试试一张软盘可装下Linux(嵌入式Linux)
发布时间:2006-10-14 8:55:11   收集提供:gaoqian
  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Linux的制作过程。

  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www.microwindows.org),国内有miniGUI(可访问www.minigui.org)。
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(www.viewml.org),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。
 
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