Linux booten leicht gemacht: Barebox

Transkript

1 Linux booten leicht gemacht: Barebox Robert Schwebel Chemnitzer Linux-Tage, Slide 1 - Pengutronix

2 Eigentlich wollen wir Linux als Bootloader, keinen Bootloader! Slide 2 - Pengutronix

3 Besten Dank fürs Kommen! Fragen? Slide

4 Agenda Usecases barebox Einführung Bootloader Spec Device Tree Support Multi Image, sonstige Neuheiten Fragen Slide

5 Der einfachste Usecase: Einfach nur Booten Hardware-Initialisierung RAM, Flash, PLLs + Clocks,... Kernel vom Boot Medium laden NOR-Flash, NAND-Flash, SD, USB, SATA, Netzwerk... Kernel starten mit Kernel Commandline Slide

6 Usecase: Splash Screen Hardware Init Kernel laden Kernel starten Slide

7 Beispiel Slide

8 Usecase: Redundanz-Boot Hardware Init Entscheidungspunkt Firmware Slot A Kernel laden Kernel starten Slide Firmware Slot B Kernel laden Kernel starten

9 Usecase: Redundanzboot Hardware Init Entscheidungspunkt Firmware Slot A Factory Default Firmware Slot B Kernel laden Kernel laden Kernel starten Kernel starten Slide

10 Agenda Usecases barebox Einführung Bootloader Spec Device Tree Support Multi Image, sonstige Neuheiten Fragen Slide

11 Designkriterien für barebox Konzepte aus dem Linux Kernel Konzepte aus POSIX Frameworks Dateisysteme KBuild, Kconfig Standard Shell (cp, rm, ls, mount,...) Scripting mit Scripten Best of U-Boot + Linux Slide

12 Hello World in barebox Eine typische Startsequenz: barebox (Jan :16:13) Board: Phytec phycard-i.mx27 NAND device: Manufacturer ID: 0x20, Chip ID: 0x36 (ST Micro NAND 64MiB 1,8V 8-bit) Malloc space: 0xa7a > 0xa7f00000 (size 5 MB) Stack space : 0xa79f8000 -> 0xa7a00000 (size 32 kb) running /env/bin/init... Hit any key to stop autoboot: barebox:/ Slide

13 Dateisystem RAM-Disk wird nach / gemountet Device Dateisystem wird nach /dev gemountet Environment wird nach /env gemountet Standard-Kommandozeile, bedient sich fast wie Linux: ls, rm, cp,... barebox:/ ls... dev Slide env

14 Devices Device Nodes unter /dev barebox:/ ls /dev/ zero defaultenv phy0 self_raw mem self0 Slide nand0 env_raw ram0 env0

15 Zugriff auf Speicher /dev/mem md - memory dump barebox:/ : : : : : : : : : : a0: b0: c0: d0: md 0x0 e59ff00c e51ff11c a0 e51ff a e e321f0d3 ea e59fd014 e59f000c e51ff11c d d2e c b9 e59fd008 ffffb79c e59f0014 e12fff10 Slide e51ff11c e51ff e636e e5 e59f f1 e3a0106c eafffff7 e51ff11c e51ff f c6c e12fff10 e321f0d3 e5c01000 ffffb79c i.mx27.copyr ight (c) 2005 Fr eescale Inc. All rights reserved !.../....!....l....../...

16 Zugriff auf andere Geräte /dev/mem Standard- file für Speicher-Zugriffskommandos Gerät kann ausgewählt werden: barebox:/ md -w -s /dev/phy : d e1 45e mx"...E : Anzeigen der Ethernet Phy Register - /dev/phy0 (-s) mit 16 Bit Breite (-w) Slide

17 Daten kopieren Neben den Memory-Handling Kommandos (md,mw) gibt es auch memcpy <count> Bytes Speicher von <src> nach <dst> kopieren: barebox:/ memcpy Usage: memcpy [OPTIONS] <src> <dst> <count> options: -b, -w, -l -s <file> -d <file> use byte, halfword, or word accesses source file (default /dev/mem) destination file (default /dev/mem) Wir kopieren 1 KiB von /dev/nand0 bei Offset 1 MiB in eine Datei nand : barebox:/ memcpy -s /dev/nand0 -d nand 1M 0x0 1k Slide

18 Partitionierung Device Dateien können partitioniert werden: barebox:/ addpart nor0 256k(u-boot),128k(u-boot-env),2M(kernel),(rootfs) barebox:/ ls -l /dev/nor0* crw /dev/nor0.root crw /dev/nor0.kernel crw /dev/nor0.ubootenv crw /dev/nor0.uboot crw /dev/nor0 addpart mit gleicher Syntax wie bei den Linux MTD Kommandozeilenparametern Slide

19 Device Variablen eth0.ipaddr Device Variablen: Anzeige mit dem devinfo Kommandos: uboot:/ base : size : driver: devinfo eth0 0x x none Parameters: ipaddr ethaddr gateway netmask serverip = = = = = :50:c2:a5:bb: Benutzung wie bei gewöhnlichen Variablen: uboot:/ eth0.serverip= uboot:/ echo $eth0.serverip Slide

20 Kernel über TFTP laden Wichtige Netzwerk-Kommandos: dhcp (Konfiguration des Netzwerk-Adapters) tftp (Daten über TFTP übertragen) tftp -> Daten ins Dateisystem oder direkt ins Flash übertragen: barebox:/ erase /dev/nand0.kernel.bb barebox:/ dhcp phy0: Link is up - 100/Full BOOTP broadcast 1 DHCP client bound to address barebox:/ tftp zimage-pca100 /dev/nand0.kernel.bb phy0: Link is up - 100/Full TFTP from server ; our IP address is Filename 'zimage-pca100'. Loading: ########################################################### ########################################################### ########################################################### done Bytes transferred = (1bb1e8 hex) Slide

