從ramdisk根文件系統啟動Linux 二
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。
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
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
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）。
h）制作ramdisk根文件系統鏡像
方法如下：
上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。
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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。