Booting from SD/de

Latest revision as of 01:08, 4 May 2010

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Diese Seite beschreibt, wie man mit dem FreeRunner von einer (Micro-)SD Karte statt vom eingebauten NAND-Flash-Speicher bootet. Da sich die SD-Karte einen Bus mit der GPU teilt, kann jedoch die Performance beeinträchtigt werden.

[edit] Booten von SDHC

Vorweg eine Warnung: Ein Bug im Linux-Kernel kann dazu führen, daß die Partitionstabelle der SDHC-Karte während des Suspend zerstöhrt wird. Ticket: #1802. Thread: [1] Am Besten legt man sich ein Backup der Partitionstabelle an, um sie im Notfall schnell wieder zur Verfügung zu haben.

[edit] So funktionierts

U-boot spielt auf dem NEO eine ähnliche Rolle wie der Bootloader 'grub' auf einem PC. U-boot läd ein Kernelimage in den Speicher und übermittelt dem Kernel anschießend eine Reihe vom Parametern. Diese Parameter enthalten unteranderem den Ort an dem sich das Rootfilesystem befindet.

Wenn der Kernel bootet, wird die Hardware initialisiert und das Rootfilesystem gemountet. Anschließed startet der Kernel "/sbin/init", welche die restlichen Boot-Up-Sequenzen enthält. (z.B. Startbildschirm und Fortschrittsbalken).

Diese Sequenz ist die gleiche, unabhängig davon ob das Gerät von Built-In-Flash oder von der SD-Karte bootet. Die Unterschiede sind, wie der Kernel geladen wird, und welches Device als Rootfilesystem gemountet ist.

[edit] U-Boot-Menü-Einträge

U-boot-Menü-Einträge werden über Umgebungsvariablen definiert. Diese sind nach dem Muster "menu_X" (wobei X eine Zahl ist) aufgebaut. Der Wert dieser Umgebungsvariable ist ein String nach dem Muster "<MenüName>:<Befehle>", wobei <MenüName> der Text ist, der auf dem Display angezeigt wird und <Befehle> eine Abfolge der U-boot-Befehle welche ausgeführt werden, wenn der Menüpunkt auswählt wird. Die einzelnen Befehle werden hierbei durch ';' getrennt. Beim Eingeben der Befehlsabfolge müssen ';' durch "\;" und '$' durch "\$" ersetzt werden.

[edit] Laden des Kernels

Zum Laden des Kernels von der SD-Karte müssen folgende U-Boot-Befehle ausgeführt werden: Die SD-Karte mit "mmcinit" initialisieren. Den Kernel in den Arbeitsspeicher laden:

Kernel befindet sich auf einem FAT-Filesystem:

fatload mmc 1:<p> 0x32000000 <filepath>

Kernel befindet sich auf einem ext2/ext3-Filesystem:

ext2load mmc 1:<p> 0x32000000 <filepath>

Hierbei entspricht <p> der Partitionsnummer und <filepath> dem Pfad zu dem zu ladendem Kernel.

[edit] Root-Filesystem Parameter

Der Inhalt der "bootargs" Umgebungsvariable die an den Kernel übergeben wird, ist eine durch Leerzeichen getrennte Liste bestehend aus "name=value"-Definitionen. Relevante Elemente für das Booten von einer SD-Karte sind "root", "rootfstype" und "rootdelay".

Beispiel: Folgende Parameter veranlassen den Kernel die dritte Partition der SD-Karte zu mounten:

root=/dev/mmcblk0p3 rootfstype=ext3 rootdelay=5

Der "rootdelay"-Parameter gibt der SD-Karte die nötige Zeit um sich zu initialisieren bevor auf sie zugegriffen wird.

Wichtig ist, daß der Kernel das Root-Filesystem auch unterstützt. Der Default-Openmoko-Kernel 2008-07-17 unterstützt ext2 und ext3. Überprüfen kann man die unterstützten Filesysteme mit folgendem Linux-Befehl:

less /proc/filesystems

Es ist nicht möglich, VFAT als Root-Filesystem zu benutzen.

[edit] ext2 vs. ext3

Ext2 oder ext3 als Root-Filesystem verwenden? Das Journaling-Dateisystem Ext3 ist prinzipiell die bessere Wahl, da hier nach einem unsauberen Shutdown des Systems kein "fsck" (Datei-System-Check) durchgeführt werden muss. Jedoch unterstützt ext3 kein wear-leveling (schonende Schreibweise für Flash-Speicher).

[edit] Rootfs

Es gibt zwei Möglichkeiten an ein Rootfs-Image heran zu kommen. Entweder man baut sich mit der OpenEmbedded Distribution sein einges Rootfs-Image oder man läd es sich ein fertiges Image vom OpenMoko buildhost herunter.

