Linux内核

About 5 min

Linux内核

移植概述

Linux内核移植主要涉及基于linux内核基线合入三方芯片补丁后,进行基础的内核编译构建及验证。

基本信息

当前Linux内核基线是基于Linux社区 4.19 LTS版本演进,合入CVE及bugfix补丁。具体信息参考代码库,对应repo工程代码路径为kernel/linux-4.19。

Bootloader

可以使用芯片厂商自带的Bootloader,或者是开源Uboot等加载内核镜像。比如为支持Hi3516DV300开发板,OpenHarmony引入的开源Uboot

适配编译和烧录启动

  1. 准备内核config(特别是芯片相关的config)。

    config文件所在源码目录:kernel/linux/config/

    以hi3516dv300芯片为例,可在对应的linux-4.19/arch/arm/configs/目录下新建<YOUR_CHIP>_small_defconfig,如hi3516dv300_small_defconfig表示针对hi3516dv300小型系统的defconfig。该config文件可以由基础defconfig文件small_common_defconfig与该芯片相关的config组合生成。

  2. 准备芯片补丁。

    补丁文件所在源码目录:kernel/linux/patches/linux-4.19

    以hi3516dv300芯片为例,参考已有的patch目录hi3516dv300_small_patch目录,新建<YOUR_CHIP>_patch目录,放置相关芯片补丁,注意hdf.patch等驱动补丁。

  3. 编译。

    具体内核编译入口脚本位于工程目录kernel/linux/patches/下面,版本级整编命令会通过BUILD.gn进入kernel_module_build.sh和kernel.mk,需要在这2个文件中针对性进行patch及defconfig文件路径、编译器、芯片架构、内核Image格式等的适配。

    通过编译错误日志调整补丁,典型错误场景:

    (1)补丁合入失败,出现冲突,需要进行上下文适配修改。

    (2)编译失败,内核版本差异(函数实现调整等)需要针对性进行内核适配。

    注意:

    • 参考kernel.mk,在OpenHarmony工程的编译构建流程中会拷贝kernel/linux-4.19的代码环境后进行打补丁动作,在使用版本级编译命令前,需要kernel/linux-4.19保持原代码环境。
    • 对应拷贝后的目录位于: out/<***>/kernel/linux-4.19,可以在该目录下进行补丁的修改适配。
  4. 烧录启动。

    由于不同芯片的开发板的烧录方式不一样,此处不表述具体的烧录方式。需要注意烧录的各镜像的大小及启动参数的配置,参考hi3516dv300采用uboot启动参数:

    setenv bootargs 'mem=128M console=ttyAMA0,115200 root=/dev/mmcblk0p3 ro rootfstype=ext4 rootwait blkdevparts=mmcblk0:1M(boot),9M(kernel),50M(rootfs),50M(userfs)'
    
    1

验证

调试init进程、启动shell和运行简单的用户态程序,验证内核移植是否成功。OpenHarmony小型系统的OS镜像结构以及linux用户态的启动流程如下图1所示:

图 1 基于linux内核的OS镜像结构和用户态程序启动流程

基于上述流程,推荐按以下步骤完成验证:

  1. 制作根文件系统镜像。

    请参考新建芯片解决方案和产品解决方案生成根文件系统镜像rootfs.img。从上图可以看到启动过程与产品配置强相关,在制作rootfs.img过程中请完成如下四种配置:

    • 组件配置

      产品组件配置文件vendor/{company}/{product}/config.json需配置启动恢复子系统(startup)的init_lite组件和内核子系统的linux_4_1_9组件。

    • 系统服务配置

      系统服务配置文件vendor/{company}/{product}/init_configs/init_xxx.cfg需要启动shell服务。

    • 文件系统配置

      文件系统配置vendor/{company}/{product}/fs.yml中需要创建“/bin/sh -> mksh“和“/lib/ld-musl-arm.so.1 -> libc.so“软连接,这两个文件分别是shell可执行程序和可执行程序依赖的c库。

    • 启动配置

      启动配置在vendor/{company}/{product}/init_configs/etc目录下,包括fstab、rsS和Sxxx文件,请按开发板实际情况配置。

    编译完成后,可通过检查产品编译输出目录下的rootfs内容,确认rootfs.img文件生成是否符合预期。

  2. 调试init进程和shell。

    烧录rootfs.img并调试init进程和shell,不同厂商的开发板的烧录工具和流程可能不同,请按芯片解决方案提供的流程进行烧录。烧录rootfs.img前请确认bootloader和linux内核启动正常。如果rootfs.img被内核正常挂载,接着将运行/bin/init程序,init进程为用户态的第一个应用程序,它的运行意味着用户态的开始。

    init程序首先会调用/etc/init.d/rcS脚本,rcS脚本执行第一条命令为"/bin/mount -a”,该命令会加载fstab文件,在fstab中的命令执行完后rcS将顺序调用Sxxx脚本完成设备节点创建和扫描、文件权限配置等操作。

    最后,init程序会读取init.cfg系统服务配置文件。根据步骤1中的设置,init程序将会启动shell。如果上述流程运行正常,系统则会进入shell。

    若串口有如下版本号日志打印,则表示init程序启动正常:

    图 2 init启动正常日志

    正常进入shell后执行ls命令,串口打印信息如下图:

    图 3 正常进入shell后输入ls命令串口打印

  3. 配置NFS。

    init进程和shell正常启动后,以服务端IP为192.168.1.22、客户端IP为192.168.1.4为例,可在根目录执行如下命令开启NFS:

    ifconfig eth0 192.168.1.4 netmask 255.255.255.0
    mkdir -p /storgage/nfs
    mount -t nfs -o nolock,addr=192.168.1.22 192.168.1.22:/nfs /storage/nfs
    
    1
    2
    3