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分类: LINUX

2007-12-13 09:53:27

一. 制作软盘版Linux

    嵌入式linux由一个几百kb的kernel(内核)和一些根据需要进行定制的系统模块组成。由于linux是开放源代码的操作系统,因此,其在嵌入式领域有其不可替代的成本和高度灵活性等优势。 将linux系统裁减到就像dos一样只要一张软盘就能启动,是制作嵌入式linux的基础。网络上有许多实现方法的介绍,但是在实践过程中都或多或少存在着一些问题或不方便之处。我们结合自己在这方面的实践经验,详细介绍基于软盘的linux系统制作过程。

    三个基本元素

    一个嵌入式linux系统只需要下面三个基本元素:引导程序、linux微内核(由内存管理、进程管理和事务处理构成)和初始化进程。如果要让它有更多的功能且保持小型化,还可以加上文件系统、tcp/ip网络支持、gui(图形用户界面)和设计精简的应用程序,并将其放在rom、ram、flash或disk on chip中启动。由于嵌入式linux操作系统的高度灵活性,开发者可以很容易地对它进行定制或作适当开发,来满足实际应用需要。 将linux 的系统裁减到只要一张软盘就能启动,不但是制作嵌入式linux的基础,而且自己也有广泛的应用前景。这些应用包括简单路由器管理、三层交换机管理、floppy-boot防火墙管理等。国外有专门的组织致力于这方面的工作,如loaf(linux on a floopy)等组织。

    选择内核

    创建一个启动盘首先必须创建系统内核。由于软盘容量有限,因此常采用对内核进行手工配置,去掉不必要的模块的方法来裁减内核。
    要想裁减内核体积,创建它时就得把不必要的功能去掉,如去掉对网络的支持和对不必要设备的支持。但是一定要记住保留内核对ramdisk和ext2的支持,否则启动盘将不能工作。其过程如下:

1)以root超级用户登录,进入目录/usr/src/linux。
2)执行#make menuconfig来对内核模块进行配置(也可以在x window中运行make xconfig)。
3)依次执行#make dep 和#make bzimage (如果内核不大则执行#make zimage),执行该命令后,将在/usr/src/linux/arch/i386/boot目录下生成内核文件bzimage(或zimage)。若配置中加入了模块的支持(选项为m),还需要执行#make modules和#make modules_install。
4)用命令#cp usr/src/linux/arch/i386/ boot/bzimage /boot拷贝新内核到/boot目录,修改文件/etc/lilo.conf,加入:

    image = /boot/bzimage
    label = new
    root =/dev/hdxx(你自己的启动硬盘分区)
    read-only

    执行命令#lilo载入新内核,#reboot重启系统,在出现“lilo:”时键入new。若系统正常引导,则执行下一步,若不行则用老内核引导后,到步骤1)重新配置编译内核。

5)插入软盘执行

    #dd bs=1k if=/usr/src/linux/arch/i386/ boot/bzimage of=/dev/fd0

这样将内核拷贝到软盘上。

6)用命令#ls -s 将在/usr/src/linux/ arch/i386/boot/bzimage 得到内核的大小(假定为476),将这个大小记录下来以备后用。

    这样就制作了包含裁减内核的可供启动的linux启动软盘。但是由于没有root文件系统,使用这张软盘启动系统后,系统会显示“vfs: cannot open root device x:x”和“kernel panic: vfs: unalbe to boot root fs on x:x”的错误。

root文件系统

    一个root文件系统必须包括支持完整linux系统的全部东西,因此,它至少应包括:基本文件系统结构;至少含有目录/dev、/proc、/bin、/etc、/lib、/usr、/tmp ;最基本的应用程序,如sh、ls、cp、mv等;最低限度的配置文件,如rc、inittab、fstab等;设备:/dev/hd*、/dev/ tty*、/dev/fd0;基本程序运行所需的函数库。

    由于以上所需文件远超过1.44m,因此我们通常的做法是在准备好内容后将其压缩到软盘中。当用软盘启动时,再把文件解压到内存中,形成一个虚拟盘(ramdisk),通过ramdisk控制系统启动。如果你使用lilo控制启动,先检查一下lilo的配置文件/etc/lilo.conf中定义的ramdisk的大小:

    ramdisk_size = nnn

创建root文件系统

    回到根目录或用户的缺省目录,用#mkdir flop建立工作目录flop。在这个目录下用mkdir建立以下一些目录:/dev,设备;/proc - proc,文件系统所需目录;/etc,系统配置文件;/sbin,重要的系统程序;/bin,基本应用程序;/lib,共享函数库;/mnt,装载其他磁盘节点;/usr,附加应用程序。

    其中/proc、/mnt和/usr在此情况下都是空的,只需要用mkdir创建它们即可。其余的目录应根据需要分别创建。下面对它们一个一个地详细叙述。

 