[edit] Möglichkeit 1: Rootfs.tar und Kernel.tar vom Openmoko buildhost downloaden

Aktuelles Rootfs und Kernel einfach unter Latest Images downloaden.

[edit] Möglichkeit 2: Mit OpenEmbedded selber ein tar-File erstellen

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, sich selber mit der OpenEmbedded Umgebung ein Rootfs-tar-Archiv zu erstellen.

Um OM-2007.2 zu erstellen, muss man "tar" zu den Image-Typen in seiner local.conf hinzudügen:

IMAGE_FSTYPES = "jffs2 tar"

Jetzt kann man das neue Image erstellen:

bitbake openmoko-devel-image

oder mit MokoMakefile:

make openmoko-devel-image

Das Openmoko-....tar findet sich anschließend im Out-Pfad.

[edit] Möglichkeit 3 : Ein jff2-Image in ein tar-File konvertieren

Siehe Userspace root image.

[edit] Vorbereiten der SD-Karte

[edit] Partitionieren der SD-Karte

Das Beispiel zeigt wie man mit fdisk Partitionen erstellt (siehe auch weitere Hinweise zum Festlegung von Partition).

fdisk /dev/mmcblk0

Achtung: Der Gerätename kann variieren. Um sicher zu gehen, ob man den richtigen Gerätenamen hat, liest man die Kernel-Message-Log durch den Aufruf von dmesg. Jetzt erstellt man eine 8MB Partition für den Kernel und eine Partition mit dem restlichen Speicherplatz für das Root-Filesystem.

Command (m for help): d
Selected partition 1
Command (m for help): n
Command action
e   extended
p   primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-983, default 1):
Using default value 1
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-983, default 983): +8M
Command (m for help): n
Command action
e   extended
p   primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 2
First cylinder (18-983, default 18):
Using default value 18
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (18-983, default 983):
Using default value 983
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

Bei folgender Fehlermeldung:

Calling ioctl() to re-read partition table
fdisk: WARNING: rereading partition table failed, kernel still uses old table:   Device or resource busy

einfach das Gerät aushängen:

umount /dev/mmcblk0p1

und anschließend die Partitionstabellen nocheinmal schreiben:

fdisk /dev/mmcblk0
Command (m for help): w

[edit] Formatieren der SD-Karte

Folgender Befehl formatiert die erste Partition der SD-Karte mit dem FAT-Filesystem:

mkfs.vfat /dev/mmcblk0p1

Die zweite Partition wird mit dem ext3-Filesystem formatiert:

mkfs.ext3 /dev/mmcblk0p2

[edit] Bespielen der SD-Karte

Die SD-Karte ist jetzt bereit mit dem Rootfs und dem Kernel bespielt zuwerden.

Zuerst wird die zweite Patrtition der SD-Karte gemountet und das Rootfs-Image aufgespielt:

mount /dev/mmcblk0p2 /mnt/moko

tar -C /mnt/moko/ -xzvf openmoko-devel-image-fic-gta01-20070313022035.rootfs.tar.gz

Achtung: Die Pfade und Dateinamen müssen entsprechend angepasst werden.

Als nächstes wird die erste Partition der SD-Karte gemountet und der Kernel darauf installiert:

mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/mokokernel
cp uImage-fic-gta01-latest.bin /mnt/mokokernel/uImage.bin

Bei einigen Versionen des NOR U-boot:

mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/mokokernel
cp uImage-fic-gta01-latest.bin /mnt/mokokernel/uimage

(Ja, kleines i und keine Dateierweiterung.)

Es ist sicherzustellen, daß der Kernel uImage.bin (oder uimage bei einigen Versionen des NOR U-boot) heisst. Sollte U-Boot das Kernel-Image nicht finden: im Bootloader anmelden mit cu Die Partition mit mmcinit mounten und prüfen, ob der Kernel vorhanden und richtig benannt ist: Das geht mit fatls mmc 1:1 bei FAT-Filesystemen oder ext2ls mmc 1:1 bei ext2-Filesystemen.

Anschließend mit dem Ergebnis von printenv sd_image_name vergleichen. Es ist zu beachten, daß das die Umgebungsvariable im NAND-Flash aber nicht im NOR-Flash geändert werden kann. Wenn also aus dem NOR-Flash gebootet werden soll muss der Dateiname an die Umgebungsvariable angepasst werden.

Jetzt beide Partitionen aushängen und sicherstellen, daß alle Buffer geschrieben wurden:

umount /mnt/moko
umount /mnt/mokokernel
sync

[edit] U-Boot-Menü-Eintrag hinzufügen

Je nach Revision des NEO und des verwendeten Partitionstyps (ext2/ext3) kann es notwendig sein, daß ein dem BootMenü ein Eintraghinzugefügt werden muss, um das System von der SD-Karte booten zu können.

