嵌入式Linux 试试一张软盘可装下Linux

嵌入式Linux由一个几百KB的kernel(内核)和一些根据需要进行定制的系统模块组成。由于Linux是开放源代
码的操作系统，因此，其在嵌入式领域有其不可替代的成本和高度灵活性等优势。

将Linux系统裁减到就像DOS一样只要一张软盘就能启动，是制作嵌入式Linux的基础。网络上有许多实现方法
的介绍，但是在实践过程中都或多或少存在着一些问题或不方便之处。我们结合自己在这方面的实践经验，详细介
绍基于软盘Linux的制作过程。

三个基本元素

一个嵌入式Linux系统只需要下面三个基本元素：引导程序、Linux微内核(由内存管理、进程管理和事务处理
构成)和初始化进程。如果要让它有更多的功能且保持小型化，还可以加上文件系统、TCP/IP网络支持、GUI(图形
用户界面)和设计精简的应用程序，并将其放在ROM、RAM、FLASH或Disk;On;Chip中启动。由于嵌入式Linux操作系
统的高度灵活性，开发者可以很容易地对它进行定制或作适当开发，来满足实际应用需要。

将Linux的系统裁减到只要一张软盘就能启动，不但是制作嵌入式Linux的基础，而且自己也有广泛的应用前景。
这些应用包括简单路由器管理、三层交换机管理、floppy-boot防火墙管理等。国外有专门的组织致力于这方面的工
作，如LOAF(Linux;on;a;floopy)等组织。

选择内核

创建一个启动盘首先必须创建系统内核。由于软盘容量有限，因此常采用对内核进行手工配置，去掉不必要的
模块的方法来裁减内核。

要想裁减内核体积，创建它时就得把不必要的功能去掉，如去掉对网络的支持和对不必要设备的支持。但是一
定要记住保留内核对RAMDISK和ext2的支持，否则启动盘将不能工作。其过程如下：

1)以root超级用户登录，进入目录/usr/src/linux 。

2)执行#make;menuconfig来对内核模块进行配置(也可以在X;Window中运行make;xconfig) 。

3)依次执行#make;dep和#make;bzImage;(如果内核不大则执行#make;zImage),执行该命令后，将在
/usr/src/linux/arch/i386/boot目录下生成内核文件bzImage(或zImage) 。若配置中加入了模块的支持(选项为M) ，
还需要执行#make;modules和#make;modules_install 。

4)用命令#cp;usr/src/linux/arch/i386/;boot/bzImage;/boot拷贝新内核到/boot目录,修改文件
/etc/lilo.conf ，加入：

image;=;/boot/bzImage

label;=;new

root;=/dev/hdxx(你自己的启动硬盘分区)

read-only

执行命令#lilo载入新内核， #reboot重启系统，在出现“lilo:”时键入new 。若系统正常引导，则执行下一步，
若不行则用老内核引导后，到步骤1)重新配置编译内核。

5)插入软盘执行

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

这样将内核拷贝到软盘上。

6)用命令#ls;-s将在/usr/src/linux/;arch/i386/boot/bzImage得到内核的大小(假定为476) ，将这个大小记
录下来以备后用。

这样就制作了包含裁减内核的可供启动的Linux启动软盘。但是由于没有root文件系统，使用这张软盘启动系
统后，系统会显示“VFS:;cannot;open;root;device;x:x”和
“kernel;panic:;VFS:;unalbe;to;boot;root;fs;on;x:x”的错误。

root文件系统

一个root文件系统必须包括支持完整Linux系统的全部东西，因此，它至少应包括：基本文件系统结构；至少
含有目录/dev、/proc、/bin、/etc、/lib、/usr、/tmp；最基本的应用程序，如sh、ls、cp、mv等；最低限度的
配置文件，如rc、inittab、fstab等；设备：/dev/hd*、/dev/;tty*、/dev/fd0；基本程序运行所需的函数库。

由于以上所需文件远超过1.44M ，因此我们通常的做法是在准备好内容后将其压缩到软盘中。当用软盘启动时，
再把文件解压到内存中，形成一个虚拟盘(RAMDISK) ，通过RAMDISK控制系统启动。如果你使用LILO控制启动，先检
查一下LILO的配置文件/etc/lilo.conf中定义的RAMDISK的大小：

