Linux 内核实验环境

Linux 内核实验环境

可快速构建，支持 Docker, Qemu, Ubuntu, Mac OSX, Windows, Web

由 Wu Zhangjin 建立于 2016/06/19

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1 项目描述

该项目致力于快速构建一个基于 Qemu 的 Linux 内核开发环境。

• 使用文档：README.md

• 在线实验
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    • Linux 快速上手
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    • C 语言上手
    • C 语言编译过程
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  • 视频
    • Linux 基本用法
    • Linux 进阶用法
    • Uboot 基本用法
• 代码仓库
  • https://github.com/tinyclub/linux-lab.git
• 基本特性：
  • Qemu 支持的大量虚拟开发板，通通免费，免费，免费。
  • 基于 Docker，一键安装，几分钟内就可构建，节约生命，生命，生命。
  • 直接经过 Web 访问，很是便捷，便捷，便捷。
  • 已内置支持 4 大架构：ARM, MIPS, PowerPC 和 X86。
  • 已内置支持从 Ramfs, Harddisk, NFS rootfs 启动。
  • 一键便可启动，支持串口和图形启动。
  • 已内建网络支持，能够直接 ping 到外网。
  • 已内建 Uboot 支持，能够直接启动 Uboot，并加载内核和文件系统。
  • 预编译有 initrd 和内核镜像文件，能够快速体验实验效果。
  • 可灵活配置和扩展支持更多架构、虚拟开发板和内核版本。
  • 将来计划支持 Android emulator，支持在线调试。。。
• 插件
  • RLK4.0：《奔跑吧Linux内核 4.0》一书课程实验
  • CSKY：中天微国产处理器 C-SKY Linux 开发插件

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3 五分钟教程

3.1 准备

以 Ubuntu 和 Qemu 为例。其余 Linux 和 Mac OSX 系统请先安装 Docker CE。Windows 系统，请先下载并安装 Docker Toolbox。

安装完 docker 后若是想免 sudo 使用 linux lab，请务必把用户加入到 docker 用户组并重启系统。

1. $ sudo usermod -aG docker $USER

因为 docker 镜像文件比较大，有 1G 左右，下载时请耐心等待。另外，为了提升下载速度，建议经过配置 docker 更换镜像库为本地区的，更换完记得重启 docker 服务。

1. $ grep registry-mirror /etc/default/docker
2. DOCKER_OPTS="$DOCKER_OPTS --registry-mirror=https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"
3. $ service docker restart

若是 docker 默认的网络环境跟本地的局域网环境地址冲突，请经过以下方式更新 docker 网络环境，并重启 docker 服务。

1. $ grep bip /etc/default/docker
2. DOCKER_OPTS="$DOCKER_OPTS --bip=10.66.0.10/16"
3. $ service docker restart

若是上述改法不生效，请在相似 /lib/systemd/system/docker.service 这样的文件中修改后再重启 docker 服务。

1. $ grep dockerd /lib/systemd/system/docker.service
2. ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --bip=10.66.0.10/16 --registry-mirror=https://docker.mirrors.ustc.edu.cn
3. $ service docker restart

若是使用 Docker Toolbox，因为安装的默认 default 系统未提供桌面，因此须要先获取该系统的外网地址，即 eth1 网口的 IP 地址，而后在外部系统访问。

1. $ ifconfig eth1 | grep 'inet addr' | tr -s ' ' | tr ':' ' ' | cut -d' ' -f4
2. 192.168.99.100

若是是本身经过 Virtualbox 安装的 Linux 系统，即便有桌面，也想在外部系统访问时，则能够经过设置 ‘Network -> Adapter2 -> Host-only Adapter’ 来添加一个 eth1 网口设备。

请务必注意，经过 Docker Toolbox 安装的 default 系统中默认的 /root 目录仅仅挂载在内存中，关闭系统后数据会丢失，请千万不要用它来保存实验数据。可使用另外的目录来存放，好比 /mnt/sda1，它是在 Virtualbox 上外挂的一个虚拟磁盘镜像文件，默认有 17.9 G，足够存放常见的实验环境。