21 Agenda Usecases barebox Einführung Bootloader Spec Device Tree Support Multi Image, sonstige Neuheiten Fragen Slide

22 Schnittstelle zwischen Bootloader + Kernel Hardware Init Entscheidungspunkt Firmware Slot A Factory Default Firmware Slot B Kernel laden Kernel laden Kernel starten Kernel starten Slide

23 Distributionen auf ARM i.mx53 QSB Toshiba AC100 Slide 23 - Pengutronix OMAP4 PandaBoard OMAP3 BeagleBoard

24 Distributionen auf ARM Intel IXP4xx Intel IOP32x Marvell Kirkwood Marvell Orion5x Slide 24 - Pengutronix

25 Distributionen auf ARM Trimslice Calxeda Highbank Slide 25 - Pengutronix OMAP3 BeagleBoard xm OMAP4 PandaBoard

26 Bootloader/Kernel Interface Bootloader Kernel Root FS Spezifikationslücke Manueller Prozess Viele Kommandos / HOWTOs für jede Board / Distro Kombination Distributionen haben keinen generischen ARM Support Sie haben Support für ausgewählte ARM Boards Slide 26 - Pengutronix

27 Distributionen auf ARM Slide 27 - Pengutronix

28 Distributionen auf ARM Slide 28 - Pengutronix

29 freedesktop.org Bootloader Spezifikation Möchte die Lücke zwischen Bootloader und Kernel füllen: Bootloader Spec Slide 29 - Pengutronix

30 Bootloader Spezifikation: TL;DR Slide 30 - Pengutronix

31 Bootloader Spezifikation Partition finden, die als /boot genutzt werden soll /boot/loader/entries/ enthält ein Drop-In Text File pro Eintrag /boot/<machine-id>/ enthält kernel + initrd + devicetree Files Slide 31 - Pengutronix

32 Firmware Slots, Bootmedien emmc SD NAND Slide QSPI-NOR

33 Bootloader Spezifikation: /boot finden Auf MBR Disks: Partition vom Typ 0xEA Auf GPT Disks: Partition mit GUID bc13c2ff-59e a352-b275fd6f717 Oder: Auf UEFI Systemen wir die ESP Partition genutzt Slide 33 - Pengutronix

34 Bootloader Spezifikation: Beispiel /boot/loader/entries/6a fc19.conf: title version machine-id options linux initrd devicetree Fedora 19 (Rawhide) fc19 6a..98 root=uuid=6d3376e4-fc ec-a21d68011da2 /6a..98/ fc19/linux /6a..98/ fc19/initrd /6a..98/ fc19/oftree Slide 34 - Pengutronix

35 Bootloader Spezifikation: kernel-install Einträge löschen, erzeugen und manipulieren: Slide 35 - Pengutronix

36 Bootloader Spezifikation Einfache Konfigurationsdatei (vergleichbar mit menu.lst bei Grub) systemd hat BootLoaderSpec Support: kernel-install script Erlaubt: Gleichzeitige Installation von verschiedenen Distributionen Mehrere Kernel pro Distribution installieren Autodiscovery installierter Kernel Erlaubt die Erstellung von boardunabhängigen SD-Karten / USB Sticks Slide 36 - Pengutronix

37 Bootloader Spec in barebox: Bereits in der Spec vorhanden: barebox versteht boot targets auf emmc (ext4) Neu hinzugefügt wurde kürzlich: oftree support wurde von uns in der Spec ergänzt Support für rohe NOR/NAND Devices (UBIFS) Slide 37 - Pengutronix

38 Agenda Usecases barebox Einführung Bootloader Spec Device Tree Support Multi Image, sonstige Neuheiten Fragen Slide

39 Devicetree Der barebox Bootloader kann auf i.mx/tegra/socfpga Boards direkt aus dem Devicetree initialisiert werden Damit werden Portierungen auf neue Boards einfacher: Hardware-Beschreibungen müssen nur noch 1x geschrieben werden Der gleiche Devicetree kann verwendet werden, um den kernel zu initialisieren Voraussetzung: Stabilität der Bindings... Slide 39 - Pengutronix

40 Agenda Usecases barebox Einführung Bootloader Spec Device Tree Support Multi Image, sonstige Neuheiten Fragen Slide

41 Multi-Image Support Die gleiche Konfiguration wird für mehrere Boards gebaut Weniger Variantens -> einfachere Pflege des Codes Bessere Compiler-Abdeckung bei weniger Code Slide 41 - Pengutronix

42 Detect Kommando Finden von Geräten auf Bussen (USB, SD) nur bei Bedarf: Slide 42 - Pengutronix

43 Mount -a Mounten aller Geräte auf einmal: Slide 43 - Pengutronix

44 NFSv3 Support: 17:30 17:30 17:30 17:30 17:30 17:30 17:30 17:30 17:30 17:31 < < < < < < < < < < ukl> phycard-i.mx27:/ ls /mnt/nfs ukl>... ukl> boot de-baden-wuerttemberg ukl> etc home ukl> media mnt ukl> root run ukl> sys tmp ukl> var ukl> \o/ mkl[do]> \o/ bin dev lib proc sbin usr Beim Cross-Entwickeln für Embedded Systeme: Kernel via NFSv3 (mit Userspace Daemon!) laden Starten des Embedded Linux Systems von NFS-Root zur Entwicklung Slide 44 - Pengutronix

45 Barebox Community: IRC: #barebox / freenode.net Slide 45 - Pengutronix

46 Fragen? Slide