)的二級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間內(nèi)；根據(jù)補丁函數(shù)地址、以及該補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間的地址，生成每個補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令序列，并存儲于對應(yīng)的三級跳轉(zhuǎn)指令序列空間內(nèi)。
[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟SI中所述預(yù)留出若干二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)的同時，需為二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)定義一個標示符；所述預(yù)留出若干三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)的同時，需為三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)定義一個標示符；
[0020]步驟S201中所述將記錄有補丁函數(shù)的補丁文件加載至系統(tǒng)中時，系統(tǒng)將自動為補丁文件的各模塊生成對應(yīng)的補丁文件模塊名；
[0021]步驟S203具體包括以下步驟:獲取并分析軟件程序符號表中的一個符號信息；
[0022]若符號名為二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)標示符、且符號所在模塊的模塊名不是補丁文件模塊名，則確定查找到二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，記錄該二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)地址、模塊名；判斷軟件程序符號表是否全部查找完畢，若是，轉(zhuǎn)到步驟S204，若否，重新執(zhí)行步驟S203 ；
[0023]若符號名不為二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)標示符、或者符號所在模塊的模塊名是補丁文件模塊名，則判斷軟件程序符號表是否全部查找完畢，若是，轉(zhuǎn)到步驟S204，若否，重新執(zhí)行步驟 S203。
[0024]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S204具體包括以下步驟:獲取并分析補丁文件符號表中的一個符號信息；
[0025]若符號名為三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)標示符、且符號所在模塊的模塊名是補丁文件模塊名，則確定查找到三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，記錄該三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)地址、模塊名；判斷補丁文件符號表是否全部查找完畢，若是，轉(zhuǎn)到步驟S205，若否，重新執(zhí)行步驟S204 ；
[0026]若符號名不為三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)標示符、或者符號所在模塊的模塊名不是補丁文件模塊名，則判斷補丁文件符號表是否全部查找完畢，若是，轉(zhuǎn)到步驟S205，若否，重新執(zhí)行步驟S204。
[0027]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S201中所述補丁函數(shù)為符合補丁函數(shù)命名規(guī)則的函數(shù)，所述補丁函數(shù)命名規(guī)則為:補丁函數(shù)名=原函數(shù)名+補丁標示+用戶自定義項。
[0028]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S2中所述二級跳轉(zhuǎn)指令序列包括:將返回地址寄存器的值壓入堆棧的指令、將跳轉(zhuǎn)指令需要使用的寄存器壓入堆棧的指令、將三級跳轉(zhuǎn)指令序列的首地址賦值給寄存器的指令、跳轉(zhuǎn)到三級跳轉(zhuǎn)指令序列首地址的指令；所述三級跳轉(zhuǎn)指令序列包括:還原二級跳轉(zhuǎn)指令序列所使用的寄存器的值的指令、還原返回地址寄存器的值的指令、跳轉(zhuǎn)至補丁函數(shù)首條地址的指令。
[0029]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟SI中，通過修改軟件程序的鏈接腳本，在軟件程序的各模塊代碼段中預(yù)留出若干二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)；通過修改補丁文件的鏈接腳本，在補丁文件的各模塊代碼段中預(yù)留出若干三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)。
[0030]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S3之后還包括熱補丁去激活的步驟:將原函數(shù)的首條指令還原為未修改成一級跳轉(zhuǎn)指令之前的原指令。
[0031]本發(fā)明還提供一種嵌入式系統(tǒng)軟件注入熱補丁的系統(tǒng)，包括跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)管理模塊、熱補丁安裝模塊和熱補丁激活模塊，其中:
[0032]所述跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)管理模塊用于:在軟件的程序編譯階段，在軟件程序的各模塊代碼段中預(yù)留出若干二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)；在軟件的補丁文件編譯階段，在補丁文件的各模塊代碼段中預(yù)留出若干三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)；向熱補丁安裝模塊發(fā)送熱補丁安裝信號；
[0033]所述熱補丁安裝模塊用于:收到熱補丁安裝信號后，將離每個原函數(shù)最近的二級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，作為該原函數(shù)的二級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間；將離每個補丁函數(shù)最近的三級跳轉(zhuǎn)表預(yù)留區(qū)，作為該補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間；生成每個原函數(shù)的二級跳轉(zhuǎn)指令序列，并存儲于對應(yīng)的二級跳轉(zhuǎn)指令存儲空間內(nèi)；生成每個補丁函數(shù)的三級跳轉(zhuǎn)指令序列，并存儲于對應(yīng)的三級跳轉(zhuǎn)指令序列空間內(nèi)；向熱補丁激活模塊發(fā)送熱補丁激活信號；
[0034]所述熱補丁激活模塊用于:收到熱補丁激活信號后，將每個原函數(shù)的首條指令修改為一級跳轉(zhuǎn)指令；當系統(tǒng)運行每個原函數(shù)時，先根據(jù)該原函數(shù)的一級跳轉(zhuǎn)指令，實現(xiàn)原函數(shù)到對應(yīng)二級跳轉(zhuǎn)指令序列的跳轉(zhuǎn)；再根據(jù)該二級跳轉(zhuǎn)指令序列，實現(xiàn)二級跳轉(zhuǎn)指令序列到對應(yīng)三級跳轉(zhuǎn)指令序列的跳轉(zhuǎn)；最后，根據(jù)該三級跳轉(zhuǎn)指令序列，實現(xiàn)三級跳轉(zhuǎn)指令序列到函數(shù)補丁的跳轉(zhuǎn)。
[0035]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)還包括熱補丁去激活模塊，所述熱補丁去激活模塊用于:將原函數(shù)的首條指令還原為未修改成一級跳轉(zhuǎn)指令之前的原指令。
[0036]本發(fā)明的有益效果在于:<