/dev:    这个目录中含有系统不可缺少的设备文件。你可以把现有系统中/dev的文件拷贝过来,然后删除          不必要的文件。不过一定要保留console、kmem、mem、null、ram、tty*等文件。其余的都可          以根据需要删除。

/etc:    这个目录中含有一些必不可少的系统配置文件。一般可以包含rc.d/* (系统启动脚本)、              fstab(列出要登录的文件系统)、inittab(包含启动过程参数)、passwd (用户名和目录)、          group(用户组)、shadow(用户加密密码)。如果不使用init作为登录进程,而将init链接到          /bin/bash,则/etc目录下可以不含有任何文件。

/bin和/sbin:该目录中包含有必不可少的应用程序,如ls、mv、cat、cp、getty(mingettty)。也可以            根据自己的需要选择,不过一定要记住包括以下程序:init、getty、login、mount、                bash。

/lib:     该目录中包含有你的启动盘启动过程中所需要的共享函数库。在/lib目录下还必须有函数库装载          器,这个装载器或是ld.so (对 a.out 库) 或是 ld-linux.so (对 elf 库)。 

模块

    如果有一个模块化的内核,你还得必须考虑需要加载的模块。它们都位于/lib/modules。你可以把不是很重要的模块放到别的盘上,当系统启动后再加载,这样会节省启动盘的空间。

打包

1)建立loop设备的临时挂接点和一个大小为4.6兆(大小可以调节)的临时文件,并将其清零: 

    #mkdir /mnt/loop 2>/dev/null
    #dd if=/dev/zero of=/tmp/loop_tmp bs=1k count=4600 >/dev/null 

2)将loop设备与临时文件联系起来

    #losetup /dev/loop0 /tmp/loop_tmp

3)linux内核识别两种可以直接拷贝到ramdisk的文件系统,它们是minix 和ext2,ext2性能更好:

    #mke2fs -m 0 /dev/loop0 2>/dev/null

    #mke2fs将会自动判断设备容量的大小并相应地配置自身,-m 0参数防止它给root保留空间,这样会腾出更多的有用空间。 

4)接着把虚拟盘挂在节点/mnt上:

    #mount /dev/loop0 /mnt/loop -t ext2

5)将制作好的root文件系统拷贝到所挂的节点上,卸下挂接点,删除建立的挂接点,再取消loop设备与临时挂接点的联系。

    #cp -a ./tree/* /mnt/loop
    #umount /mnt/loop
    #rmdir /mnt/loop 2>/dev/null
    #losetup -d /dev/loop0

6)压缩文件系统后,就拥有了一个压缩的root文件系统,删除建立的临时文件。

    #dd if=/tmp/loop_tmp | gzip -9 > rootfs.gz
    #rm -f /tmp/loop_tmp

7)检查压缩后的root文件系统的大小,如果大了,还得去掉一些东西。

    #ls -s ./zimage|cut -f2 -d

整合

    有了root文件系统和内核之后,最后的工作就是把它们整合在一起
    先检查总文件的大小,包括已经制作的内核和打包的root文件系统。如果超出1.44m,就得考虑重新创建。root文件系统所需的所有文件都准备就绪,你就可以运行它了,运行结果应该没有错误,否则就应该仔细检查一下。
    真正的嵌入式linux系统
    到这里基于软盘的linux盘已经做好了,剩下的工作就是测试这张盘的正确性,如果有问题还得从头再来。现在许多linux的发行套件中都有厂家做好的启动盘,它们的制做原理和以上介绍的大同小异,但是它们常常使用许多不同的技巧,因为它们要面对更多的硬件和各种可能发生的情况。
    真正的基于ia应用的嵌入式linux还必须加入gui(图形用户界面)和设计精简的应用程序,如网络浏览器等。gui方面开放源代码的,国外有microwindows(可访问),国内有minigui(可访问)。它们的源代码都可以在网上找到。浏览器方面用得较广的是viewml(),它也是开放源代码的。结合以上一些工具,再加上对硬件驱动程序的开发,就可以形成一套嵌入式的linux操作系统。

二.Linux软盘启动器
   转载自

  1. 软盘上安装引导器(grub)

  一般制作软盘上跑的Linux引导器都使用sysLinux这个工具(这个工具不支持ext2分区格式,只能支持fat分区格式),因为我对grub比较熟悉,并且我在软盘上安装grub只用了132KB空间,不是很耗磁盘空间。

  具体操作如下:


# mke2fs /dev/fd0

  创建了 ext2 文件系统后,需要安装该文件系统:


# mount /dev/fd0 /mnt/floppy

  现在,需要创建一些目录,并将一些关键文件(原先安装 GRUB 时已安装了这些文件)复制到软盘:


