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    從ramdisk根文件系統啟動Linux成功,及使用initramfs啟動linux

    2016-09-28 00:00:00 廣州睿豐德信息科技有限公司 閱讀
    睿豐德科技 專注RFID識別技術和條碼識別技術與管理軟件的集成項目。質量追溯系統、MES系統、金蝶與條碼系統對接、用友與條碼系統對接

    下面兩篇文章是ARM9論壇上的講解ramdisk文件系統的很不錯的文章

    今天做了個試驗,讓Linux2.6.29.4從ramdisk根文件系統啟動成功,總結一下。

    其中涉及的內容較多,很多東西不再詳述,如需深入研究請查閱相關資料(百度或谷歌一下一大堆)。
    開發環境:Fedora 9
    交叉編譯工具鏈:arm-linux-gcc 4.3.2 with EABI
    嵌入式Linux內核版本:2.6.29.4-FriendlyARM。昨天寫貼子的時候具體記不清了,今天起來啟動開發板用uname -r查一下,就是叫做2.6.29.4-FriendlyARM,帖子已經改好了。本文就是友善之臂的2.6.29.4-FriendlyARM的那個版本的內核的基礎上改的。其它版本的應該也類似,僅供參考。
    開發板:mini2440-128M Nand Flash
    Bootloader:u-boot-2009.11
    具體步驟如下:
    1.解壓內核源碼樹
    解壓linux-2.6.29-mini2440-20090708.tgz到自己的工作目錄,會生成一個友善之臂修改過的并且有幾個mini2440默認配置文件的內核源碼目錄linux-2.6.29。具體步驟參照友善之臂mini2440開發板用戶手冊,具體不詳述了。

    2.修改內核配置選項
    進入內核源碼目錄linux-2.6.29目錄
    #cp config_mini2440_t35 .config
    #make menuconfig ARCH=arm
    打開配置菜單,修改兩個配置項,分別是:
    a):General setup-->選擇 Initial RAM filesystem and RAM disk...... 項
    b):Device Drivers-->Block devices-->選擇 RAM block device support 項

    并檢查Optimize for size是否被選中,如果沒有則選中,此項優化內核大小,根據需要進行配置。
    修改(8192)Default RAM disk size kbytes選項為(4096)Default RAM disk size kbytes,之所以修改是因為我之后制作的ramdisk是4096KB大小的。當然如果你想制作8192KB大小的ramdisk,這里就要對應為8192了,以此類推。但是最小系統嘛,是不用那么大的ramdisk的。此項的默認配置就是(4096),以前我改過這個配置,所以是(8192)了。如果這個大小和你做的ramdisk不匹配,則啟動時仍然會出現kernel panic內核恐慌,提示ramdisk格式不正確,掛載不上ramdisk。
    然后特別要注意的一點是,ramdisk是一種內存虛擬磁盤技術,實質上并不是一種文件系統,它使用的文件系統時ext2文件系統。所以一定要在make menuconfig ARCH=arm的時候進入File systems菜單,選上<*> Second extended fs support。以提供內核對ext2文件系統的支持。我以前添加過了ext2文件系統了,所以開始的時候在此沒有說明,在此為了說明為什么有的人照著我的方法做了,但是仍然kernel panic,特別把這一步也加上。
    然后保存配置退出。
    這樣就為內核添加好了ramdisk啟動功能和ramdisk的驅動支持了。

    3.修改內核啟動參數
    方法有二:
    a):修改.config的第310行,修改CONFIG_CMDLINE=""的定義
    修改為CONFIG_CMDLINE="initrd=0x31000000,0x200000 root=/dev/ram rw init=/linuxrc console=ttySAC0 mem=64M"
    保存。
    意思為從ramdisk啟動,ramdisk壓縮文件起始地址在內存地址0x31000000處,文件大小為0x200000。
    此參數也可以在make menuconfig ARCH=arm時進入Boot options菜單,然后在Default kernel command string里修改。效果是一樣的。
    b):或者不修改.config的的第310行CMDLINE定義,而是用u-boot的bootargs環境變量來傳遞啟動參數。
    同樣也是修改該環境變量為bootargs=initrd=0x31000000,0x200000 root=/dev/ram rw init=/linuxrc console=ttySAC0 mem=64M
    并saveenv保存u-boot環境變量
    以上a),b)的效果是一樣的。

    4.編譯內核
    #make zImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-
    然后是二十分鐘左右的等待。
    編譯完成后在當前目錄下就出現了zImage內核映像了。

