使用ramdisk啟動ubuntu文件系統

環境

Qemu 4.1

vexpress-ca9

 

概述

　　為了減小linux內核的大小，可以把一些外設驅動編譯成內核模塊，但是在啟動ubuntu的時候，需要加載存放在ubuntu文件系統中的flash驅動，而ubuntu文件系統本身也存放在flash中。為了解決這樣的問題，可以使用ramdisk內存文件系統，將必備的驅動模塊，比如這里的flash驅動模塊放到ramdisk中，當uboot引導linux時，可以將ramdisk和內核鏡像先加載到內存，啟動內核時，會將ramdisk在內存中的內存地址傳給內核。

　　當內核啟動后，會先將ramdisk作為根文件系統，然后使用insmod加載存放在ramdisk文件系統中的flash驅動，就可以訪問存放有ubuntu文件系統的塊設備節點，最后再通過命令將根文件系統切換為ubuntu文件系統。

 

正文

　　這里為了簡單起見，沒有把存儲器驅動編譯成內核模塊，只是演示一下從ramdisk切到ubuntu的過程。

　　原先直接啟動ubuntu使用的命令是：

kernel_dir=./linux-4.14.13
kernel_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/zImage
dtb_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb

sudo qemu-system-arm \
    -M vexpress-a9 \
    -m 1024M \
    -smp 4 \
    -kernel ${kernel_image} \
    -append "noinitrd root=/dev/vda1 rw rootfstype=ext4 console=ttyAMA0,115200" \
    -dtb ${dtb_image} \
    -drive if=none,file=./ubuntu_rootfs/ubuntu.fulldisk,id=hd0 \
    -device virtio-blk-device,drive=hd0 \
    -nic tap \
    -serial stdio

　　其中vda是一個虛擬磁盤，它的第一個分區中存放的是ubuntu根文件系統。

　　現在，如果使用ramdisk啟動ubuntu的話，修改啟動命令：

kernel_dir=./linux-4.14.13
kernel_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/zImage
dtb_image=${kernel_dir}/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb

sudo qemu-system-arm \
    -M vexpress-a9 \
    -m 1024M \
    -smp 4 \
    -kernel ${kernel_image} \
    -dtb ${dtb_image} \
    -drive if=none,file=./ubuntu_rootfs/ubuntu.fulldisk,id=hd0 \
    -device virtio-blk-device,drive=hd0 \
    -append "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ext4 console=ttyAMA0 init=/linuxrc ignore_loglevel" \
    -initrd ./rootfs/ramdisk.img \
    -nic tap \
    -serial stdio

　為此，需要修改ramdisk的內容，原先我用的ramdisk中的根文件系統是用busybox編譯生成的，/linuxrc是指向/bin/busybox的軟連接。需要對此進行修改，修改后的ramdisk內容如下（為了簡單明了，我僅保留必備的一些命令）：

.
├── bin
│   ├── busybox
│   ├── cd -> busybox
│   ├── chroot -> busybox
│   ├── echo -> busybox
│   ├── exec -> busybox
│   ├── mdev -> busybox
│   ├── mkdir -> busybox
│   ├── mount -> busybox
│   ├── pivot_root -> busybox
│   ├── sh -> busybox
│   └── umount -> busybox
├── dev
├── linuxrc
└── sys

　　其中linuxrc是一個shell腳本，內容如下：

#!/bin/sh

echo "hello world"

echo "mount -t sysfs sysfs /sys"
mount -t sysfs sysfs /sys

echo "mdev -s"
mdev -s

echo "mkdir /newroot"
mkdir /newroot

echo "mount -t ext4 /dev/vda1 /newroot"
mount -t ext4 /dev/vda1 /newroot

echo "sys"
umount /sys

echo "cd /newroot"
cd /newroot

echo "mkdir -p oldroot"
mkdir -p oldroot

echo "pivot_root .  oldroot"
pivot_root .  oldroot

echo "exec chroot . /sbin/init <dev/console >dev/console 2>&1"
exec chroot . /sbin/init <dev/console >dev/console 2>&1

　　如果ramdisk里有需要加載的flash驅動，需要先insmod，然后才能看到/dev/vda1。

　　ubuntu文件系統中/sbin/init是一個軟連接，實際指向的是/lib/systemd/systemd。

　　制作ramdisk鏡像的命令：

#!/bin/bash

sudo dd if=/dev/zero of=ramdisk bs=1M count=32
sudo mkfs.ext4 -F ramdisk
sudo mkdir -p tmpfs
sudo mount -t ext4 ramdisk ./tmpfs/  -o loop
sudo cp -raf rootfs/*  tmpfs/
sudo umount tmpfs
sudo gzip --best -c ramdisk > ramdisk.gz
sudo mkimage -n "ramdisk" -A arm -O linux -T ramdisk -C gzip -d ramdisk.gz ramdisk.img

 

　　下面是啟動log：

 

完。