# mkdir /mnt/floppy/boot 
# mkdir /mnt/floppy/boot/grub 
# cp /boot/grub/stage1 /mnt/floppy/boot/grub 
# cp /boot/grub/stage2 /mnt/floppy/boot/grub

  再有一个步骤,就能得到可用的引导盘。

  在Linux bash中,从 root 用户运行“grub”,该程序非常有趣并值得注意,因为它实际上是 GRUB 引导装入器的半功能性版本。尽管 Linux 已经启动并正在运行,您仍可以运行 GRUB 并执行某些任务,而且其界面与使用 GRUB 引导盘或将 GRUB 安装到硬盘 MBR 时看到的界面(即GRUB控制台)完全相同。

  在 grub> 提示符处,输入:


grub> root (fd0) 
grub> setup (fd0) 
grub> quit

  现在,引导盘完成了。
  2. 安装根文件系统
  一套Linux系统要正常启动,根文件系统要包括下列文件夹:


/bin /etc /proc /tmp /var /dev /mnt

  要包括下列基本的设备文件:


/dev/console /dev/fd0 /dev/null /dev/ram0 /dev/tty /dev/tty0

  要包括下列配置文件:


/etc/rc.d/inittab /etc/rc.d/rc.sysinit /etc/fstab

  要实现基本的功能,还要包括一些常用工具:如:sh,ls,cd,cat等。其中,前面三个部分不要多少空间的,但是常用工具会占用很多空间, 要是用原来系统中的这些命令,就是全部用静态编译,不是用动态连接库,大概有2MB~3MB,放不进软盘。网络上解决的方案是使用BusyBox工具。具 体可以到官方网站:看看。下载BusyBox工具的源代码。

  注意:

  (1) 译的时候要静态编译,修改 Makefile 中的 DOSTATIC 参数,从false 改为 true,这样,编译出来的代码就不要依赖glibc了。

  (2) 因为我们用的是 BusyBox 上的 init,与一般所使用的 init 不太一样,会先执行 /etc/init.d/rcS 而非 /etc/rc.d/rc.sysinit,为了做出来的 FloppyLinux 架构与 Redhat 的架构一样,所以修改了 BusyBox 中的 init.c底下是修到的部分内容∶


#ifndef INIT_SCRIPT
#define INIT_SRCIPT "/etc/rc.d/rc.sysinit"
#endif

  具体操作如下:

  (1) 官方网站上下载BusyBox的最新版本:busybox-0.60.5.tar.gz解开,按照上面的注意点修改源代码。

  (2) 运行下列命令:


#make
#make install

  (3) 译好的可势行文件放在 ./_install 文件夹里的。


#cp ./_install /tmp/floppy-Linux -r

  (4) 动建立其它的文件或文件夹:


#cd /tmp/floppy-Linux
# mkdir dev etc etc/rc.d proc mnt tmp var
# chmod 755 dev etc etc/rc.d bin mnt tmp var
# chmod 555 proc
# cd dev
# mknod tty c 5 0
# mknod console c 5 1
# chmod 666 tty console
# mknod tty0 c 4 0
# chmod 666 tty0
# mknod ram0 b 1 0
# chmod 600 ram0
# mknod fd0 b 2 0
# chmod 600 fd0
# mknod null c 1 3
# chmod 666 null

  (5) 建启动配置文件:(inittab,rc.sysinit,fstab)

initab:
::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
::askfirst:/bin/sh
rc.sysinit:
#!/bin/sh
mount -a
# chmod 755 rc.sysinit
fstab:
proc /proc proc defaults 0 0

  (6) 作Ramdisk的镜像文件:


# dd if=/dev/zero of=/tmp/initrd bs=1k count=4096
# losetup /dev/loop0 /tmp/initrd
# mke2fs -m 0 /dev/loop0>
# mount -t ext2 /dev/loop0 /mnt
# cp -r /tmp/floppy-Linux/* /mnt
# umount /mnt
# losetup -d /dev/loop0
# dd if=/tmp/initrd | gzip -9 > /tmp/initrd.gz
# rm -f /tmp/initrd
# sync

  3.编译内核:

  这部分内容不详细讲述,主要是去掉了一些不需要的选项,减小内核,编译出来的内核是725920Byte。里面包含了必要的网卡驱动和网络协议栈。

  4.整合启动盘

  现在所用到了的东西全部搞好了,下面就是整合一下:

  全部文件(文件夹)如下:


/lost+found/
/boot/
/boot/grub/
/boot/grub/stage1 =========èGrub启动时用到的两个文件
/boot/grub/stage2
/boot/grub/menu.lst =========èGrub的配置文件指向grub.conf
/boot/grub/grub.conf
/boot/kernel =============è内核
/initrd.gz ===============è内存镜像文件

  这样这张软盘就能启动一套Linux系统了,占用1.213MB。


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