接著以 'fdisk' 對 vmhd 做 partition 分割 $ fdisk -C u vmhd Command (m for help): n Command action e extended p primary partition (1-4) p Partition numb

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檀凌
6 years ago
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1 Linux 系統建構實作劉浩然目標運用 QEMU 虛擬機器環境, 學習如何從無到有, 建構一個可開機的 Linux 系統一個 Linux 系統包含了 boot loader( 開機程式 ) kernel( 作業系統核心 ) initramfs( 初始檔案系統 ) rootfs( 開機完成後使用的檔案系統, 內存放系統的應用程式 ) Boot loader: 在 BIOS 之後第一個被執行的程式, 它依據使用者設定, 載入作業系統核心, 並執行之 Kernel: 作業系統核心, 我們採用 Linux initramfs: 初始檔案系統, 任務為載入開機階段用到的各種驅動程式 ( 如 :SATA 驅動程式 ) rootfs: 系統用的檔案系統, 內存各種基本系統程式 ( 如 :init,getty, sh, ls 等 ) 2 作業系統與程式這裡使用 Linux 作業系統為實作的操作環境你可以使用任何喜愛的 Linux 套件, 如 opensuse, Fedora 等等這裡使用 Ubuntu 為本次實作的標準環境 Ubuntu 可以在下載至於 QEMU, 使用 Ubuntu 內附的即可實作中使用 GRUB 作為 boot loader;busybox 則提供 rootfs 裡的基本系統程式你還需要至下列網站下載下列程式 : GRUB 1.99~rc2 kernel Busybox 建立虛擬磁碟以一個檔案 vmhd 來作為 QEMU 的虛擬硬碟, 當它內容都準備好之後, 就可以在 QEMU 裡驗證首先在命令列下使用 'dd' 建立一個 100MB 的檔案 $ dd if=/dev/zero of=vmhd bs=1m count=100

2 接著以 'fdisk' 對 vmhd 做 partition 分割 $ fdisk -C u vmhd Command (m for help): n Command action e extended p primary partition (1-4) p Partition number (1-4): 1 First sector ( , default 63): Using default value 63 Last sector, +sectors or +size{k,m,g} ( , default ): Using default value Command (m for help): p Disk vmhd: 0 MB, 0 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 1024 cylinders, total 0 sectors Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes Disk identifier: 0x4b7dd39a Device Boot Start End Blocks Id System vmhd Linux Command (m for help): w The partition table has been altered! Syncing disks. 注意 partition 的劃分, 起點在第 63 個 sector 第 0 個 sector 為 MBR( 主開機磁區, Master Boot Record);GRUB 會應用第 1 至第 62 個 sector 存放其部份開機程式在 vmhd 上建立檔案系統使用 loopback device, 將 vmhd 變成系統上的一個裝置, 以便建立檔案系統整個 vmhd 對應到 /dev/loop0,vmhd 的 partition 1 對應到 /dev/loop1 在 partition 1 上用 mkfs 建立 ext3 檔案系統, 並將它掛載 (mount) 在 /mnt $ sudo losetup /dev/loop0 vmhd $ sudo losetup -o /dev/loop1 vmhd $ sudo mkfs -t ext3 /dev/loop1 $ sudo mount /dev/loop1 /mnt

