Trustzone安全内核SierraTEE将根文件系统从虚拟盘移至sd卡方案

s3c6410 支持Nand Flash本地启动Linux,包括内核,根文件系统,bootloader均写入在Nand Flash.这样可以独立运行.

  很多情况下,Nand Flash的某种原因无法写入内核和Rootfs.而使用tftp下载内核,用NFS启动根文件系统比较慢.s3c6410 支持 SD卡启动，经过改造u-boot可以从SD卡引导内核,这样而Linux 又可以从SD卡的装载ext3根文件系统.这样可以制作一个完整的SD卡启动卡.

  这样bootloader(u-boot)可以写入SD卡,引导扇区.

 

    bootloader的第一阶段把自己装入在内存高端地址看后，可以用两种方法从SD卡装入内核到内存.

  一种是用fatload命令从fat分区装入内核文件到内存。

       fatload mmc 1 address filename

    (上述命令表示从第一个mmc设备装入文件filename到内存的address当中),这个需要完整的实现fat的驱动,因此很多u-boot没有带.

    另外一种常见的做法是使用u-boot的movi 命令.

    用movi 命令直接读写SD卡sector.但是这样有可以与文件系统有冲突,因此要小心分区.

    后面就是用这个方法来实现启动的.可以把movi读入命令写入bootcmd 实现自动启动

  3.内核装入后，可以支持用ext3的格式作根文件系统，这样可以把SD卡一个分区格式化成ext3即

    可以启动 ,这样要修改bootargs 

     这个可以参考<< ARM-Linux使用SD卡根文件系统>>

http://www.linuxidc.com/Linux/2011-11/47797.htm

 

2.Linux SD分区操作.

   支持这种需要2G以下,非SDHC卡,假设是一个2G SD卡，分300M给FAT,剩下全部给 EXT3格式，作根文件系统。

   bootloader写在SD卡的引导区，不占用分区空间

   

   Linux 对SD卡的的操作,如果第一个插入的SD卡是 /dev/sda,第二个SD卡是/dev/sdb ...依次类推.

   如果第一个SD卡的第一个分区是 /dev/sda1 ,第二个分区 /dev/sda2 .如果上一个卡(sda)未安全拨下,而第二次插入也会变成sdb. 

   所以插入卡时要小心检测SD卡对应的设备结点.

    2.1 Linux 分区工具 fdisk.

     fdisk 与dos下的工具同名,在操作SD分区，最好把分区文件目录umount掉,否则会修改分区失败,也注意要把SD卡的写保护锁打开. 命令格式    

       fdisk <设备结点> 

     这是指设备结点/dev/sda之类,不要对/dev/sda1 之类操作.

1. # fdisk /dev/sda
3. The number of cylinders for this disk is set to 35560.
4. There is nothing wrong with that, but this is larger than 1024,
5. and could in certain setups cause problems with:
6. 1) software that runs at boot time (e.g., old versions of LILO)
7. 2) booting and partitioning software from other OSs
8. (e.g., DOS FDISK, OS/2 FDISK)
10. Command (m for help): m   #<------------显示fdisk菜单
11. Command action
12. a toggle a bootable flag
13. b edit bsd disklabel
14. c toggle the dos compatibility flag
15. d delete a partition
16. l list known partition types
17. m print this menu
18. n add a new partition
19. o create a new empty DOS partition table
20. p print the partition table
21. q quit without saving changes
22. s create a new empty Sun disklabel
23. t change a partition's system id
24. u change display/entry units
25. v verify the partition table
26. w write table to disk and exit
27. x extra functionality (experts only)
31. Command (m for help): p #<--------------------打印分区表
33. Disk /dev/sda: 2002 MB, 2002780160 bytes
34. 11 heads, 10 sectors/track, 35560 cylinders
35. Units = cylinders of 110 * 512 = 56320 bytes
37. Device Boot Start End Blocks Id System
38. /dev/sda1 2 35561 1955775+ b W95 FAT32  #原有的FAT32分区

