使用ramdisk啟動ubuntu檔案系統

摩斯電碼發表於2020-05-10
Ubuntu

環境

Qemu 4.1

vexpress-ca9

 

概述

　　為了減小linux核心的大小，可以把一些外設驅動編譯成核心模組，但是在啟動ubuntu的時候，需要讀取flash，但是此時flash的驅動模組存放在ubuntu檔案系統中。為了解決這樣的問題，可以使用ramdisk記憶體檔案系統，將必備的驅動模組，比如這裡的flash驅動模組放到ramdisk中，當uboot引導linux時，可以將ramdisk和核心映象先載入到記憶體，啟動核心時，會將ramdisk在記憶體中的記憶體地址傳給核心。

　　當核心啟動後，會先將ramdisk作為根檔案系統，然後使用insmod載入flash驅動，就可以訪問存放有ubuntu檔案系統的塊裝置節點，最後再通過命令將根檔案系統切換為ubuntu檔案系統。

 

正文

　　這裡為了簡單起見，我們沒有把儲存器驅動編譯成核心模組，只是演示一下從ramdisk切到ubuntu的過程。

　　原先直接啟動ubuntu使用的命令是：

kernel_dir=./linux-4.14.13
kernel_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/zImage
dtb_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb

sudo qemu-system-arm \
    -M vexpress-a9 \
    -m 1024M \
    -smp 4 \
    -kernel ${kernel_image} \
    -append "noinitrd root=/dev/vda1 rw rootfstype=ext4 console=ttyAMA0,115200" \
    -dtb ${dtb_image} \
    -drive if=none,file=./ubuntu_rootfs/ubuntu.fulldisk,id=hd0 \
    -device virtio-blk-device,drive=hd0 \
    -nic tap \
    -serial stdio

　　其中vda是一個虛擬磁碟，它的第一個分割槽中存放的是ubuntu根檔案系統。

　　現在，如果使用ramdisk的話，修改啟動命令：

kernel_dir=./linux-4.14.13
kernel_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/zImage
dtb_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb

sudo qemu-system-arm \
    -M vexpress-a9 \
    -m 1024M \
    -smp 4 \
    -kernel ${kernel_image} \
    -dtb ${dtb_image} \
    -drive if=none,file=./ubuntu_rootfs/ubuntu.fulldisk,id=hd0 \
    -device virtio-blk-device,drive=hd0 \
    -append "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ext4 console=ttyAMA0 init=/linuxrc ignore_loglevel" \
    -initrd ./rootfs/ramdisk.img \
    -nic tap \
    -serial stdio

 

　為此，需要修改ramdisk的內容，原先我用的ramdisk中的根檔案系統使用busybox編譯生成的，/linuxrc是指向/bin/busybox的軟連線。需要對此進行修改，修改後的ramdisk內容如下（為了簡單明瞭，我僅保留必備的一些命令）：

.
├── bin
│   ├── busybox
│   ├── cd -> busybox
│   ├── chroot -> busybox
│   ├── echo -> busybox
│   ├── exec -> busybox
│   ├── mdev -> busybox
│   ├── mkdir -> busybox
│   ├── mount -> busybox
│   ├── pivot_root -> busybox
│   ├── sh -> busybox
│   └── umount -> busybox
├── dev
├── linuxrc
└── sys

　　其中linuxrc是一個shell指令碼，內容如下：

#!/bin/sh

echo "hello world"

echo "mount -t sysfs sysfs /sys"
mount -t sysfs sysfs /sys

echo "mdev -s"
mdev -s

echo "mkdir /newroot"
mkdir /newroot

echo "mount -t ext4 /dev/vda1 /newroot"
mount -t ext4 /dev/vda1 /newroot

echo "sys"
umount /sys

echo "cd /newroot"
cd /newroot

echo "mkdir -p oldroot"
mkdir -p oldroot

echo "pivot_root .  oldroot"
pivot_root .  oldroot

echo "exec chroot . /sbin/init <dev/console >dev/console 2>&1"
exec chroot . /sbin/init <dev/console >dev/console 2>&1

 

　　如果ramdisk裡有需要載入的flash驅動，需要先insmod，然後才能看到/dev/vda1。

　　ubuntu檔案系統中/sbin/init是一個軟連線，實際指向的是/lib/systemd/systemd。

 

製作ramdisk映象的命令：

#!/bin/bash

sudo dd if=/dev/zero of=ramdisk bs=1M count=32
sudo mkfs.ext4 -F ramdisk
sudo mkdir -p tmpfs
sudo mount -t ext4 ramdisk ./tmpfs/  -o loop
sudo cp -raf rootfs/*  tmpfs/
sudo umount tmpfs
sudo gzip --best -c ramdisk > ramdisk.gz
sudo mkimage -n "ramdisk" -A arm -O linux -T ramdisk -C gzip -d ramdisk.gz ramdisk.img

 

下面是啟動log：

 

 

完。

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