「Bonsai Linuxの楽しみ方 / Bonsai Kitの使い方」 目次 ==== - Bonsai(盆栽) Linux Projectとは? - 概要 - 特徴 - 開発フロー - 開発環境準備 - カーネル作成 - ユーザランド作成 ptxdistを使って自動生成 - 起動方法(1) User-mode Linuxを使って、Linux上で仮想的に起動 - 起動方法(2) coLinuxを使って、Windows上で仮想的に起動 - 起動方法(3) GRUBを使ってHDから起動 - 起動方法(4) GRUBを使ってCFから起動 - 起動方法(5) isolinuxを使ってCD-ROMから起動 - システム構成 Bonsai(盆栽) Linux Projectとは? =============================== 主に技術的興味を満たすために作る*小型計算機研究所流*組み込みLinux作り。 どんなLinuxをどう育てるか、そのプロセスを楽しみ、みんなと共有するプロジェクト。 「そんなの作って何に使うの?」 「育てるだけでイイじゃん、盆栽だもの」 組み込み開発未経験者が気軽に挑戦できるよう、ハード寄りな知識なしで楽しめるように心掛けています。 また、Open Sourceを利用しますので費用もかかりません。Embedded Linux に興味をもったらすぐ試して 頂ける、組み込み開発の第一歩として十分に敷居の低い環境を目指します。 皆で自分のBonsaiを育てましょう。できあがったLinuxは皆さんのオリジナル。当研究所は何の権利も主張 しません、趣味でもお仕事にも自由にお使い下さい(^_^) 概要 ==== - RAM DISKだけで動く小型Linux → 16MB以下のinitrdだけの小さなLinux。 - 自動化・仮想化された開発環境/手順の開発 → 開発/試験環境としてptxdist, User-mode Linux, coLinuxの採用。 - 起動方法は自由自在 → 出来上がったLinuxは、CF,CD-R,USB Memory,Networkからの直接起動、Linux/Windows上の 仮想環境からでも起動可能。 - ロイヤリティフリーで利用できる開発環境の提供 → オープンソースを利用し、Bonsai Linuxもオープンソースとします。 - 利用する主なオープンソース - Linux kernel (http://www.kernel.org/) - Busy Box (http://busybox.net/) - ptxdist (http://www.pengutronix.de/software/ptxdist_en.html) - User-mode Linux (http://user-mode-linux.sourceforge.net/) - coLinux (http://www.colinux.org/) - GRUB (http://www.gnu.org/software/grub/) - syslinux (http://syslinux.zytor.com/) 特徴 ==== - RAM DISK運用 メモリ上だけで動くLinuxですから、突然の断電にも、CFメディアの書き換え回数制限などへの 心配もありません。 - どこからでも起動 一度作られたLinuxイメージファイルは、HD,CF,USB Memory,CD-ROMから起動できます。 また、Linux/Windows上の仮想環境上でも利用可能。ネットワークからのPXEブート、DOSからの 起動も可能です。 - 開発の敷居が低い 　組込み開発環境として一般的なPCとオープンソースを活用します。専用ボード/商用Linux/クロス 開発などが不要、同時に開発コストを低減します。 - 組込み知識不要 ハードウェア/BIOS/マシン語など、組み込みに必須と言われている知識なしに、まず挑戦して みることが可能です。自分で新規に開発する部分はあまりなく、すでにあるオープンソースを 組み合わせて利用するだけ。Linuxにある程度詳しい方ならすぐに使いこなせます。 - スクラッチから半自動build Linuxカーネルにはソースから簡単にbuildできる仕組みが準備されています。"ptxdist"の利用 により、同様にユーザランドも簡単に作成できるようになりました。ptxdistは必要なソース/ パッチを自らネットワーク上よりGETし、コンパイルを行います。数時間でほぼ半自動的にソー スからのbuildができます。 - エミュレーション環境で動作実験 完成したユーザランドを、User-mode Linux, coLinux上で仮想的に起動させることが可能です。 リブート不要で動作確認が出来、システムの作り込みに便利です。 - どこでもシステム開発 エミュレーション環境があるということは実機がなくても動作確認ができるということです。 どこにでもあるLinux機に、入手が簡単なオープンソースの組み合わせは、まさに「どこでも システム開発」環境を実現します。 - 多くのアーキテクチャに発展可能 解説するにあたり簡単化のためにハイテックシステム社製MicroPCを開発環境/実行環境として 利用しますが、Intel系PCでCFがついた機種なら同様に作業可能ですし、実行環境がARM,PPCで あっても一部手順をのぞき同様に開発可能です。 - フリーソフトウエア フリーソフトウエアを組み合わせて利用し、当然 Bonsai Linuxのオリジナル部分もフリーソフト ウェアとします。趣味に仕事に自由に使ってください。 