RAMDISK_SIZE;=;nnn

创建root文件系统

回到根目录或用户的缺省目录，用#mkdir;flop建立工作目录flop 。在这个目录下用mkdir建立以下一些目录：
/dev ，设备；/proc;-;proc ，文件系统所需目录；/etc ，系统配置文件；/sbin ，重要的系统程序；/bin ，基本应
用程序；/lib ，共享函数库；/mnt ，装载其他磁盘节点；/usr ，附加应用程序。

其中/proc、/mnt和/usr在此情况下都是空的，只需要用mkdir创建它们即可。其余的目录应根据需要分别创建。
下面对它们一个一个地详细叙述。

/dev：这个目录中含有系统不可缺少的设备文件。你可以把现有系统中/dev的文件拷贝过来，然后删除不必要
的文件。不过一定要保留console、kmem、mem、null、ram、tty*等文件。其余的都可以根据需要删除。

/etc：这个目录中含有一些必不可少的系统配置文件。一般可以包含rc.d/*;(系统启动脚本)、fstab(列出要登
录的文件系统)、inittab(包含启动过程参数)、passwd;(用户名和目录)、group(用户组)、shadow(用户加密密码) 。
如果不使用init作为登录进程，而将init链接到/bin/bash ，则/etc目录下可以不含有任何文件。

/bin和/sbin：该目录中包含有必不可少的应用程序，如ls、mv、cat、cp、getty(mingettty) 。也可以根据自
己的需要选择，不过一定要记住包括以下程序：init、getty、login、mount、bash 。

/lib:该目录中包含有你的启动盘启动过程中所需要的共享函数库。在/lib目录下还必须有函数库装载器，这个
装载器或是ld.so;(对a.out库)或是ld-linux.so;(对ELF库) 。

模块

如果有一个模块化的内核，你还得必须考虑需要加载的模块。它们都位于/lib/modules 。你可以把不是很重要的
模块放到别的盘上，当系统启动后再加载，这样会节省启动盘的空间。

打包

1)建立loop设备的临时挂接点和一个大小为4.6兆(大小可以调节)的临时文件，并将其清零：

#mkdir;/mnt/loop;2>/dev/null

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

2)将loop设备与临时文件联系起来

#losetup;/dev/loop0;/tmp/loop_tmp

3)Linux内核识别两种可以直接拷贝到RAMDISK的文件系统，它们是minix和ext2 ， ext2性能更好：

#mke2fs;-m;0;/dev/loop0;2>/dev/null

#mke2fs将会自动判断设备容量的大小并相应地配置自身， -m;0参数防止它给root保留空间，这样会腾出更多
的有用空间。

4)接着把虚拟盘挂在节点/mnt上：

#mount;/dev/loop0;/mnt/loop;-t;ext2

5)将制作好的root文件系统拷贝到所挂的节点上，卸下挂接点，删除建立的挂接点，再取消loop设备与临时挂
接点的联系。

#cp;-a;./tree/*;/mnt/loop

#umount;/mnt/loop

#rmdir;/mnt/loop;2>/dev/null

#losetup;-d;/dev/loop0

6)压缩文件系统后，就拥有了一个压缩的root文件系统，删除建立的临时文件。

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

#rm;-f;/tmp/loop_tmp

7)检查压缩后的root文件系统的大小，如果大了，还得去掉一些东西。

#ls;-s;./zImage|cut;-f2;-d

整合

有了root文件系统和内核之后，最后的工作就是把它们整合在一起。

先检查总文件的大小，包括已经制作的内核和打包的root文件系统。如果超出1.44M ，就得考虑重新创建。root文
件系统所需的所有文件都准备就绪，你就可以运行它了，运行结果应该没有错误，否则就应该仔细检查一下。

真正的嵌入式Linux系统

到这里基于软盘的Linux盘已经做好了，剩下的工作就是测试这张盘的正确性，如果有问题还得从头再来。

现在许多Linux的发行套件中都有厂家做好的启动盘，它们的制做原理和以上介绍的大同小异，但是它们常常使用
许多不同的技巧，因为它们要面对更多的硬件和各种可能发生的情况。

真正的基于IA应用的嵌入式Linux还必须加入GUI(图形用户界面)和设计精简的应用程序，如网络浏览器等。GUI方
面开放源代码的，国外有Microwindows(可访问www.microwindows.org) ，国内有miniGUI(可访问www.minigui.org) 。
它们的源代码都可以在网上找到。浏览器方面用得较广的是ViewML(www.viewml.org) ，它也是开放源代码的。结合以
上一些工具，再加上对硬件驱动程序的开发，就可以形成一套嵌入式的Linux操作系统。