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在服务器产品交付阶段，BMC、BIOS及CPLD等核心固件的初始烧录通常采用离线编程方式，通过专用烧录器将固件镜像写入存储介质。随着服务器进入运维阶段，为应对安全漏洞修复、功能增强或硬件兼容性更新等需求，管理人员需借助远程管理接口实现固件升级。OpenBMC作为开源基板管理控制器固件框架，其设计的远程更新机制兼顾了灵活性与可靠性。本文将深入剖析OpenBMC在固件远程更新场景下的核心实现机制，重点解析其BMC固件单分区与A/B分区的更新流程、底层脚本的协作关系，以及通过总线接管更新BIOS/CPLD的硬件交互原理。
01 BMC固件更新
作为服务器管理核心组件，BMC固件本质上是针对特定硬件平台定制的嵌入式Linux系统，其软件栈由三个部分组成：负责硬件初始化和系统启动引导的Bootloader（如U-Boot）、Linux内核以及包含OpenBMC服务与应用的根文件系统。在金融、电信等对可用性要求极高的行业中，为防止因BMC固件损坏导致服务器失去远程管理能力，会采用双物理Flash芯片的设计。这两个Flash通过CPLD或硬件多路复用器控制，可实现故障时自动切换。而在主流的OpenBMC平台方案中，为控制成本，通常只使用一颗Flash芯片，采用单分区方案，或A/B分区方案来保障固件可靠性。下图为OpenBMC平台上BMC固件的更新流程：
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单分区方案：
在单分区方案中，BMC固件的所有组件只有单一副本，典型分区布局如下表所示：
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在这种方案下更新BMC固件时，管理员需要将完整的BMC系统镜像image-bmc上传到/run/initramfs/目录。执行reboot命令后，系统直接调用/run/initramfs/shutdown脚本，该脚本首先确保/proc等内核接口可用，以完成运行环境准备，接着彻底卸载所有与旧根目录关联的文件系统，确保Flash存储设备完全处于未被占用状态。随后检测更新镜像是否存在，一旦确认存在便启动看门狗机制防止意外重启，最后调用update脚本执行固件烧录，并通过reboot -f完成硬件重启。
update脚本作为更新操作的核心执行者，其功能主要包括安全校验、数据备份和烧录执行。在安全校验方面，它通过findmtd()确保目标分区正确，使用toobig()防止镜像溢出，并通过mtdismounted()确保分区未被挂载。在数据备份方面，脚本提供--save-files和--restore-files功能，读取/run/initramfs/whitelist文件，将rwfs中的重要用户数据备份到内存安全区域，更新完成后自动恢复。最终通过flashcp -v "$f" "/dev/$m"命令完成固件烧录，并将烧录状态写入特定区域以便系统启动时感知，在一切完成后清理暂存文件和临时备份。
A/B分区方案：
单分区方案的本质是对Flash进行全量重写。而A/B分区方案是一种更加灵活、可回退的"热更新"，这种方案为内核与根文件系统这两大核心组件分别建立了A/B两套分区，从而实现冗余。其分区布局示例如下：
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02 BIOS固件更新
除了更新BMC自身，BMC还负责更新服务器主板上的其他固件。在服务器正常运行时，SPI总线由服务器CPU控制，用于访问BIOS。当需要更新时，BMC 会通过 GPIO 信号切换总线控制权，暂时成为 SPI 总线的主设备。随后，BMC通过其内部的SPI控制器，驱动这条共享的SPI总线，将固件镜像直接写入作为从设备的BIOS Flash。例如，在飞腾腾珑E2000S平台上，可通过底层命令手动完成此过程：
# 解除服务器对SPI控制器的绑定
echo 2803a000.spi > /sys/bus/platform/drivers/phytium_spi/unbind
# 通过GPIO切换总线控制权至BMC
gpioutil set CPU1_SPI_SELECT 1
# 重新绑定控制器，此时BMC成为主设备
echo 2803a000.spi > /sys/bus/platform/drivers/phytium_spi/bind
# 将BIOS镜像文件写入对应的Flash分区
flashcp -v bios.bin /dev/mtd6
# 将总线控制权归还给服务器
gpioutil set CPU1_SPI_SELECT 0
03 CPLD固件更新
CPLD固件体积虽小，却控制着服务器关键硬件逻辑（如电源时序、信号复用）。BMC通过接管JTAG总线完成其更新。正常情况下，JTAG总线由服务器CPU使用。当通过BMC发起CPLD更新时，管理员上传用于写入CPLD固件的专用编程文件（如SVF文件），BMC通过GPIO或外部多路复用器切换，临时占用JTAG总线。随后，BMC内部的JTAG控制器驱动JTAG信号，按JTAG协议将新镜像写入CPLD的非易失存储器。以飞腾平台更新国产安路科技的服务器CPLD为例，手动更新命令如下：
# 切换JTAG总线控制权至BMC
gpioutil set CPU_JTAG_SELECT 1
# 通过JTAG接口烧录SVF格式的固件文件
loadsvf -d /dev/jtag0 -v -s /tmp/jtag.svf
CPLD更新完成后，通常需要对整机或对应模块进行断电上电，新的逻辑才会被加载生效。
本期内容聚焦OpenBMC在固件更新中的底层机制：BMC自身更新可通过单分区方案实现完整系统重装，或通过A/B分区方案实现热更新；而BIOS和CPLD的更新则依靠BMC临时接管硬件总线来实现。这些底层机制虽然直接有效，但通常涉及复杂的手动操作。下期内容，我们将深入分析OpenBMC如何通过上层服务（如Redfish API和phosphor-software-manager）将这些底层操作封装起来，在Web界面上实现一键式、可审计、安全可靠的统一固件更新。
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