試試一張軟盤可裝下Linux(嵌入式Linux)

class="22622"> 　　嵌入式Linux由一個幾百KB的kernel(內核)和一些根據需要進行定制的系統模塊組成。由於Linux是開放源代
碼的操作系統，因此，其在嵌入式領域有其不可替代的成本和高度靈活性等優勢。

　　將Linux系統裁減到就像DOS一樣只要一張軟盤就能啟動，是制作嵌入式Linux的基礎。網絡上有許多實現方法
的介紹，但是在實踐過程中都或多或少存在著一些問題或不方便之處。我們結合自己在這方面的實踐經驗，詳細介
紹基於軟盤Linux的制作過程。

　　三個基本元素

　　一個嵌入式Linux系統只需要下面三個基本元素：引導程序、Linux微內核(由內存管理、進程管理和事務處理
構成)和初始化進程。如果要讓它有更多的功能且保持小型化，還可以加上文件系統、TCP/IP網絡支持、GUI(圖形
用戶界面)和設計精簡的應用程序，並將其放在ROM、RAM、FLASH或Disk;On;Chip中啟動。由於嵌入式Linux操作系
統的高度靈活性，開發者可以很容易地對它進行定制或作適當開發，來滿足實際應用需要。

　　將Linux的系統裁減到只要一張軟盤就能啟動，不但是制作嵌入式Linux的基礎，而且自己也有廣泛的應用前景。
這些應用包括簡單路由器管理、三層交換機管理、floppy-boot防火牆管理等。國外有專門的組織致力於這方面的工
作，如LOAF(Linux;on;a;floopy)等組織。

　　選擇內核

　　創建一個啟動盤首先必須創建系統內核。由於軟盤容量有限，因此常采用對內核進行手工配置，去掉不必要的
模塊的方法來裁減內核。

　　要想裁減內核體積，創建它時就得把不必要的功能去掉，如去掉對網絡的支持和對不必要設備的支持。但是一
定要記住保留內核對RAMDISK和ext2的支持，否則啟動盤將不能工作。其過程如下：

　　1)以root超級用戶登錄，進入目錄/usr/src/linux。

　　2)執行#make;menuconfig來對內核模塊進行配置(也可以在X;Window中運行make;xconfig)。

　　3)依次執行#make;dep和#make;bzImage;(如果內核不大則執行#make;zImage),執行該命令後，將在
/usr/src/linux/arch/i386/boot目錄下生成內核文件bzImage(或zImage)。若配置中加入了模塊的支持(選項為M)，
還需要執行#make;modules和#make;modules_install。

　　4)用命令#cp;usr/src/linux/arch/i386/;boot/bzImage;/boot拷貝新內核到/boot目錄,修改文件
/etc/lilo.conf，加入：

　　image;=;/boot/bzImage

　　label;=;new

　　root;=/dev/hdxx(你自己的啟動硬盤分區)

　　read-only

　　執行命令#lilo載入新內核，#reboot重啟系統，在出現“lilo:”時鍵入new。若系統正常引導，則執行下一步，
若不行則用老內核引導後，到步驟1)重新配置編譯內核。

　　5)插入軟盤執行

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

　　這樣將內核拷貝到軟盤上。

　　6)用命令#ls;-s將在/usr/src/linux/;arch/i386/boot/bzImage得到內核的大小(假定為476)，將這個大小記
錄下來以備後用。

　　這樣就制作了包含裁減內核的可供啟動的Linux啟動軟盤。但是由於沒有root文件系統，使用這張軟盤啟動系
統後，系統會顯示“VFS:;cannot;open;root;device;x:x”和
“kernel;panic:;VFS:;unalbe;to;boot;root;fs;on;x:x”的錯誤。

　　root文件系統

　　一個root文件系統必須包括支持完整Linux系統的全部東西，因此，它至少應包括：基本文件系統結構；至少
含有目錄/dev、/proc、/bin、/etc、/lib、/usr、/tmp；最基本的應用程序，如sh、ls、cp、mv等；最低限度的
配置文件，如rc、inittab、fstab等；設備：/dev/hd*、/dev/;tty*、/dev/fd0；基本程序運行所需的函數庫。

　　由於以上所需文件遠超過1.44M，因此我們通常的做法是在准備好內容後將其壓縮到軟盤中。當用軟盤啟動時，
再把文件解壓到內存中，形成一個虛擬盤(RAMDISK)，通過RAMDISK控制系統啟動。如果你使用LILO控制啟動，先檢
查一下LILO的配置文件/etc/lilo.conf中定義的RAMDISK的大小：

　　RAMDISK_SIZE;=;nnn

　　創建root文件系統

　　回到根目錄或用戶的缺省目錄，用#mkdir;flop建立工作目錄flop。在這個目錄下用mkdir建立以下一些目錄：
/dev，設備；/proc;-;proc，文件系統所需目錄；/etc，系統配置文件；/sbin，重要的系統程序；/bin，基本應
用程序；/lib，共享函數庫；/mnt，裝載其他磁盤節點；/usr，附加應用程序。