開発フロー ========== | 開発環境準備: | PC(Intel互換) + Linux (RedHat, Debian GNU/Linux他) + 高速回線 | Linux Kernel source + ptxdist + User Mode Linux + coLinux + GRUB + syslinux | | <--------------------------+ | | | カーネル作成: | Linux kernelの 仕様決定&build | どんなカーネルが必要なのか | % make menuconfig | 機能/ドライバの検討 | % make dep | | % make bzImage +----------------------------+ | | <--------------------------+ | | | ユーザランド作成: | ptxdistを利用しユーザランドの仕様決定&build | どんなコマンドやデーモンが | % make menuconig | 必要なのか検討 | % make world | | +----------------------------+ | | <--------------------------+ | | | ユーザランド動作実験: | User Mode Linuxを利用し仮想的な起動実験 | 準備したコマンドが使えるか | % linux ubd0=uml.diff,userland.img eth0=tuntap,,,127.0.0.10 | boot時にデーモンが起動する | | のか実験 | | | +----------------------------+ | | <--------------------------+ | | | Linuxイメージのリリース: | 各種メディアからの起動可能なようにブートローダを選択、実装。 | HD,CF,CD-ROMなど各種メディ | HD,CF : GRUB | アから起動可能なように加工 | CD-ROM: isolinux | する | | | +----------------------------+ | v Bonsai Linux 完成 開発環境準備 ============ - ディレクトリ構成 ~/bonsai -+- linux (Kernel作業用) | +- ptxdist (ptxdist作業用) | +- uml (User Mode Linux作業用) | +- syslinux (syslinux作業用) | +- cdr (CD-R作成用) | +- bin (各種ツール) | +- src (各種ソース) | +- image -+ (ファイルシステムイメージファイル) | +- bzImage.eden | +- userland.img | +- isolinux.iso | +- conf --+ (設定ファイル保存用) +- dot.config_kernel Kernel用の.configファイル +- dot.config_ptxdist ptxdist用の.configファイル +- dot.config_uml UML用の.configファイル +- rootfs_etc ptxdistで生成したユーザランド用のetcディレクトリ /mnt -+- cf (CF mount用) | +- img (image file mount用) - 各種sourceの入手 % cd ~/bonsai/src % wget http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.4/linux-2.4.27.tar.bz2 % wget http://ovh.dl.sourceforge.net/sourceforge/user-mode-linux/uml-patch-2.4.27-1.bz2 % wget http://www.pengutronix.de/software/ptxdist/download/v0.7/ptxdist-0.7.3.tgz % wget http://freshmeat.net/redir/syslinux/10177/url_bz2/syslinux-2.11.tar.bz2 % wget http://www.kernel.org/pub/linux/utils/boot/syslinux/syslinux-3.07.tar.gz - UMLの準備 % tar jxf src/linux-2.4.27.tar.bz2 % cd linux-2.4.27 % bzcat ../src/uml-patch-2.4.27-1.bz2 | patch -p1 % cd .. % mv linux-2.4.27 uml % cd uml % make menuconfig ARCH=um Module不使用、proc,tmpfsを利用(devpts,devfsは不使用)。 UMLのためにTUN/TAPとhostfsを使用。 Code maturity level options -> OFF General Setup -> Host filesystem -> ON Loadable Module support -> Enable loadable module support -> OFF Character Devices -> Unix98 PTY support -> OFF Block devises -> virtual block device -> ON Block devises -> Always do synchronous disk IO for UBD -> ON Block devises -> COW device -> ON Block devises -> RAM disk support -> Default RAM disk size -> (16384) Block devises -> RAM disk support -> Initial RAM disk (initrd) support -> ON Network Devices -> Virtual network device -> Ethertap transport -> ON Network Devices -> Virtual network device -> TUN/TAP transport -> ON File System -> Virtual memory file system support -> ON File System -> /proc file system support -> ON % setenv LANG C % make dep ARCH=um % make linux ARCH=um % strip linux % mv linux ~/bonsai/bin カーネル作成 ============ Linuxのカーネルを作成します % cd ~/bonsai % tar jxf src/linux-2.4.27.tar.bz2 % ln -s linux-2.4.27 linux % cd linux % setenv LANG C % make