Jetson 作为中继的 Mender OTA 实战详解：Rockchip 远程升级的完整逻辑

Jetson中继Mender OTA实战

原创已于 2025-11-03 14:23:47 修改 · 887 阅读

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#linux #运维 #服务器 #人工智能 #redis #github #svn

于 2025-11-03 14:23:33 首次发布

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Jetson 作为中继的 Mender OTA 实战详解：Rockchip 远程升级的完整逻辑

一、前言：从传统升级到中继式 OTA

在嵌入式系统维护中，OTA（Over-The-Air）远程升级已成为核心机制。传统的做法要求每个终端直接访问外部网络，但在许多边缘场景（例如工业相机、无人设备、AI 监控节点）中，设备往往无法直接连入公网。此时，一个更灵活的架构是：

使用 Jetson 作为中继节点，Rockchip 设备通过 Jetson 的热点连接，再由 Jetson 转发网络访问外部的 Mender OTA 云端服务器。

这种架构兼具灵活性与安全性，能够实现真正意义上的“远程 OTA”，而不是单纯的“本地文件升级”。本文将系统讲解这一方案的原理、配置、Mender 工作机制、以及完整逻辑流程。

在这里插入图片描述

二、场景描述与整体架构

系统结构如下：

           ┌────────────────────────────┐
           │        Mender Cloud        │
           │   OTA Server + Artifacts   │
           └──────────┬─────────────────┘
                      │  HTTPS 连接
                      │
        (Jetson 外部 Wi-Fi 模块 wlan1)
                      │
              ┌───────┴────────┐
              │    Jetson (中继节点) │
              │ ────────────────── │
              │  wlan1: 外部网络   │
              │  wlan0: 本地 AP    │
              │  NAT 转发服务     │
              └───────┬────────┘
                      │
               Wi-Fi 网络（AP）
                      │
           ┌──────────v──────────┐
           │  Rockchip 设备 (Client) │
           │ ───────────────────── │
           │  Mender Client 模块   │
           │  rootfsA/B 双分区    │
           │  自动回滚机制       │
           └──────────────────────┘

这就是所谓的 Jetson 中继式 OTA 架构：

Jetson 对外通过 外部 Wi-Fi 模块（wlan1） 访问互联网。
Jetson 对内通过 内置 AP（wlan0） 让 Rockchip 板卡接入。
Rockchip 使用 Mender Client 访问 Mender Server，由 Jetson 负责网络转发。

这种方式兼具：

云端统一管理；
内网设备集中升级；
可靠的回滚机制。

三、Mender OTA 基本概念

1. Mender 的角色组成

组件	功能
Mender Server	云端控制中心，负责设备注册、Artifact 管理、升级调度
Mender Client	运行在设备端的守护进程，检测版本、下载、验证并执行升级
Artifact	Mender 升级包，包含 rootfs 镜像、签名、版本号等信息

2. OTA 升级核心流程

1️⃣ 设备启动 → Client 上报当前版本信息
2️⃣ Server 检查版本差异
3️⃣ Server 下发更新指令
4️⃣ Client 下载 Artifact（通过 HTTPS）
5️⃣ 写入备用 rootfs 分区（B）
6️⃣ 更新 Boot 环境 → 重启
7️⃣ 新系统启动 → 上报成功
8️⃣ 若失败 → 自动回滚到 A 分区

这就是 Mender 的核心机制：A/B 分区 + 自动回滚 + 签名验证。

四、Jetson 中继节点的实现逻辑

1. 网络层设计

Jetson 作为中继节点，需要两张网络接口卡：

wlan1：连接外部互联网。
wlan0：建立本地 AP，供 Rockchip 连接。

2. 开启 AP 模式

sudo nmcli dev wifi hotspot ifname wlan0 ssid OTA_AP password 12345678

3. 启用网络转发

sudo sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlan1 -j MASQUERADE
sudo iptables -A FORWARD -i wlan0 -o wlan1 -j ACCEPT
sudo iptables -A FORWARD -i wlan1 -o wlan0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT

这样 Rockchip 板子连接到 Jetson 的 AP 后，就能访问外部网络。

4. 验证外部连通性

在 Rockchip 上执行：

ping 8.8.8.8
curl https://mender.yourdomain.com

如果可以访问，说明 Jetson 的转发配置正确。

五、Rockchip 设备端配置（Client）

1. 使用 Yocto 集成 Mender

假设 Rockchip Yocto BSP 基于 linux-rockchip-5.10 分支，可通过添加 meta-mender 层支持 OTA。

bitbake-layers add-layer ../meta-mender/meta-mender-core
bitbake-layers add-layer ../meta-mender/meta-mender-demo

修改 conf/local.conf：

INHERIT += "mender-full"
MENDER_SERVER_URL = "https://mender.yourdomain.com"
MENDER_TENANT_TOKEN = "YOUR_TOKEN"
MENDER_ARTIFACT_NAME = "rockchip-v1.0"
MENDER_STORAGE_DEVICE = "/dev/mmcblk0"