3.2 工做目录

再次提醒，在 Linux 或者 Mac 系统，能够随便在 ~/Downloads 或者 ~/Documents 下找一处工做目录，而后进入，好比：

1. $ cd ~/Documents

可是若是使用的是 Docker Toolbox 安装的 default 系统，该系统默认的工做目录为 /root，它仅仅挂载在内存中，所以在关闭系统后全部数据会丢失，因此须要换一处上面提到的 /mnt/sda1，它是外挂的一个磁盘镜像，关闭系统后数据会持续保存。

1. $ cd /mnt/sda1

3.3 下载

1. $ git clone https://github.com/tinyclub/cloud-lab.git
2. $ cd cloud-lab && tools/docker/choose linux-lab

3.4 安装

1. $ tools/docker/run # 加载镜像，拉起一个 Linux Lab 容器

3.5 快速尝鲜

执行 tools/docker/vnc 后会打开一个 VNC 网页，根据 console 提示输入密码登录便可，以后打开桌面的 Linux Lab 控制台并执行：

1. $ make boot

默认会启动一个 versatilepb 的 ARM 板子，要指定一块开发板，能够用：

1. $ make list # 查看支持的列表
2. $ make BOARD=malta # 这里选择一块 MIPS 板子：malta
3. $ make boot

3.6 下载更多源码

1. $ make core-source -j3 # 同时下载 linux-stable, qemu 和 buildroot

3.7 配置

1. $ make root-defconfig # 配置根文件系统
2. $ make kernel-checkout # 检出某个特定的分支（请确保作该操做前本地改动有备份）
3. $ make kernel-defconfig # 配置内核
4.  
5. $ make root-menuconfig # 手动配置根文件系统
6. $ make kernel-menuconfig # 手动配置内核

3.8 编译

1. $ make root # 编译根文件系统，稍微有点慢，须要下载带 sysroot 的编译器
2. $ make kernel # 编译内核，采用 Ubuntu 和 emdebian.org 提供的交叉编译器

3.9 保存全部改动

1. $ make save # 保存新的配置和新产生的镜像
2.  
3. $ make kconfig-save # 保存到 boards/BOARD/
4. $ make rconfig-save
5.  
6. $ make root-save # 保存到 prebuilt/
7. $ make kernel-save

3.10 启动新的根文件系统和内核

须要打开 boards/BOARD/Makefile 屏蔽已经编译的 KIMAG 和 ROOTFS，此时会启动 output/ 目录下刚编译的 rootfs 和内核：

1. $ vim boards/versatilepb/Makefile
2. #KIMAGE=$(PREBUILT_KERNEL)/$(XARCH)/$(BOARD)/$(LINUX)/zImage
3. #ROOTFS=$(PREBUILT_ROOTFS)/$(XARCH)/$(CPU)/rootfs.cpio.gz
4. $ make boot

3.11 启动串口

1. $ make boot G=0 # 使用组合按键：`CTL+a x` 退出，或者另开控制台执行：`pkill qemu`

3.12 选择 Rootfs 设备

1. $ make boot ROOTDEV=/dev/nfs
2. $ make boot ROOTDEV=/dev/ram

3.13 扩展

经过添加或者修改 boards/BOARD/Makefile，能够灵活配置开发板、内核版本以及 BuildRoot 等信息。经过它能够灵活打造本身特定的 Linux 实验环境。

1. $ cat boards/versatilepb/Makefile
2. ARCH=arm
3. XARCH=$(ARCH)
4. CPU=arm926t
5. MEM=128M
6. LINUX=2.6.35
7. NETDEV=smc91c111
8. SERIAL=ttyAMA0
9. ROOTDEV=/dev/nfs
10. ORIIMG=arch/$(ARCH)/boot/zImage
11. CCPRE=arm-linux-gnueabi-
12. KIMAGE=$(PREBUILT_KERNEL)/$(XARCH)/$(BOARD)/$(LINUX)/zImage
13. ROOTFS=$(PREBUILT_ROOTFS)/$(XARCH)/$(CPU)/rootfs.cpio.gz

默认的内核与 Buildroot 信息对应为 boards/BOARD/linux_${LINUX}_defconfig 和 boards/BOARD/buildroot_${CPU}_defconfig，若是要添加本身的配置，请注意跟 boards/BOARD/Makefile 里头的 CPU 和 Linux 配置一致。

3.14 更多用法

详细的用法这里就不罗嗦了，你们自行查看帮助。

1. $ make help

3.15 实验效果图