Beim einem FreeRunner mit einer FAT-Partition (Kernel) und einer ext2-Partition (rootfs) sollte es möglich sein direkt von der SD-Karte zu booten, da der Boot-Menü-Eintrag für bereits im NOR- und NAND-Boot-Menü enthalten ist. In allen anderen Fällen muss der benötigte Menü-Eintrag erst hinzugefügt werden.

Eine Beschreibung dazu findet sich hier: Bootloader/de#Bootlader_Kommandozeile

Wie man in das Bootmenü gelangt steht hier: Getting_Started_with_your_Neo_FreeRunner/de#Anschalten_des_Neo_FreeRunner.

Als erstes empfiehlt es sich, das U-Boot-TimeOut(60s) auf einen realistischen Wert zu setzen. Hierzu aus der UBoot-Kommandoeile folgenden Befehl ausführen:

setenv boot_menu_timeout 99999

Der TimeOut-Wert wird so auf 99999s gesetzt, was für alle weiteren Vorhaben ausreichen sollte.:-)

Jetzt wird geprüft, ob ein geeigneter Menü-Eintrag zum booten von der SD-Karte vorhanden ist:

printenv

Wenn eine Zeile existiert, die mit menu_ beginnt und auch die folgende Befehle enthält braucht kein neuer Menü-Eintrag erstellt werden.

An dieser Stelle ist es wichtig zwischen FAT- und ext2-Kernel und zwischen ext2- und ext3-rootfs zu unterscheiden.

Möglicherweise müssen die Nummern in root=/dev/mmcblk0p# (rootfs) und fatload mmc # oder ext2load mmc # (Kernel) geändert werden.

Boot-Eintrag für FAT-Kernel mit ext3-Rootfs Partition:

setenv menu_9 Boot from microSD (FAT+ext3): setenv bootargs \${bootargs_base} rootfstype=ext3 root=/dev/mmcblk0p2 rootdelay=5 \${mtdparts} ro\; mmcinit\; fatload mmc 1 0x32000000 \${sd_image_name}\; bootm 0x32000000

Boot-Eintrag für FAT-Kernel mit ext2-Rootfs Partition:

setenv menu_9 Boot from microSD (FAT+ext2): setenv bootargs \${bootargs_base} rootfstype=ext2 root=/dev/mmcblk0p2 rootdelay=5 \${mtdparts} ro\; mmcinit\; fatload mmc 1 0x32000000 \${sd_image_name}\; bootm 0x32000000

or : with additional 'init=/sbin/init' kernel parameter (may be needed for some images) :

setenv menu_9 Boot 200808 from microSD (FAT+ext2): setenv bootargs \${bootargs_base} rootfstype=ext2 root=/dev/mmcblk0p2 rootdelay=5 \${mtdparts} init=/sbin/init ro\; mmcinit\; fatload mmc 1 0x32000000 \${sd_image_name}\; bootm 0x32000000

Boot-Eintrag für ext2-Kernel mit ext2-Rootfs Partition: (requires newer u-boot)

setenv menu_2 Boot from microSD part2 (ext2+ext2): setenv bootargs \${bootargs_base} rootfstype=ext2 root=/dev/mmcblk0p2 rootdelay=5 \${mtdparts} ro\; mmcinit\; ext2load mmc 1 0x32000000 \${sd_image_name}\; bootm 0x32000000

Boot-Eintrag für Kernel und Rootfs auf der gleichen ext2 Partition (getestet mit Qtopia/ benötigt ein neues U-boot)

setenv menu_3 QTopia: setenv bootargs \${bootargs_base} rootfstype=ext2 root=/dev/mmcblk0p1 rootdelay=5 \${mtdparts} ro\; mmcinit\; ext2load mmc 1:1 0x32000000 \${sd_image_name}\; bootm 0x32000000

Jetzt nur noch prüfen, ob der neue Menü-Eintrag richtig angezeigt wird.:

printenv

Wenn alles passt dann speichern:

saveenv

Die neue Konfiguration wird jetzt im NAND gespeichert.

Herunterfahren des NEO:

neo1973 power-off

Nach dem Neustart in das NAND-Boot-Menü gehen und den neu erstellten Menü-Eintrag wählen um von der SD-Karte zu booten.

Siehe auch unter Moving current system from flash to SD wo gezeigt wird, wie das System vom Flash auf die SD-Karte verschoben wird.

[edit] Sonstiges

[edit] Booten von SDHC

Das Booten von SDHC-Karten wird von älteren U-Boot-Versionen nicht unterstützt. Es gibt eine Mögichkeit dies zu umgehen indem man nur das Rootfs auf der SDHC-Karte installiert.