配置分区：

part /boot --source bootimg-partition --fstype=vfat --size=32M
part / --source rootfs --fstype=ext4 --label rootfsA --size=512M
part / --source rootfs --fstype=ext4 --label rootfsB --size=512M
part /data --fstype=ext4 --label data --size=256M

2. 启动 Mender 服务

systemctl enable mender-client.service
systemctl start mender-client.service

3. 检查连接状态

mender show-artifact
journalctl -u mender-client -f

输出应显示设备已注册到云端 Mender Server。

六、Mender Server 部署（云端）

1. 服务器搭建（Docker）

在云主机或 Jetson 外部服务器上执行：

git clone https://github.com/mendersoftware/mender-server
docker-compose up -d

Mender Web 控制台默认访问地址：

https://<server_ip>/ui/

2. 上传 Artifact

使用 Mender 工具创建升级包：

mender-artifact write rootfs-image \
  -t rockchip \
  -n rockchip-v1.1 \
  -f tmp/deploy/images/rootfs.ext4 \
  -o update-v1.1.mender

上传到 Mender Server → 分配到目标设备组。

七、OTA 升级逻辑流程（完整路径）

1️⃣ 阶段一：系统检测

Mender Client 定期轮询云端版本。
若发现新版本，则准备下载。

2️⃣ 阶段二：网络中继

Rockchip 通过 Jetson 的 NAT 转发访问 Mender Server。
Jetson 并不参与升级决策，仅提供路由。

3️⃣ 阶段三：下载与验证

Rockchip 下载 .mender 升级包到 /var/lib/mender
校验签名与版本号。

4️⃣ 阶段四：写入备用分区

当前运行 rootfsA，则将更新写入 rootfsB。

更新完成后修改 U-Boot 环境变量：

fw_setenv mender_boot_part 3
fw_setenv mender_boot_part_hex 3
fw_setenv upgrade_available 1

5️⃣ 阶段五：重启测试

系统重启进入 B 分区，Mender 标记“boot success”。
若启动失败，自动回滚到 A。

6️⃣ 阶段六：上报状态

若 B 启动成功，Client 向 Server 报告更新完成。
若失败，回滚并上报“failure”。

八、逻辑图：Mender OTA 在 Jetson 中继下的传输路径

+------------------------------------------------------+
|                     Mender Cloud                     |
|------------------------------------------------------|
| Artifact Storage | Device Management | Web Console    |
+--------------------------+---------------------------+
                           │ HTTPS (443)
                           │
                +----------v----------+
                | Jetson (Relay Node) |
                |---------------------|
                | wlan1: Internet     |
                | wlan0: AP (NAT)     |
                | iptables 转发        |
                +----------+----------+
                           │ Wi-Fi
                           │
                +----------v----------+
                | Rockchip Client     |
                |---------------------|
                | Mender Client       |
                | rootfsA / rootfsB   |
                | 自动回滚机制        |
                +---------------------+

九、优点与工程价值

特性	说明
云端统一管理	Mender Server 可批量分发版本、回收设备信息
边缘安全隔离	Rockchip 不直接暴露公网，仅通过 Jetson NAT 转发
自动回滚机制	防止升级失败导致系统损坏
灵活部署	可部署于局域网、云端或混合环境
扩展性强	Jetson 可作为中继节点为多台 Rockchip 提供 OTA 接入

十、与本地升级的区别

维度	OTA（Mender）	本地升级（U盘/脚本）
控制方式	云端集中控制	手动触发
网络依赖	需要外部网络	不依赖网络
安全性	支持签名验证	一般无签名
回滚机制	自动	无
适用场景	长期维护、大规模部署	小批量测试

所以，即使 Rockchip 是通过 Jetson 的 AP 间接上网，这仍然是 真正的 OTA（远程升级），区别仅在于中间多了一层转发逻辑。

十一、实战建议与注意事项

保证 Jetson 的 NAT 稳定性
可使用 iptables-persistent 或 systemd 脚本在开机自动恢复转发表。
使用 HTTPS + 签名验证
避免中间人攻击。
在 Rockchip 上配置 watchdog
OTA 过程中若死机可自动重启。
限制带宽或使用压缩镜像
Wi-Fi OTA 传输时间长时可压缩 rootfs 镜像。
测试回滚机制
模拟升级失败，验证系统能否安全返回原分区。

十二、总结

✅ 这种方案是标准 OTA 架构的一种扩展形式，Jetson 作为中继节点提供网络桥接，而非 OTA 控制节点。

关键逻辑：

Rockchip 运行 Mender Client
Jetson 提供双 Wi-Fi 网络与 NAT 转发
云端 Mender Server 统一管理 Artifact 与设备状态

这种模式的优势在于可实现：

多节点集中 OTA
边缘隔离的安全升级
跨网络环境的远程部署

最终，通过这种 Jetson 中继式 Mender OTA 架构，Rockchip 设备即便在无法直连公网的情况下，也能获得完整的云端 OTA 升级能力。它是目前工业类和 AI 边缘系统中一种安全、合理、工程上可落地的最佳实践方案。