　　其中/proc、/mnt和/usr在此情況下都是空的，只需要用mkdir創建它們即可。其余的目錄應根據需要分別創建。
下面對它們一個一個地詳細敘述。

　　/dev：這個目錄中含有系統不可缺少的設備文件。你可以把現有系統中/dev的文件拷貝過來，然後刪除不必要
的文件。不過一定要保留console、kmem、mem、null、ram、tty*等文件。其余的都可以根據需要刪除。

　　/etc：這個目錄中含有一些必不可少的系統配置文件。一般可以包含rc.d/*;(系統啟動腳本)、fstab(列出要登
錄的文件系統)、inittab(包含啟動過程參數)、passwd;(用戶名和目錄)、group(用戶組)、shadow(用戶加密密碼)。
如果不使用init作為登錄進程，而將init鏈接到/bin/bash，則/etc目錄下可以不含有任何文件。

　　/bin和/sbin：該目錄中包含有必不可少的應用程序，如ls、mv、cat、cp、getty(mingettty)。也可以根據自
己的需要選擇，不過一定要記住包括以下程序：init、getty、login、mount、bash。

　　/lib:該目錄中包含有你的啟動盤啟動過程中所需要的共享函數庫。在/lib目錄下還必須有函數庫裝載器，這個
裝載器或是ld.so;(對a.out庫)或是ld-linux.so;(對ELF庫)。

　　模塊

　　如果有一個模塊化的內核，你還得必須考慮需要加載的模塊。它們都位於/lib/modules。你可以把不是很重要的
模塊放到別的盤上，當系統啟動後再加載，這樣會節省啟動盤的空間。

　　打包

　　1)建立loop設備的臨時掛接點和一個大小為4.6兆(大小可以調節)的臨時文件，並將其清零：

　　#mkdir;/mnt/loop;2>/dev/null

　　#dd;if=/dev/zero;of=/tmp/loop_tmp;bs=1k;count=4600;>/dev/null

　　2)將loop設備與臨時文件聯系起來

　　#losetup;/dev/loop0;/tmp/loop_tmp

　　3)Linux內核識別兩種可以直接拷貝到RAMDISK的文件系統，它們是minix和ext2，ext2性能更好：

　　#mke2fs;-m;0;/dev/loop0;2>/dev/null

　　#mke2fs將會自動判斷設備容量的大小並相應地配置自身，-m;0參數防止它給root保留空間，這樣會騰出更多
的有用空間。

　　4)接著把虛擬盤掛在節點/mnt上：

　　#mount;/dev/loop0;/mnt/loop;-t;ext2

　　5)將制作好的root文件系統拷貝到所掛的節點上，卸下掛接點，刪除建立的掛接點，再取消loop設備與臨時掛
接點的聯系。

　　#cp;-a;./tree/*;/mnt/loop

　　#umount;/mnt/loop

　　#rmdir;/mnt/loop;2>/dev/null

　　#losetup;-d;/dev/loop0

　　6)壓縮文件系統後，就擁有了一個壓縮的root文件系統，刪除建立的臨時文件。

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

　　#rm;-f;/tmp/loop_tmp

　　7)檢查壓縮後的root文件系統的大小，如果大了，還得去掉一些東西。

　　#ls;-s;./zImage|cut;-f2;-d

　　整合

　　有了root文件系統和內核之後，最後的工作就是把它們整合在一起。

　　先檢查總文件的大小，包括已經制作的內核和打包的root文件系統。如果超出1.44M，就得考慮重新創建。root文
件系統所需的所有文件都准備就緒，你就可以運行它了，運行結果應該沒有錯誤，否則就應該仔細檢查一下。

　　真正的嵌入式Linux系統

　　到這裡基於軟盤的Linux盤已經做好了，剩下的工作就是測試這張盤的正確性，如果有問題還得從頭再來。

　　現在許多Linux的發行套件中都有廠家做好的啟動盤，它們的制做原理和以上介紹的大同小異，但是它們常常使用
許多不同的技巧，因為它們要面對更多的硬件和各種可能發生的情況。

　　真正的基於IA應用的嵌入式Linux還必須加入GUI(圖形用戶界面)和設計精簡的應用程序，如網絡浏覽器等。GUI方
面開放源代碼的，國外有Microwindows(可訪問www.microwindows.org)，國內有miniGUI(可訪問www.minigui.org)。
它們的源代碼都可以在網上找到。浏覽器方面用得較廣的是ViewML(www.viewml.org)，它也是開放源代碼的。結合以
上一些工具，再加上對硬件驅動程序的開發，就可以形成一套嵌入式的Linux操作系統。