    好像友善之臂把內核源碼目錄里的uImage目標給注釋了,以前在論壇里看到過有人說,直接make uImage好像提示沒有uImage的目標。所以我就先制作zImage,然后再用u-boot的mkimage工具轉化為uImage。其實uImage就是在zImage的開頭部分增加了一個64字節的內核映像說明。說明一下:zImage是ARM Linux常用的一種壓縮映像文件,uImage是U-boot專用的映像文件,它是在zImage之前加上一個長度為0x40的“頭”,說明這個映像文件的類型、加載位置、生成時間、大小等信息。換句話說,如果直接從uImage的0x40位置開始執行,zImage和uImage沒有任何區別。另外,Linux2.4內核不支持uImage,Linux2.6內核加入了很多對嵌入式系統的支持,但是uImage的生成也需要設置。


    5.制作uImage內核映像
    由于我使用的Bootloader是u-boot,所以要將zImage轉化為uImage,方法如下:
    #mkimage -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x30008000 -e 0x30008000 -n "Linux kernel Image" -d zImage uImage-ramdisk
    說明:mkimage工具是u-boot格式uImage內核映像制作工具。如果成功編譯u-boot之后,它會在u-boot源碼樹下的tools目錄之下。建議將其拷貝到宿主機的/sbin/目錄下,以方便使用。mkimage使用時的具體參數不再詳述,不清楚的請自己查閱。

    6.制作ramdisk根文件系統(實際上是建立根文件系統)
    該過程是制作ramdisk根文件系統的核心步驟
    ,方法如下:
    a)創建根文件系統目錄:
    #cd轉入到你的工作目錄。
    #mkdir rootfs
    #cd rootfs
    #mkdir bin dev etc lib proc sbin sys usr mnt tmp var
    #mkdir usr/bin usr/lib usr/sbin lib/modules

    b)創建最基本的設備文件:
    #cd dev
    #mknod -m 666 console c 5 1
    #mknod -m 666 null c 1 3
    #cd ..

    c)安裝/etc配置文件:
    這里可以直接把友善之臂的root_qtopia里的幾個基本的配置文件拷貝過來,只拷貝必要的即可,并對其內容進行刪減,因為我做的ramdisk并不包含Qtopia等,全拷貝過來也沒有用。
    我是從網上找的最小系統的etc配置文件直接解壓到我制作的根文件系統里了,并做參照友善之臂的root_qtopia添加了一些內容,見最后的說明。
    操作如下:
    #tar etc.tar.gz -C /xxx/rootfs
    xxx表示你要制作的rootfs所在的目錄。

    d)編譯內核模塊:
    方法是如下:
    進入Linux內核源碼目錄(linux-2.6.29)
    #make modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

    e)安裝內核模塊:
    #make modules_install ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=/xxx/rootfs//嵌入式中的內核模塊都要在文件系統中
    xxx表示你要制作的rootfs所在的目錄。

    f)配置busybox
    進入busybox目錄執行#make menuconfig
      進入Busybox Settings -> build Options ->選中"Build busybox as a static binary“,即靜態鏈接,免去拷貝大量的庫文件。
      Installation Options -> 選中"Don't use /usr",以免busybox不慎被安裝到宿主機系統的相應目錄下,破壞宿主機系統。
      Busybox Installation Prefix (/xxx/rootfs),修改該選項表明編譯后的busybox將安裝到該位置。

    g)編譯、安裝busybox
    #make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-
    幾分鐘編譯完成后
    #make install
    安裝到Busybox Installation Prefix (/xxx/rootfs)設定的目錄里。當前為我要制作的根文件系統目錄(/xxx/rootfs)。
    //完成根文件系統的創建
    h)制作ramdisk根文件系統鏡像
    方法如下:
    http://genext2fs.sourceforge.net/下載可以簡單方便的制作ramdisk文件系統的工具genext2fs,這樣就不用像網上大多數說的那樣繁瑣的制作ramdisk映像了,當前最新版本為genext2fs-1.4.1.tar.gz 。
    編譯生成該工具genext2fs,并將其放入宿主機的/sbin/目錄下以方便使用。
    跳轉到要制作的rootfs的上一級目錄
    #genext2fs -b 4096 -d rootfs ramdisk
    -b是指制作的ramdisk大小為4096K字節
    -d是指要制作成ramdisk的根文件系統目錄
    最后的ramdisk是制作出來的ramdisk的名字,當然可以改名了。
    #gzip -9 -f ramdisk
    將該ramdisk以最優方式壓縮為ramdisk.gz