3 4 安裝 GRUB boot loader 將 grub-1.99~rc2.tar.gz 解開編譯及安裝編譯過程需要使用 flex 及 bison, 請先安裝這二個軟體 $ sudo apt-get install flex bison $ tar zxf grub-1.99~rc2.tar.gz $ cd grub-1.99~rc2/ $./configure $ make $ sudo make install $ cd.. 把 GRUB 寫入 vmhd 下面步驟會覆寫 vmhd 的 MBR 將 GRUB core 寫入 MBR 至 partition1 間的小空間 ( 第 1 至 62 sector) 及將 GRUB 模組 ( 驅動程式, 以存取不同的儲存裝置或檔案系統 ) 存入 partition 1 上的 ext4 檔案系統 ( 放在 /boot/grub 目錄下 ) $ mkdir -p /mnt/boot/grub $ sudo bash -c "cat > /mnt/boot/grub/device.map" <<EOF > (hd0) /dev/loop0 > (hd0,1) /dev/loop1 > EOF $ sudo grub-install --no-floppy --boot-directory=/mnt/boot /dev/loop0 這裡順便寫入 GRUB 的開機選單設定檔 Linux 核心在稍後會放在 /boot/vmlinuz $ sudo bash -c "cat > /mnt/boot/grub/grub.cfg" <<EOF > set timeout=5 > set default=0 > menuentry "My Linux kernel" { > set root=(hd0,1) > linux /boot/vmlinuz > initrd /boot/initramfs.img > } > EOF device.map 用途在告訴 grub-install: 對應到被安裝的 /dev/loop0 及 /dev/loop1, 開機時是那個 BIOS 磁碟編號, 這資訊沒告訴它,GRUB core 找不到 GRUB modules

4 5 編譯 Linux kernel 將 linux tar.bz2 解開設定及編譯你可以使用 make menuconfig 文字選單, 自定 Linux 核心要包含那些功能及驅動程式, 這裡使用預設值 (make defconfig) make menuconfig 需要安裝 ncurses library header $ sudo apt-get install libncurses5-dev $ tar jxf linux tar.bz2 $ cd linux / $ make defconfig $ make 將完成的 Linux kernel 複製到 vmhd 的 /boot 目錄下 $ sudo cp arch/x86/boot/bzimage /mnt/boot/vmlinuz $ cd.. 6 製作 initramfs initramfs 的內容組成, 由 BusyBox 提供 BusyBox 是常用的 unix 工具程式之縮小版, 組合為單一執行檔嵌入式系統上常見編譯 BusyBox $ tar jxf busybox tar.bz2 $ cd busybox / $ make defconfig $ make 建立 initramfs 目錄 $ mkdir../initramfs 安裝 BusyBox 至 initramfs 目錄 $ make CONFIG_PREFIX=../initramfs install initramfs 階段的目的, 在讓 kernel 可以順利 mount 起 rootfs, 存取 rootfs 所必需的驅動

5 程式必須放入 initramfs 並在 initramfs 裡的 /init script 裡用 insmod 載入本實作並無特殊驅動程式需求, 因此而接帶入 rootfs 即可動手寫 initramfs/init script $ cd../initramfs $ vi init 將下列內容寫入 initramfs/init script ====== 開始 ====== #!/bin/sh # Mount things needed by this script mount -t proc proc /proc mount -t sysfs sysfs /sys # Create device nodes mdev -s # Function for parsing command line options with "=" in them # get_opt("root=/dev/sda") will return "/dev/sda" get_opt() { echo "$@" cut -d "=" -f 2 } # init and root defaults init=/sbin/init root=/dev/sda1 # Override default values if kernel command line has definitions for i in `cat /proc/cmdline` ; do case $i in root=*) root=`get_opt $i` ;; init=*) init=`get_opt $i` ;; esac

6 done # Mount the root device mount $root /newroot # Check if init exists and is executable if [ -x /newroot/$init ] ; then # unmount all other mounts so that the ram used by # the initramfs can be cleared after switch_root umount /sys /proc fi # switch to the new root and execute init exec switch_root /newroot $init # This will only be run if the exec above failed echo "Failed to chroot, dropping to a shell" exec sh ====== 結束 ====== $ chmod a+x init 建立 initramfs init script 階段使用的目錄 $ mkdir proc sys newroot lib Copy busybox 使用的 shared library 到 initramfs 用 ldd 查看 busybox 使用了那些 shared library, 複製過來到 initramfs/lib 下 $ ldd bin/busybox linux-gate.so.1 => (0x ) libm.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libm.so.6 (0x ) libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0x ) /lib/ld-linux.so.2 (0x0014a000) $ cp /lib/ld-linux.so.2 lib/ $ cp /lib/i386-linux-gnu/{libm.so.6,libc.so.6} lib/