mrproper (既存の.configを消します) (make oldconfig 以前のバージョンの.configがあればコンバート) % make menuconfig (自分好みにカスタマイズ) Loadable Module support -> Enable loadable module support -> OFF Processor type and features -> Prosessor family -> "CyrixIII/VIA-C3" (←Eden用ですが、お好みで) Block devises -> Loopback device support" -> ON Block devises -> RAM disk support" -> ON -> "Default RAM disk size" -> 16384 Block devises -> RAM disk support" -> "Initial RAM disk (initrd) support -> ON ATA/IDE/MFM/RLL support -> IDA,ATA Block devises -> PCI IDE chipset support -> Cyrix CS5530 MediaGX -> ON ATA/IDE/MFM/RLL support -> IDA,ATA Block devises -> PCI IDE chipset support -> VIA82CXXX -> ON SCSI support -> SCSI support -> ON Network device support -> Ethernet(10or100Mbit) -> EISA,VLB,PCI and on board controllers -> RealTek RTL-8139 -> ON Network device support -> PPP support -> ON Input core support -> Input core support -> Keyboard -> ON Input core support -> Input core support -> Mouse support -> ON Charatter devices -> Unix89 PTY support -> OFF File systems -> Ext3 journalling file system support File systems -> DOS FAT fs support File systems -> Virtual memory file system support File systems -> ISO 9660 CDROM file system support File systems -> /proc file system support Sound -> Sound card support -> VIA 82C686 Audio Codec USB support -> Support for USB -> UHCI Alternate Driver (JE) support USB support -> Mass Storage support USB support -> Support for USB -> USB Human Interface Device (full HID) support % make dep % make clean % make bzImage % ls ~/bonsai/linux/arch/i386/boot/bzImage (コンパイルに約20分) ユーザランド作成 ================ ptxdistを使ってLinuxのユーザランドを作成します % cd ~/bonsai % tar zxf src/ptxdist-0.7.3.tgz % ln -s ptxdist-0.7.3 ptxdist % cd ptxdist % setenv LANG C % make i586-generic-glibc_config % make menuconfig (自分好みにカスタマイズ) - General Options -> Target Options -> Code Optimization (586) - General Options -> Toolchain/Ceosstool -> Build Cross Toolchain with Crosstool -> GCC Version (3.4.1) - General Options -> Root Filesystem -> Populate root filesystem -> on - Core System -> Kernel -> Don't compile kernel -> on - Shell & Console tools -> Compile BusyBox -> on -> General Configration -> Support for devfs -> off -> General Configration -> Use the devpts filesystem for Unix98 PTYs -> off -> Login/Password Management Utilities -> addgroup/delgroup/adduser/deluser/password/su -> Networking Utilities -> hostname/ifconfig/ping/route/telnet/telnetd - Network Tools -> Networking Apps -> NTP/ppp/proftpd - Disk and file utils -> grub -> on % set path = (~/bonsai/ptxdist/local/i586-unknown-linux-gnu/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/bin $path) % make world 必要なソース、パッチ類は全て自動的にインターネットへ取りに行きます。 通信手段を確保しておいてください。Eden/667MHz+256MBRAMで5時間程度。 % ls ~/bonsai/ptxdist/root (出来上がりを確認) - /devの整備 % su root # cd ~/bonsai/ptxdist/root/dev # cp -dpR /dev/hda[1-6] . # cp -dpR /dev/hdc[1-6] . # cp -dpR /dev/tty[0-3] . # cp -dpR /dev/ttyp[0-3] . # cp -dpR /dev/ptyp[0-3] . # cp -dpR /dev/shm . # cp -dpR /dev/pts . # cp -dpR /dev/console . # cp -dpR /dev/null . # cp -dpR /dev/log . # cp -dpR /dev/urandom . # mknod ubd0 b 98 0 # mknod ubd1 b 98 16 # mknod ubd2 b 98 32 # mknod ubd3 b 98 48 # mknod cobd0 b 117 0 - /etcの整備 % cd ~/bonsai/ptxdist/root/etc % vi inittab ----- # # /etc/inittab # console::sysinit:/etc/init.d/rcS # Start an "askfirst" shell on the console console::askfirst:/bin/sh # login prompt on the console #console::respawn:/sbin/getty 38400 console # put a getty on a serial line (for a terminal) #console::respawn:/sbin/getty -L ttyS0 9600 vt100 #console::respawn:/sbin/getty -L 115200 /dev/tts/0 vt100 # Stuff to do before rebooting ::ctrlaltdel:/sbin/reboot ::shutdown:/bin/umount -a -r ----- # vi passwd ---- root:x:0:0:Linux User,,,:/:/bin/sh sshd:x:100::SSH Server:/var/run/sshd:/bin/false ftp:x:11:101:ftp user:/home:/bin/false user:x:500:500:Linux User,,,:/:/bin/sh ---- # vi shadow (password:"root") ---- root:$1$$oCLuEVgI1iAqOA8pwkzAg1:12515:0:99999:7::: sshd:!:0:0:99999:7::: ftp::0:0:99999:7::: user::12515:0:99999:7::: ---- # vi group ---- root:x:0: users:x:100: ftp:x:101: user:x:500: ---- # vi hosts ---- 127.0.0.1 localhost ---- # vi proftpd.conf ---- ServerName "ProFTPD server" ServerType standalone Port 21 Umask 022 MaxInstances 3 ScoreboardFile /var/log/proftpd.scoreboard PidFile /var/log/proftpd.pid User ftp Group ftp AllowAll ---- # vi init.d/rcS ----- #!/bin/sh # echo echo "Bonsai Linux project (build:20050505)" echo # mount file system /bin/mount -t proc proc /proc dev=`mount | grep " / " | awk '{print $1}'` case $dev in "/dev/ubd0" ) # for User-mode Linux echo "mount /dev/ubd0 as /" /bin/mount -t ext2 -o remount,rw /dev/ubd0 / /bin/mount -t hostfs -o /home hostfs /home ;; "/dev/cobd0" ) # for coLinux echo "mount /dev/cobd0 as /" /bin/mount -t ext2 -o remount,rw /dev/cobd0 / ;; "/dev/root" ) # for userland on RAM disk echo "mount /dev/root as /" /bin/mount -t ext2 -o remount,rw /dev/root / ;; "/dev/hdc1" ) # for userland on HD echo "mount /dev/hdc1 as /" /bin/mount -t ext2 -o remount,rw /dev/hdc1 / ;; * ) ;; esac # network configure hostname="bonsai" # for static IP # address="192.168.2.100" # gwaddress="192.168.2.254" # /bin/hostname $hostname # /sbin/ifconfig lo 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 # /sbin/ifconfig eth0 $address netmask 255.255.255.0 # /sbin/route add default gw $gwaddress # echo "$address $hostname" >> /etc/hosts # for dynamic IP (DHCP) /bin/hostname $hostname /sbin/ifconfig lo 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 /sbin/udhcpc --hostname=$hostname --interface=eth0 --script=/etc/udhcpc.script address=`/sbin/ifconfig -a | sed 's/:/ /' | grep 'Bcast' | awk '{print $3}'` echo "$address $hostname" >> /etc/hosts # service start # echo "running rc.d services..." # run-parts -a start /etc/rc.d /sbin/syslogd /usr/sbin/telnetd /usr/sbin/proftpd & ----- # chmod +x init.d/rcS 起動方法(1) User-mode Linuxを使って、Linux上で仮想的に起動 =========================================================== ユーザランドが入ったルートファイルイメージを作成し、UMLを使って仮想的にブートします。 起動実験毎にPCのリブートは必要ないのでシステムの作り込みに利用できます。 - 空のroot file image(16MB)の作成 % cd ~/bonsai % mkdir image % /bin/dd if=/dev/zero of=image/userland.img bs=16777216 count=1 % /sbin/mke2fs image/userland.img % su root # /bin/mount -o loop image/userland.img /mnt/img - ユーザランドを書き込む # cd ~/bonsai/ptxdist/root # tar cf - . | ( cd /mnt/img ; tar xf - ) - カーネルの書き込み カーネルの書き込みは不要です。UMLが起動用のカーネルとなります。 - 起動実験 # umount /mnt/img # exit % cd ~ % bonsai/bin/linux ubd0=uml.diff,bonsai/image/userland.img eth0=tuntap,,,192.168.2.254 起動方法(2) coLinuxを使って、Windows上で仮想的に起動 ===================================================== ユーザランドが入ったルートファイルイメージを作成し、coLinuxを使って仮想的にブートします。 Windows上で動作の確認が出来、何かと便利です。 - 空のroot file image(16MB)の作成 % cd ~/bonsai % mkdir image % /bin/dd if=/dev/zero of=image/userland.img bs=16777216 count=1 % /sbin/mke2fs image/userland.img % su root # /bin/mount -o loop image/userland.img /mnt/img - ユーザランドを書き込む # cd ~/bonsai/ptxdist/root # tar cf - . | ( cd /mnt/img ; tar xf - ) - カーネルの書き込み カーネルの書き込みは不要です。coLinuxが起動用のカーネルとなります。 - 起動実験 # umount /mnt/img # exit Windowsを起動し、Linux上で準備したuserland.imgを準備しておきます。 以下、Windowsでの作業です。 http://www.colinux.org/ より、coLinuxをダウンロード。 (http://jaist.dl.sourceforge.net/sourceforge/colinux/coLinux-0.6.1.exe) インストーラを起動し、C:\Program Files\coLinux\ (デフォルト)へインストールします。 userland.imgもC:\Program Files\coLinux\userland.imgへコピーします。 C:\Program Files\coLinux\default.colinux.xml を編集 ----- ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ root=/dev/cobd0 ----- 以下のコマンドで起動します。 DOS Prompt> % cd C:\Program Files\coLinux DOS Prompt> % colinux-daemon.exe -c default.colinux.xml 起動方法(3) GRUBを使ってHD上から起動 ===================================== 既存のHD上の別な領域にカーネルとユーザランドのイメージをコピーし、GRUBで起動します。 RedHatや最近のDebianなどすでにGRUBが入ったシステム上で、手軽な起動の実験として利用できます。 - 空のroot file image(16MB)の作成 % /bin/dd if=/dev/zero of=image/userland.img bs=16777216 count=1 % /sbin/mke2fs image/userland.img % su root # /bin/mount -o loop image/userland.img /mnt/img - ユーザランドを書き込む # cd ~/bonsai/ptxdist/root # tar cf - . | ( cd /mnt/img ; tar xf - ) # umount /mnt/img # mkdir /ramlinux # cp ~/bonsai/image/userland.img /ramlinux - カーネルの書き込み # cp ~/bonsai/linux/arch/i386/boot/bzImage /ramlinux - GRUB cd /boot/grub vi menu.lst ----- ... title Bonsai Linux root (hd0,0) kernel /ramlinux/bzImage root=/dev/ram0 ro noswap initrd /ramlinux/userland.img savedefault boot ----- 起動方法(4) GRUBを使ってCF上から起動 ===================================== CFをマウントしカーネルとユーザランドをコピーしリブート、実際にCFからブートします。 - CFの初期化 # /sbin/fdisk /dev/hdc (CF上にhdc1としてLinuxパーティションを作成) # /sbin/mke2fs /dev/hdc1 (hdc1にext2のファイルシステムを作成) # /bin/mount /dev/hdc1 /mnt/cf (/mnt/cfとしてmount) - ユーザランドの書き込み # cd ~/bonsai/ptxdist/root # tar cf - . | ( cd /mnt/cf ; tar xf - ) - カーネルの書き込み # cp ~/bonsai/linux/arch/i386/boot/bzImage /mnt/cf/boot/bzImage - Boot loaderの書き込み HDからLinuxをbootしCFのMBRにGRUBを書き込む。 sgate1,stage2 などはすでにCF上にあることが前提(ptxdistで作成)。 # ls /mnt/cf/boot/grub # /sbin/grub grub> root (hd1,0) hd0かhd1かはBIOSが見つけている順。bootしたデバイスがhd0になる grub> setup (hd1) hd1つまりCFのMBRにGRUBをインストール grub> quit # vi /mnt/cf/boot/grub/grub.conf ----- default=0 timeout=10 title Bonsai Linux root (hd0,0) kernel /boot/bzImage ro root=/dev/hdc1 ----- # cd /mnt/cf/boot/grub # ln -s grub.conf menu.lst 起動方法(5) isolinuxを使ってCD-ROMから起動 =========================================== - isolinuxを準備 % cd ~/binsai % tar zxf src/syslinux-3.07.tar.gz % ln -s syslinux-3.07 syslinux % mkdir cdr; mkdir cdr/isolinux % cp syslinux/isolinux.bin cdr/isolinux % vi cdr/isolinux/isolinux.cfg ----- default BonsaiLinux prompt 1 timeout 50 display boot.msg LABEL BonsaiLinux kernel bzImage append root=/dev/ram initrd=userland.img ramdisk_size=16384 ----- % vi cdr/isolinux/boot.msg ----- ^L Bonsai Linux Project ==================== Bonsai is the art of growing dwarfed, ornamentally shaped trees by special methods of culture in small pots. Bonsai Linux helps you to plant your small garden with linux-tree and please enjoy the beauties of your linux world. Koichiro Takemaru (http://www.takemaru,com/) 2005/05/05 ----- % cp linux/arch/i386/boot/bzImage cdr/isolinux % cp image/userland.img cdr/isolinux % chmod 755 cdr/isolinux % chmod 644 cdr/isolinux/* % ls cdr/isolinux boot.msg bzImage isolinux.bin isolinux.cfg userland.img % mkisofs -o ~/bonsai/image/isolinux.iso -b isolinux/isolinux.bin -c isolinux/boot.cat -no-emul-boot -boot-load-size 4 -boot-info-table -r -V "BONSAI LINUX" ~/bonsai/cdr % ls -la ~/bonsai/image/isolinux.iso 何かのライティングソフトを用いてイメージをCD-Rに焼いてください。 システム構成 ============ $ df -k Filesystem 1k-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/ubd0 15863 6304 8740 42% / hostfs 18516460 5078876 12496980 29% /home $ ps -ef PID Uid VmSize Stat Command 1 root 536 S init 2 root SW [keventd] 3 root SWN [ksoftirqd_CPU0] 4 root SW [kswapd] 5 root SW [bdflush] 6 root SW [kupdated] 7 root SW [scsi_eh_0] 8 root SW [mtdblockd] 29 root 524 S /sbin/syslogd 31 root 360 S /usr/sbin/telnetd 33 root 568 S /bin/sh 34 ftp 1060 S proftpd: (accepting connections) $ free total used free shared buffers Mem: 28812 12672 16140 0 100 Swap: 0 0 0 Total: 28812 12672 16140