    7.下載內核映像和ramdisk映像
    啟動u-boot,暫停u-boot自動啟動,在u-boot命令行中鍵入如下命令下載內核和ramdisk映像:
    [u-boot@MINI2440]# tftp 0x32000000 uImage-ramdisk
    dm9000 i/o: 0x20000300, id: 0x90000a46
    DM9000: running in 16 bit mode
    MAC: 08:08:11:18:12:27
    operating at 100M full duplex mode
    Using dm9000 device
    TFTP from server 192.168.31.117; our IP address is 192.168.31.230
    Filename 'uImage-ramdisk'.
    Load address: 0x32000000
    Loading: T T #################################################################
             #################################################################
             #
    done
    Bytes transferred = 1917752 (1d4338 hex)
    [u-boot@MINI2440]# tftp 0x31000000 ramdisk.gz
    dm9000 i/o: 0x20000300, id: 0x90000a46
    DM9000: running in 16 bit mode
    MAC: 08:08:11:18:12:27
    operating at 100M full duplex mode
    Using dm9000 device
    TFTP from server 192.168.31.117; our IP address is 192.168.31.230
    Filename 'ramdisk.gz'.
    Load address: 0x31000000
    Loading: T T #################################################################
             ####
    done
    Bytes transferred = 1002594 (f4c62 hex)

    8)使用ramdisk根文件系統啟動內核
    在u-boot命令行下鍵入如下命令啟動系統:
    bootm 0x32000000
    ## Booting kernel from Legacy Image at 32000000 ...
       Image Name:   Linux-2.6.29.4-FriendlyARM
       Created:       2010-04-09   15:13:52 UTC
       Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
       Data Size:     1917688 Bytes =   1.8 MB
       Load Address: 30008000
       Entry Point:   30008000
       Verifying Checksum ... OK
       Loading Kernel Image ... OK
    OK

    Starting kernel ...

    Uncompressing Linux.............................................................
    ................................................................ done, booting t
    he kernel.
    Linux version 2.6.29.4-FriendlyARM (root@localhost.localdomain) (gcc version 4.3
    .2 (Sourcery G++ Lite 2008q3-72) ) #3 Fri Apr 9 23:13:36 CST 2010
    CPU: ARM920T [41129200] revision 0 (ARMv4T), cr=c0007177
    CPU: VIVT data cache, VIVT instruction cache
    Machine: FriendlyARM Mini2440 development board
    Memory policy: ECC disabled, Data cache writeback
    ……中間過長的內容在此省略了……
    RAMDISK: Compressed image found at block 0
    VFS: Mounted root (ext2 filesystem) on device 1:0.
    Freeing init memory: 136K
    eth0: link down

    Processing /etc/profile... Done

    # eth0: link up, 100Mbps, full-duplex, lpa 0x45E1

    至此系統啟動成功。

    ----------------------------------------------------------------------------------
    后記:由于友善之臂mini2440默認的配置文件是將驅動等直接編譯到內核里去了,并沒有使用內核模塊。所以上述第6步制作根文件系統中的d)編譯和e)安裝內核模塊的步驟可以不做。我就沒有編譯內核模塊。因為參照友善之臂的root_qtopia根文件系統發現/lib/modules/`uname -r`里根本沒有東西。而且以前用友善之臂的config_mini2440_t35默認配置編譯內核模塊的時候。發現友善只做了個hello_modules的內核模塊示例。在此我們不需要使用這個hello_modules,所以這兩步就略過去了。

    說明:由于最小系統里的etc配置文件沒有寫自動啟動網卡的腳本,所以我做的ramdisk開始時并不能自動啟動網卡。后來參照友善之臂的root_qtopia根文件系統里的腳本做如下修改,即可自動啟動腳本。
    修改如下:
    修改要制作的ramdisk根文件系統的rootfs下的/etc/init.d/rcS文件
    在最下邊添加如下兩行命令即可自動啟動網卡:
    /sbin/ifconfig lo 127.0.0.1
    /sbin/ifconfig eth0 192.168.31.230 netmask 255.255.255.0 up

    這個方法是通過分析友善之臂的root_qtopia根文件系統的啟動流程時發現的。
    通過分析友善之臂的root_qtopia根文件系統,我們還能發現更多的內容。在此不在詳述。

    鍛煉一下自己分析解決問題的能力吧。呵呵。

     

    使用initramfs啟動Linux成功,再次總結一下

    前天做了個從ramdisk根文件系統啟動Linux的實驗,寫了個帖子。經總版主kasim大俠的提攜,得知現在基于Linux的發行版通常采用initramfs代替initrd,架構更簡單,應用也更靈活一些。正好今天晚上沒事,就做了一下使用initramfs啟動Linux,寫個帖子總結一下。
    這個帖子不會詳述具體的每一個步驟,僅僅說明它和使用ramdisk啟動系統時所需要做的步驟的區別。事實上我也是在前天配置編譯內核使用ramdisk啟動系統的步驟的基礎上改的。這里只總結使用initramfs和使用ramdisk各自配置內核選項的主要區別和遇到的一些問題。

    參照我的另一個帖子《從ramdisk根文件系統啟動Linux成功,總結一下》
    http://www.arm9home.net/read.php?tid-5610.html