Folgen sie Schritt 1, um einen Kernel-Image mit MMC-und ext2-Unterstützung zu bekommen. Doch statt das Image auf die Rootfs zu kopieren, kopieren sie es in den internen NAND-Flash.(mit DFÜ-util). Jetzt können Sie mit Schritt 2 fortfahren (wie schon erwähnt, nicht das uImage auf die Rootfs kopieren) und den Anweisungen bis zu Schritt 3 folgen. Anstelle der setenv-Befehle in Schritt 3 führen Sie die folgenden Schritte aus:

GTA01Bv4 # setenv menu_5 Boot from SDHC: setenv  bootargs root=/dev/mmcblk0p1 console=tty0 rootdelay=5 neo1973-nand:0x00040000(u-boot),0x00004000(u-boot_env),0x00200000(kernel),0x000a0000(splash)\; nand read.e 0x32000000 kernel\; bootm 0x32000000
GTA01Bv4 # saveenv

Jetzt kann der neue Menü-Eintrag "Boot from SDHC" benutzt werden um den interen kernel zu booten und dabei das Root-Filesystem auf der SDHC-Karte zu laden.

[edit] Autoboot von SDHC

Wenn automatisch von der SDHC-Karte gebootet werden soll: Zuerst einen neue Bootmenü Eintrag für das Booten von NAND erstellen:

GTA01Bv4 # setenv menu_6 Boot from NAND: setenv bootargs \${bootargs_base} \${mtdparts}\; nand read.e 0x32000000 kernel\; bootm 0x32000000
GTA01Bv4 # saveenv

Danach neustarten und im Bootmenü den neuen Eintrag testen. Wenn dieser funktioniert wieder herrunterfahren, das Bootmenü starten, Bootloader verbinden und das autoboot-Komando zum booten von der SDHC-Karte erstellen:

GTA01Bv4 # setenv bootcmd setenv bootargs root=/dev/mmcblk0p1 rootdelay=10 console=tty0 neo1973-nand:0x00040000(u-boot),0x00004000(u-boot_env),0x00200000(kernel),0x000a0000(splash)\; nand read.e 0x32000000 kernel\; bootm 0x32000000
GTA01Bv4 # saveenv

Jetzt wird immer von der SDHC-Karte gebootetwenn der Power-Knopf gedrückt oder reboot ausgeführt wird. Wenn vom NAND gebootet werden soll muss das Bootmenü benutzt werden.

[edit] Hinweise zur Partitionierung

U-Boot vor 2008-07-23 kann ausschließlich von FAT-Filesystemen booten. Neuere Versionen unterstützen auch ext2/ext3.

Weil SD-Karten als mmc-Geräteknoten (unter Major 179, siehe Linux Allocated Devices) eingebunden werden, is folgendes zu beachten:

• Das Numerierungsschema für Geräte sieht für mmc-Geräte die minor numbers 1 bis 7 (/dev/mmcblk0p1 ... /dev/mmcblk0p7). Minor number 8 ist bereits der nächsten physikalischen SD-Karte (/dev/mmcblk1) vorbehalten. Daher sind maimal 7 Partitionen verfügbar.

• Die rootfs aktueller Distributionen bringen die Geräteknoten mmcblk0p1 bis mmcblk0p4 schon mit. Um erweiterete Partitions (5 ...) zu verwenden, müssen weitere Knoten angelegt in /lib/udev/devices/ werden. Nach einem Neustart stehen sie in /dev zur Verfügung:

 mknod -m 640 /lib/udev/devices/mmcblk0p5 b 179 5
 mknod -m 640 /lib/udev/devices/mmcblk0p6 b 179 6
 mknod -m 640 /lib/udev/devices/mmcblk0p7 b 179 7

Weil uboot einen Kernel nur im unteren Bereich (2GB-Grenze) einer SD-Karte lesen kann, empfiehlt es sich alle Kernel in der ersten Partition unterzubringen. Bewährt hat sich auch, dort zentral die PIM-Daten abzulegen, um von allen installierten Distributionen per symlink darauf zuzugreifen.

Die Kernel können ein rootfs auch von einer erweiterten Partition einbinden.

[edit] Udev automount fixen

Udev mountet die SD-Karte automatisch unter /media/mmcblk0p1/ . Dies kann geändert werden:

echo /dev/mmcblk >> /etc/udev/mount.blacklist

[edit] Bemerkung zu Kernel Parametern

[edit] loglevel

Einige Leute empfehlen folgendes zur KernelBefehlsZeile hinzuzufügen:

loglevel=8

Wenn Sie "console=tty0" in der KernelBefehlsZeile aufrufen verlangsamt das den Bootprozess extrem da der Framebuffer (Neo-Display im Text-Modus) unmengen von DebugInformationen schreiben muss.