接下操作,是删除原有分区,并且新建两个分区,一个用FAT,一个是EXT32根文件系统

1. Command (m for help): d #<-------------删除一个分区
2. Selected partition 1
6. Command (m for help): n #<-------------新建一个分区
8. Command action
9. e extended
10. p primary partition (1-4)
11. p #<--------------选择创建 primary 首要分区
12. Partition number (1-4): 1 #<---------第一个首要分区
13. First cylinder (1-35560, default 1): #<---------起始位置，直接回车用缺省值
14. Using default value 1
16. Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-35560, default 35560): 300M
18. #<---- 第一个分区使用 300M空间
20. Command (m for help): p
22. Disk /dev/sda: 2002 MB, 2002780160 bytes
23. 11 heads, 10 sectors/track, 35560 cylinders
24. Units = cylinders of 110 * 512 = 56320 bytes
26. Device Boot Start End Blocks Id System
27. /dev/sda1 1 300 16495 83 Linux
30. Command (m for help): n #<----建第二个分区
31. Command action
32. e extended
33. p primary partition (1-4)
34. p #<--------------选择创建 primary 首要分区
35. Partition number (1-4): 2 #<---------第二个首要分区
36. First cylinder (301-35560, default 301):
37. Using default value 301
38. Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (301-35560, default 35560):
39. Using default value 35560 #直接回车表示缺省值,即把剩下所有空间都归入这个分区
41. Command (m for help): p
43. Disk /dev/sda: 2002 MB, 2002780160 bytes
44. 11 heads, 10 sectors/track, 35560 cylinders
45. Units = cylinders of 110 * 512 = 56320 bytes
47. Device Boot Start End Blocks Id System
48. /dev/sda1 1 300 16495 83 Linux
49. /dev/sda2 301 35560 1939300 83 Linux
52. Command (m for help): w #<-------将分区表写入SD卡,至此才真正生效
54. The partition table has been altered!
56. Calling ioctl() to re-read partition table.
57. Syncing disks.

   2.2 格式化两个分区

   第一个格式化成 FAT          mkfs.vfat /dev/sda1

   第二个格式化 格式ext3 格式  mkfs.ext3 /dev/sda2 

 

1. # mkfs.vfat /dev/sda1 #<----------格式化命令
2. mkfs.vfat 2.11 (12 Mar 2005)
3. [root@tch u-boot-1.1.6_hxy6410]# mkfs.ext3 /dev/sda2 #<------格式化命令
4. mke2fs 1.39 (29-May-2006)
5. Filesystem label=
6. OS type: Linux
7. Block size=4096 (log=2)
8. Fragment size=4096 (log=2)
9. 242880 inodes, 484825 blocks
10. 24241 blocks (5.00%) reserved for the super user
11. First data block=0
12. Maximum filesystem blocks=499122176
13. 15 block groups
14. 32768 blocks per group, 32768 fragments per group
15. 16192 inodes per group
16. Superblock backups stored on blocks:
17. 32768, 98304, 163840, 229376, 294912
19. Writing inode tables: done
20. Creating journal (8192 blocks): done
21. Writing superblocks and filesystem accounting information:
22. done
24. This filesystem will be automatically checked every 33 mounts or
25. 180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.

   2.3 测试文件系统是否可以用

           mount -t ext3 /dev/sda2 /mnt

   2.4 把根文件系统拷入SD卡,r表示递归,a表示把权限,符号链接等信息也拷贝

        cp -ra /home/hxy/rootfs/* /mnt

1.PC机上格式化SD卡

  在桌面的PC机上用SD读卡器操作SD卡:

 

  一般情况下PC机上第一个U盘整体设备结点是/dev/sda,第二个是 /dev/sdb,在RHEL5下它会被自动mount到/media/disk和 /media/disk_1 目录.

 

  U盘/dev/sdb上第一个分区是 /dev/sdb1,第二是/dev/sdb2 依此类推.

  根文件系统采用符号链接等特性,用FAT32是不行的,这里直接采用标准的ext3的文件系统.在实测时,把U盘整个做一个分区做ext3根文件系统.总是出不少问题(可能步骤也不对),因此按网上推荐的,做二个分区,第一个分区采用vfat格式,第二个分区才采用ext3的格式.

 

1.1 用fdisk分区

     执行 fdisk /dev/sdb

    fdisk有如下常用选项

1. 输入 m 显示所有命令列示。 
2. 输入 p 显示硬盘分割情形。 
3. 输入 a 设定硬盘启动区。 
4. 输入 n 设定新的硬盘分割区。 
  4.1. 输入 e 硬盘为[扩展]分割区(extend)。 
   4.2. 输入 p 硬盘为[首要]分割区(primary)。 
5. 输入 t 改变硬盘分割区属性。 
6. 输入 d 删除硬盘分割区属性。 
7. 输入 q 结束不存入硬盘分割区属性。 
8. 输入 w 结束并写入硬盘分割区属性

    

如果以前U盘有分区,需要输入d命令来依次删除分区,以下执行两次n命令创建一个 400M的FAT分区,以及把剩下的分区设为ext3,最后用w命令把结果保存下来.