7 將 initramfs 目錄打包成 initramfs.img find 將 initramfs 內所有檔案列表送給 cpio,cpio 依列表抓檔打包, 再以 gzip 壓縮 $ find./ cpio -o -H newc gzip >../initramfs.img $ cd.. 將完成的 initramfs.img 移至 vmhd 的 /boot 目錄下, 並更正檔案擁有者為 root $ sudo mv initramfs.img /mnt/boot/ $ sudo chown root.root /mnt/boot/initramfs.img 到這裡, 我們己完成了大半, 只剩下 rootfs 下的 UNIX 程式和設定檔 7 製作 rootfs 當 initramfs switch_root 至 /newroot ( 即 vmhd 的 partition 1), 便執行 /sbin/init 它是 rootfs 裡第一個被啟動的程式, 按 /etc/inittab 的設定, 依序啟動其他應用程式 ( 啟動 server process mount 檔案系統及執行 init.d 目錄下的 rcx scripts) 安裝 UNIX 工具程式至 rootfs 把 busybox 安裝到 vmhd 根目錄下 $ cd busybox / $ sudo make CONFIG_PREFIX=/mnt install 建立 rootfs 裡會用到的目錄 $ sudo mkdir /mnt/{lib,sys,proc,dev} 複製 busybox 會用到的 shared library $ sudo cp /lib/ld-linux.so.2 /mnt/lib/ $ sudo cp /lib/i386-linux-gnu/{libm.so.6,libc.so.6} /mnt/lib/ etc 目錄下的設定

8 BusyBox 內提供了一組基本設定, 複製過來使用 $ cp -R examples/bootfloppy/etc /mnt/ $ cd /mnt/etc 下面第一行指示 /sbin/init 先執行 rcs( 系統啟動設定都在這 ), 之後在 console 執行 sh 提供命令列環境,respawn 表示 sh process 結束的話要再重生一個, 第三行為在 tty2 也提供一個 sh 環境, 第四行指示 init 在收到 ctrl-alt-del 時 umount 所有已掛載的檔案系統 $ cat inittab ::sysinit:/etc/init.d/rcs ::respawn:-/bin/sh tty2::askfirst:-/bin/sh ::ctrlaltdel:/bin/umount -a -r 在 fstab 裡定義的掛載點, 在 mount -a 時都會被自動掛載到指定目錄下注意這個檔案和 busybox 的不同, 加了第二行你要自行補上,rc.S 在執行 mdev -s 時才不會失敗 $ cat fstab proc /proc proc defaults 0 0 sysfs /sys sysfs defaults 0 0 系統啟動設定都集中寫在 rcs 裡, 第三行掛載 fstab 裡定義的檔案系統, 第四行 mdev 會從 /sys 讀取系統裝置資訊, 並在 /dev 下自動產生 device files 注意 rcs 檔案和 busybox 的不同, 加上了第四行請自行補上 $ cat init.d/rcs #! /bin/sh /bin/mount -a /sbin/mdev -s OK! 大功告成將 vmhd 從 /mnt 卸載, 並將 loop0, loop1 映射至 vmhd 的設定解除 $ cd $ sudo umount /mnt $ sudo losetup -d /dev/loop0 /dev/loop1 8 QEMU 實驗開機安裝 QEMU 套件後, 執行 QEMU 並指定 vmhd 為第一個系統硬碟請你也按本實作指引自行演練確實瞭解系統構成元件之間的關係, 並熟習相關操作指令 $ sudo apt-get install qemu $ qemu -hda vmhd

9 QEMU 開機畫面快照

<4D6963726F736F667420576F7264202D20C7B6C8EBCABD6C696E7578BBF9B4A1CAB5D1E92E646F63>

<4D6963726F736F667420576F7264202D20C7B6C8EBCABD6C696E7578BBF9B4A1CAB5D1E92E646F63> 嵌入式 linux 基础实验 1 内核配置及编译 1. 进入内核所在目录 /opt/ruiva/xscale/linux-2.6.26 #cd /opt/ruiva/xscale/linux-2.6.26 2. 键入 make menuconfig, 根据需要适当配置内核 #make menuconfig 这里先使用默认的配置,