讀書筆記《Building Embeded Linux System》第九章建立Bootloader

不同類型的Bootlader

　　基於x86的PC機器，通常使用LILO或者GRUB。這些系統含有韌體（常說的BIOS），是對於各主要系統元件的程式，例如初始化RAM控制器，取保CPU在某個特定的狀態，提供很多資訊給OS，例如傳統的BIOS calls，ACPI table等等，這些linux的bootloader只需要從儲存介質中載入kernel image（也可能包括initrd/initramfs的image），開始執行既可。在嵌入式作業系統，通常沒有這些韌體，需要由bootloader來完成。

　　LILO很早就出現，記憶中讀書時候Linux使用的就是lilo，現在仍有些x86的系統在使用，可以在http://lilo.go.dyndns.org

中擷取最新版本和文檔，它只能在帶有PC BIOS的x86系統上使用。

　　GRUB由GUN維護，可以在http://www.gun.org/software/grub

中擷取資源。對於x86板塊上的系統，GRUB是朋友，而不是U-boot。這也是為什麼moblin在netbook上採用GRUB的原因，GRUB在是目前x86上最流行的bootloader。

　　loadlin允許在非NT系列的老式的windows系統中啟用linux，現在基本上不使用了。Coreboot（原來的LinuxBIOS），支援x866和PowerPC，從ROM中啟動Linux，Linux具備系統初始化，interrupt-routing分配，裝置初始化，所以也成為LinuxBIOS。他的特點就是快速啟動。RedBoot是基於eCos（Embedded Configurable Operating System)，在很多小型系統（小到無法跑整個Linux核心），當它可以跑其他的OS，例如Linux，後來Redhat使用了他。但是O’Reilly建議我們使用U-boot。

　　U-Boot：是目前用的最為廣泛的linux bootloader，可用於x86、PowerPC、ARM、MIPS等幾乎所有的常見的Linux嵌入系統，O’Reilly在這一章將詳細描述U-Boot的建立。

建立從Network啟動的Server

　　對於Linux嵌入式OS的開發，使用network boot是很方便的，因為不需要為一點改動就重新寫flash。可以通過BOOTP/DHCP，TFTP和NFS來實現網路啟動。DHCP已經取代BOOTP，但它不提供kernel img的傳遞，需要TFTP。NFS可以在NFS伺服器和用戶端之間共用整個分類樹，他需要啟動linux kernel來支援，通過mount方式，將網路目錄（host上的目錄）mount到target上，可用於調測我們的應用。

　　我們需要在建立dhcp server。作者提醒建立dhcp server需要非常注意，不要影響到其他正常服務的dhcp server，有必要的話，應先和IT部門聯絡一下。我計劃在host上建立dhcp server，IT部門不管事，但是為了安全的，我將限制在實驗網段中。DHCP不依賴與其他intel的服務（例如inetd），都是由他自己提供。具體操作的結合實踐另外給出，我想先讀為這個章節，結合前面，以及moblin的一些情況，希望能在MID上跑一個系統，先run起來。

　　我們需要建立TFTP server和NFS server。NFS通常rpm已經安裝。我們需要提醒的是安裝問題，尤其target是通過intenet來訪問的。建議通過host.deny和host.allow中進行許可權的控制。

Uboot的使用

　　U-boot是目前嵌入式作業系統中最常見的bootloader。『對於MID，使用的是x86的主板，在重新刷BIOS後，可以安裝GRUB的linux，沒考慮好使用哪個，可以都試一試』在http://www.denx.de/wiki/U-Boot/WebHome

上的文檔正得很多很強大。書以OpenMoko(GTA01）的板子為例子。

1. 選定板塊類型：make gta01_config，建議看一下uboot的REAMDE的介紹。（比較長）

2. make ARCH=xxx CROSS_COMPILE=xxxx u-boot.udfu。前面兩個自明其意。最後一個參數udfu表示USB Device Frimware Update，可以用來升級裝置上的版本（指升級uboot）。還可以是u-boot.map（symbol map) ， u-boot （ELF 二進位格式）, u-boot.bin（raw 二進位img，可以寫入boot 存放裝置）。

　　我覺得如果沒有實踐，很難理解得深刻，書中還介紹了通過uboot啟動等方面，我將在實踐篇中描述，這裡只做少許的記錄。我們需要將uboot放入裝置的相應快閃記憶體的相應的物理地址中，需要靠它來啟動。我們可以通過串口來查看uboot的輸出和輸入。如果我們按任何一個鍵，進入uboot的命令列操作，uboot提供了包括cp在內的很多命令，這些命令和arch，平台，開發板相關，uboot提供了每一個命令的help，例如：#help cp。如果我們沒有按任何一鍵，將在等等x秒之後，uboot根據預設的配置啟動。啟動後，進入命令列，可以通過printenv、setenv、saveenv來查看，修改，儲存環境變數參數。uboot環境變數可以用來產生boot指令碼，指令碼就是這些環境變數加一些uboot命令（run和“;”）組成的。如果快閃記憶體是ikongb的，沒有被組織為檔案系統，沒有包括任何的檔案headers，那麼下載到target的二進位img必須帶有Uboot可以可以理解的headers並知道如何去load他們。mkimage可以提供這個功能。雖然image的headers不一個bootloader所必須要求的，但這些頭在開發和啟動的時候提供很多方便，所以uboot使用他們。可以通過mkimage製作img映像和RAM disk（initrd）。

　　Uboot有一個命令bootp，使用DHCP，從DHCP伺服器中擷取地址、TFTP地址以及上面檔案名稱。target從tftp中擷取img，並防止在配置的RAM地址（例如地址為0x30100000）中。我們可以通過iminfo命令來擷取img頭資訊（imi 30100000）。可以啟動img（bootm 30100000）。這樣在啟動的過程吃那個出現panic，原因是沒有根檔案系統。我們需要利用uboot的環境變數來產生一個指令碼，將一些boot的選項傳遞給kernel。我們增加bootnfs，使得系統可以通過NFS了mount根檔案系統。

　　開發的過程中，我們使用tftp、nfs，但是最終的產品是需要載入到裝置的flash中去。可以利用uboot的命令，包括擦除和寫，也可以通過tftpboot或者loadb下載img到RAM，然後用cp.b將其寫入flash。在下載完之後，可以用imi命令，含有CRC校正來檢查完整性。

　　對於uboot本身的升級，使用crc32命令，因為uboot沒有經過mkimage命令，沒有img header。下載後，NOR和NAND的處理是一樣的。先將flash去保護，erase，cp.b，重設環境變數，例如檔案大小，儲存配置（因為曾擦除，即使沒有任何修改，需要重新保留配置）