读书笔记《Building Embeded Linux System》第九章建立Bootloader

不同类型的Bootlader

　　基于x86的PC机器，通常使用LILO或者GRUB。这些系统含有固件（常说的BIOS），是对于各主要系统元件的程序，例如初始化RAM控制器，取保CPU在某个特定的状态，提供很多信息给OS，例如传统的BIOS calls，ACPI table等等，这些linux的bootloader只需要从存储介质中加载kernel image（也可能包括initrd/initramfs的image），开始执行既可。在嵌入式操作系统，通常没有这些固件，需要由bootloader来完成。

　　LILO很早就出现，记忆中读书时候Linux使用的就是lilo，现在仍有些x86的系统在使用，可以在http://lilo.go.dyndns.org 中获取最新版本和文档，它只能在带有PC BIOS的x86系统上使用。

　　GRUB由GUN维护，可以在http://www.gun.org/software/grub 中获取资源。对于x86板块上的系统，GRUB是朋友，而不是U-boot。这也是为什么moblin在netbook上采用GRUB的原因，GRUB在是目前x86上最流行的bootloader。

　　loadlin允许在非NT系列的老式的windows系统中启用linux，现在基本上不使用了。Coreboot（原来的LinuxBIOS），支持x866和PowerPC，从ROM中启动Linux，Linux具备系统初始化，interrupt-routing分配，设备初始化，所以也成为LinuxBIOS。他的特点就是快速启动。RedBoot是基于eCos（Embedded Configurable Operating System)，在很多小型系统（小到无法跑整个Linux内核），当它可以跑其他的OS，例如Linux，后来Redhat使用了他。但是O’Reilly建议我们使用U-boot。

　　U-Boot：是目前用的最为广泛的linux bootloader，可用于x86、PowerPC、ARM、MIPS等几乎所有的常见的Linux嵌入系统，O’Reilly在这一章将详细描述U-Boot的建立。

建立从Network启动的Server

　　对于Linux嵌入式OS的开发，使用network boot是很方便的，因为不需要为一点改动就重新写flash。可以通过BOOTP/DHCP，TFTP和NFS来实现网络启动。DHCP已经取代BOOTP，但它不提供kernel img的传递，需要TFTP。NFS可以在NFS服务器和客户端之间共享整个目录树，他需要启动linux kernel来支持，通过mount方式，将网络目录（host上的目录）mount到target上，可用于调测我们的应用。

　　我们需要在建立dhcp server。作者提醒建立dhcp server需要非常注意，不要影响到其他正常服务的dhcp server，有必要的话，应先和IT部门联系一下。我计划在host上建立dhcp server，IT部门不管事，但是为了安全的，我将限制在实验网段中。DHCP不依赖与其他intel的服务（例如inetd），都是由他自己提供。具体操作的结合实践另外给出，我想先读为这个章节，结合前面，以及moblin的一些情况，希望能在MID上跑一个系统，先run起来。

　　我们需要建立TFTP server和NFS server。NFS通常rpm已经安装。我们需要提醒的是安装问题，尤其target是通过intenet来访问的。建议通过host.deny和host.allow中进行权限的控制。

Uboot的使用

　　U-boot是目前嵌入式操作系统中最常见的bootloader。『对于MID，使用的是x86的主板，在重新刷BIOS后，可以安装GRUB的linux，没考虑好使用哪个，可以都试一试』在http://www.denx.de/wiki/U-Boot/WebHome 上的文档正得很多很强大。书以OpenMoko(GTA01）的板子为例子。

1. 选定板块类型：make gta01_config，建议看一下uboot的REAMDE的介绍。（比较长）

2. make ARCH=xxx CROSS_COMPILE=xxxx u-boot.udfu。前面两个自明其意。最后一个参数udfu表示USB Device Frimware Update，可以用来升级设备上的版本（指升级uboot）。还可以是u-boot.map（symbol map) ， u-boot （ELF 二进制格式）, u-boot.bin（raw 二进制img，可以写入boot 存储设备）。

　　我觉得如果没有实践，很难理解得深刻，书中还介绍了通过uboot启动等方面，我将在实践篇中描述，这里只做少许的记录。我们需要将uboot放入设备的相应闪存的相应的物理地址中，需要靠它来启动。我们可以通过串口来查看uboot的输出和输入。如果我们按任何一个键，进入uboot的命令行操作，uboot提供了包括cp在内的很多命令，这些命令和arch，平台，开发板相关，uboot提供了每一个命令的help，例如：#help cp。如果我们没有按任何一键，将在等等x秒之后，uboot根据缺省的配置启动。启动后，进入命令行，可以通过printenv、setenv、saveenv来查看，修改，保存环境变量参数。uboot环境变量可以用来生成boot脚本，脚本就是这些环境变量加一些uboot命令（run和“;”）组成的。如果闪存是ikongb的，没有被组织为文件系统，没有包括任何的文件headers，那么下载到target的二进制img必须带有Uboot可以可以理解的headers并知道如何去load他们。mkimage可以提供这个功能。虽然image的headers不一个bootloader所必须要求的，但这些头在开发和启动的时候提供很多方便，所以uboot使用他们。可以通过mkimage制作img映像和RAM disk（initrd）。

　　Uboot有一个命令bootp，使用DHCP，从DHCP服务器中获取地址、TFTP地址以及上面文件名。target从tftp中获取img，并防止在配置的RAM地址（例如地址为0x30100000）中。我们可以通过iminfo命令来获取img头信息（imi 30100000）。可以启动img（bootm 30100000）。这样在启动的过程吃那个出现panic，原因是没有根文件系统。我们需要利用uboot的环境变量来生成一个脚本，将一些boot的选项传递给kernel。我们增加bootnfs，使得系统可以通过NFS了mount根文件系统。

　　开发的过程中，我们使用tftp、nfs，但是最终的产品是需要加载到设备的flash中去。可以利用uboot的命令，包括擦除和写，也可以通过tftpboot或者loadb下载img到RAM，然后用cp.b将其写入flash。在下载完之后，可以用imi命令，含有CRC校验来检查完整性。

　　对于uboot本身的升级，使用crc32命令，因为uboot没有经过mkimage命令，没有img header。下载后，NOR和NAND的处理是一样的。先将flash去保护，erase，cp.b，重设环境变量，例如文件大小，保存配置（因为曾擦除，即使没有任何修改，需要重新保留配置）