    開發環境:Fedora 9
    交叉編譯工具鏈:arm-linux-gcc 4.3.2 with EABI
    嵌入式Linux內核版本:2.6.29.4-FriendlyARM。本文就是友善之臂的2.6.29.4-FriendlyARM的那個版本config_mini2440_t35的內核的基礎上改的。其它版本的應該也類似,僅供參考。
    開發板:mini2440-128M Nand Flash
    Bootloader:u-boot-2009.11


    主要的不同點:
    步驟2.修改內核配置選項
    進入內核源碼目錄linux-2.6.29目錄
    #cp config_mini2440_t35 .config
    #make menuconfig ARCH=arm
    打開配置菜單,配置使用ramdisk啟動系統時需要設置兩個選項,這里只需要配置一個配置項:
    General setup-->選擇 Initial RAM filesystem and RAM disk...... 項

    原因很簡單,我們使用的是initramfs,而不是ramdisk,所以不用配置ramdisk的驅動支持項Device Drivers-->Block devices-->RAM block device support 項。相應的之后的(4096)Default RAM disk size kbytes等相關默認配置選項就不會再出現了。

    另外initramfs技術和ramdisk技術的另一個重要的區別就是initramfs并不是在內存中模擬出一個磁盤,所以也就不在需要ramdisk中所需的ext2驅動支持。所以,File systems菜單下的ext2文件系統支持< > Second extended fs support選項就可以取消了。

    在這一步還有一個重要的區別就是需要在General setup-->Initial RAM filesystem and RAM disk...... 項的相關項(/work/rootfs) Initramfs source file(s)中填寫你要制作成initramfs格式的根文件系統目錄,在這里我要做的根文件系統的目錄是/work/rootfs。

    步驟6.制作initramfs根文件系統
    h)制作initramfs根文件系統鏡像

    制作最小系統根文件系統的步驟和以前制作ramdisk根文件系統的步驟基本一致,這里只說明最后一步有何不同。
    因為initramfs根文件系統啟動時執行的第一個程序是init,而不是linuxrc,所以在此,我們制作的根文件系統需要添加一個init文件,相應的linuxrc文件就不再需要了。
    按照如下方式修改根文件系統
    #cd /work/rootfs
    #ln -s bin/busybox init 
    這樣就為busybox創建了一個軟鏈接init,這個文件就是我們要創建的init文件。

    另外就是我們制作ramdisk根文件系統鏡像的時候使用的是genext2fs工具,在此我們制作initramfs根文件系統鏡像時,并不需要額外的步驟,而是在你編譯Linux內核的時候就自動生成了。自動生成的initramfs根文件系統鏡像在Linux源碼樹的usr目錄下。名字叫initramfs_data.cpio.gz,它是gz格式的壓縮文件。

    這樣就有一個問題,在編譯可以使用initramfs啟動的內核的時候,它的配置選項有一個相關項,就是要在(/work/rootfs) Initramfs source file(s)中填寫你要制作成initramfs格式的根文件系統目錄。這樣就要求我們在編譯內核的時候,首先先把根文件系統做好。值得注意的是我們按照這個方法制作出來的內核鏡像實際上比原來的大了許多,這是因為我們在做這一步的時候,實際上是將initramfs根文件系統直接合并到內核鏡像里邊了。這樣,合二為一的鏡像就不再需要單獨燒寫根文件系統鏡像了,相應的,啟動內核時的參數就不需要添加initrd=……來指定initramfs的位置了。當然如果你不想將initramfs合并到內核中,直接用配置ramdisk的內核來啟動系統即可,不過這時你就必須使用initrd=……來指定initramfs的位置了,并且第二個參數initramfs根文件系統映像的大小必須指定為實際大小,否則提示映像校驗錯誤,無法啟動系統。

    其它的就沒有區別了。

    -------------------------------------------------------------------
    一切工作做好了,uImage和initramfs_data.cpio.gz都已經編譯出來了。
    用u-boot下載內核鏡像和initramfs根文件系統鏡像,此時啟動系統,最終內核恐慌kernel panic啟動失敗。
    在超級終端的最后一行顯示錯誤如下:
    Unpacking initramfs...<0>Kernel panic - not syncing: bad gzip magic numbers

    上網查閱了相關的錯誤,解決方案如下:
      “這個問題已經解決; 
           是因為,我在u-boot傳遞給內核的initrd=bufptr,size; 
      size這個參數中,大小比實際的initramfs的大小還大; 
      導致unpack_to_rootfs在調用gunzip進行initramfs壓縮包進行解壓時,gunzip無法判斷到initramfs壓縮包的結束地址;進行重復的解  壓導致的;(gunzip這個東東真不智能啊,呵呵) 

      將size設置和initramfs壓縮包的大小一致就OK了;”

    如法炮制,系統啟動成功。       注意生成dev 下的設備節點,否則卡死RFID管理系統集成商 RFID中間件 條碼系統中間層 物聯網軟件集成
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