Linux 內核實驗環境

Linux 內核實驗環境

可快速構建，支持 Docker, Qemu, Ubuntu, Mac OSX, Windows, Web

由 Wu Zhangjin 建立於 2016/06/19

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1 項目描述

該項目致力於快速構建一個基於 Qemu 的 Linux 內核開發環境。

• 使用文檔：README.md

• 在線實驗
  • 泰曉實驗雲臺
• 在線演示
  • 命令行
    • Linux 快速上手
    • Uboot 快速上手
    • AT&T 彙編上手
    • C 語言上手
    • C 語言編譯過程
    • Shell語言上手
  • 視頻
    • Linux 基本用法
    • Linux 進階用法
    • Uboot 基本用法
• 代碼倉庫
  • https://github.com/tinyclub/linux-lab.git
• 基本特性：
  • Qemu 支持的大量虛擬開發板，通通免費，免費，免費。
  • 基於 Docker，一鍵安裝，幾分鐘內就可構建，節約生命，生命，生命。
  • 直接經過 Web 訪問，很是便捷，便捷，便捷。
  • 已內置支持 4 大架構：ARM, MIPS, PowerPC 和 X86。
  • 已內置支持從 Ramfs, Harddisk, NFS rootfs 啓動。
  • 一鍵便可啓動，支持串口和圖形啓動。
  • 已內建網絡支持，能夠直接 ping 到外網。
  • 已內建 Uboot 支持，能夠直接啓動 Uboot，並加載內核和文件系統。
  • 預編譯有 initrd 和內核鏡像文件，能夠快速體驗實驗效果。
  • 可靈活配置和擴展支持更多架構、虛擬開發板和內核版本。
  • 將來計劃支持 Android emulator，支持在線調試。。。
• 插件
  • RLK4.0：《奔跑吧Linux內核 4.0》一書課程實驗
  • CSKY：中天微國產處理器 C-SKY Linux 開發插件

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3 五分鐘教程

3.1 準備

以 Ubuntu 和 Qemu 爲例。其餘 Linux 和 Mac OSX 系統請先安裝 Docker CE。Windows 系統，請先下載並安裝 Docker Toolbox。

安裝完 docker 後若是想免 sudo 使用 linux lab，請務必把用戶加入到 docker 用戶組並重啓系統。

1. $ sudo usermod -aG docker $USER

因爲 docker 鏡像文件比較大，有 1G 左右，下載時請耐心等待。另外，爲了提升下載速度，建議經過配置 docker 更換鏡像庫爲本地區的，更換完記得重啓 docker 服務。

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 默認的網絡環境跟本地的局域網環境地址衝突，請經過以下方式更新 docker 網絡環境，並重啓 docker 服務。

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，請在相似 /lib/systemd/system/docker.service 這樣的文件中修改後再重啓 docker 服務。

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，因爲安裝的默認 default 系統未提供桌面，因此須要先獲取該系統的外網地址，即 eth1 網口的 IP 地址，而後在外部系統訪問。

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

若是是本身經過 Virtualbox 安裝的 Linux 系統，即便有桌面，也想在外部系統訪問時，則能夠經過設置 ‘Network -> Adapter2 -> Host-only Adapter’ 來添加一個 eth1 網口設備。

請務必注意，經過 Docker Toolbox 安裝的 default 系統中默認的 /root 目錄僅僅掛載在內存中，關閉系統後數據會丟失，請千萬不要用它來保存實驗數據。可使用另外的目錄來存放，好比 /mnt/sda1，它是在 Virtualbox 上外掛的一個虛擬磁盤鏡像文件，默認有 17.9 G，足夠存放常見的實驗環境。

3.2 工做目錄

再次提醒，在 Linux 或者 Mac 系統，能夠隨便在 ~/Downloads 或者 ~/Documents 下找一處工做目錄，而後進入，好比：

1. $ cd ~/Documents

可是若是使用的是 Docker Toolbox 安裝的 default 系統，該系統默認的工做目錄爲 /root，它僅僅掛載在內存中，所以在關閉系統後全部數據會丟失，因此須要換一處上面提到的 /mnt/sda1，它是外掛的一個磁盤鏡像，關閉系統後數據會持續保存。

1. $ cd /mnt/sda1

3.3 下載

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

3.4 安裝

1. $ tools/docker/run # 加載鏡像，拉起一個 Linux Lab 容器

3.5 快速嚐鮮

執行 tools/docker/vnc 後會打開一個 VNC 網頁，根據 console 提示輸入密碼登錄便可，以後打開桌面的 Linux Lab 控制檯並執行：

1. $ make boot

默認會啓動一個 versatilepb 的 ARM 板子，要指定一塊開發板，能夠用：

1. $ make list # 查看支持的列表
2. $ make BOARD=malta # 這裏選擇一塊 MIPS 板子：malta
3. $ make boot

3.6 下載更多源碼

1. $ make core-source -j3 # 同時下載 linux-stable, qemu 和 buildroot

3.7 配置

1. $ make root-defconfig # 配置根文件系統
2. $ make kernel-checkout # 檢出某個特定的分支（請確保作該操做前本地改動有備份）
3. $ make kernel-defconfig # 配置內核
4.  
5. $ make root-menuconfig # 手動配置根文件系統
6. $ make kernel-menuconfig # 手動配置內核

3.8 編譯

1. $ make root # 編譯根文件系統，稍微有點慢，須要下載帶 sysroot 的編譯器
2. $ make kernel # 編譯內核，採用 Ubuntu 和 emdebian.org 提供的交叉編譯器

3.9 保存全部改動

1. $ make save # 保存新的配置和新產生的鏡像
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 啓動新的根文件系統和內核

須要打開 boards/BOARD/Makefile 屏蔽已經編譯的 KIMAG 和 ROOTFS，此時會啓動 output/ 目錄下剛編譯的 rootfs 和內核：

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 啓動串口

1. $ make boot G=0 # 使用組合按鍵：`CTL+a x` 退出，或者另開控制檯執行：`pkill qemu`

3.12 選擇 Rootfs 設備

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

3.13 擴展

經過添加或者修改 boards/BOARD/Makefile，能夠靈活配置開發板、內核版本以及 BuildRoot 等信息。經過它能夠靈活打造本身特定的 Linux 實驗環境。

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

默認的內核與 Buildroot 信息對應爲 boards/BOARD/linux_${LINUX}_defconfig 和 boards/BOARD/buildroot_${CPU}_defconfig，若是要添加本身的配置，請注意跟 boards/BOARD/Makefile 裏頭的 CPU 和 Linux 配置一致。

3.14 更多用法

詳細的用法這裏就不羅嗦了，你們自行查看幫助。

1. $ make help

3.15 實驗效果圖