Command (m for help): n Command action    e   extended    p   primary partition (1-4) p Partition number (1-4): 1 First cylinder (1-1020, default 1):  Using default value 1 Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-1020, default 1020): +400M Command (m for help): n Command action    e   extended    p   primary partition (1-4) p Partition number (1-4): 2 First cylinder (202-1020, default 202):  Using default value 202 Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (202-1020, default 1020):  Using default value 1020 Command (m for help): p Disk /dev/sdb: 2041 MB, 2041577472 bytes 63 heads, 62 sectors/track, 1020 cylinders Units = cylinders of 3906 * 512 = 1999872 bytes    Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System /dev/sdb1               1         201      392522    b  W95 FAT32 /dev/sdb2             202        1020     1599507   83  Linux Command (m for help): w The partition table has been altered! Calling ioctl() to re-read partition table. WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: 设备或资源忙. The kernel still uses the old table. The new table will be used at the next reboot. WARNING: If you have created or modified any DOS 6.x partitions, please see the fdisk manual page for additional information. Syncing disks.

  

1.2 格式化分区

   

     mkfs.vfat /dev/sda1 #第一个分区格式化成fat32

     mkfs.ext3 /dev/sda2 #第二个分区格式化成fat32

  可以用

     tune2fs -l /dev/sda2 来检验分区类型　

  

1.3 拷贝根文件系统

    

   mount /dev/sda2 /mnt/sdcard #挂载SD卡

   cp -ra /home/hxy/rootfs/* /mnt/sdcard #把根文件系统拷到SD卡

 

 

2.编译ARM Linux内核

 

 2.1 修改内核配置

  确保ext3的文件系统支持,和SD卡驱动都被静态编译到内核,我使用的是Linux 2.6.29.

 在内核源码目录执行 make menuconfig

 

  其中ext3在File system下.成功的配置如下.

  

<*> Ext3 journalling file system support            [*]   Ext3 extended attributes      [*]     Ext3 POSIX Access Control Lists      [*]     Ext3 Security Labels

 

SD卡驱动支持在Device Drivers ->MMC/SD/SDIO card support 下,成功的配置如下

 

--- MMC/SD/SDIO card support                             [*]   MMC debugging                                      [ ]   Allow unsafe resume (DANGEROUS)                          *** MMC/SD/SDIO Card Drivers ***                   <*>   MMC block device driver                            [*]     Use bounce buffer for simple hosts               <*>   SDIO UART/GPS class support                        <*>   MMC host test driver                                     *** MMC/SD/SDIO Host Controller Drivers ***        <*>   Secure Digital Host Controller Interface support   <*>   Samsung S3C SD/MMC Card Interface support

  编译内核 make zImage

 

  2.2 在ARM-linux下的测试.

   

   在一个已经正常启动的ARM-LINUX下,插入SD卡.出现如下提示,表示SD卡已经安装上

[root: /]# s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 0kHz (requested: 0kHz).                             s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 198kHz (requested: 197kHz).                                    s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 198kHz (requested: 197kHz).                                    s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 198kHz (requested: 197kHz).                                    s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 198kHz (requested: 197kHz).                                    s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 198kHz (requested: 197kHz).                                    s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 198kHz (requested: 197kHz).                                    s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 198kHz (requested: 197kHz).                                    s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 16875kHz (requested: 25000kHz).                                s3c2440-sdi s3c2440-sdi: running at 16875kHz (requested: 25000kHz).                                mmc0: new SD card at address 0002                                                                  mmcblk0: mmc0:0002 00000 1.90 GiB                                                                  mmcblk0: p1 p2                                                                                    FAT: utf8 is not a recommended IO charset for FAT filesystems, filesystem will be case sensitive!

 

但是最后一句在提示FAT有不识别的IO字符集,导致第一个VFAT分区没有自动创建设备结点.用如下命令只看到mmcblk0p2的结点.(以下操作均是在开发板上进行)

[root: /]#  ls -l /dev/mmc*                                             
brw-rw----    1 root     root     179,   0 Sep 22 10:48 /dev/mmcblk0   
brw-rw----    1 root     root     179,   2 Sep 22 10:48 /dev/mmcblk0p2

 

测试ext3分区

mount -t ext3 /dev/mmcblk0p2 /mnt

在/mnt上可以读写文件.表示ext3分区正常.

 

 

手动建立第一个分区的结点.

mknod /dev/mmcblk0p1 b 179 1

测试vfat 分区

mount -t vfat /dev/mmcblk0p1 /mnt

在/mnt上可以读写文件.表示vfat分区正常.如果想自动创建个设备结点,可以修改/etc/fstat来使用这个分区

 

3.使用SD卡分区作为根文件

 修改LINUX启动参数.我用的是u-boot .因此在u-boot shell用set bootargs命令来设置Linux启动参数.

 成功的启动参数是  noinitrd root=179:2 rw console=ttySAC0

其中179和2是sd卡上ext3分区的主设备和从设备号.

 

用set bootargs "noinitrd root=179:2 rw console=ttySAC0 "设置后.重启内核,即可用ext3分区作为根文件系统