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cyantree

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DOM制作流程

項目基本結束，這個是其中系統裁減的一個總結文檔，不知道有沒有人感興趣：)

=============================================

前言:
為了完成用戶的需求，需制作一個完整的環境供AP運行，且存在一些約束條件。

關鍵字：
DOM Kernel Busybox X-Window Window-Manager Interbase nvidia cutdown

目標說明：
在一個64M的DOM(Disk on module)上建立可以運行完整的AP的環境

約束條件：
1、可利用的總空間為64M，由DOM提供，但實際可用空間只有53-59M，原因可能與設備文件和DOM本身有關，未確定
2、顯卡為nvidia系列
3、kernel選用2.4.20，沒有使用redhat自帶的版本。採集卡的Driver目前還只能在2.4.20的kernel下編譯，由于其移植性較差，已經開始考慮重新整理成可適合kernelversion大于2.4.25的所有kernel，參考bttv的最新實現
4、數據庫選用interbase系列，目前使用的為firebird-1.5(firebird為interbase的開源實現，接口和interbase基本相同)。
5、其他附屬的功能要求，在後面的文檔中會有說明

制作流程：
某些部分的原理和實現沒有辦法寫的很全面，但基本上會提供一些url的連接，供相關人員參考。基本上按照制作流程來寫，前後相互牽連的部分不做特別說明。

一、Kernel的選擇和編譯：
由于driver的緣故，只能使用2.4.20的kernel。2.4.20和2.4.25都有對Driver做過嘗試，其他版本的kernel沒有試過，應該是可以的，尚未確認。在2.6的kernel上無法編譯，目前確定的原因是makefile有問題，估計做一些相應的修改還是可以的，可參考bttv的makefile(http://linux.bytesex.org/v4l2/bttv.html)。
回到kernel上來，基本上的編譯原則是盡量減去不需要的部分，以及除了一些需要臨時加載的Driver盡量不要出現module。由于上面所說的理由，DOM中使用的kernel為原始的2.4.20，可以從http://www.kernel.org下載，本文檔的附加文件裡也可以找到。
另外，由于需求的定義，系統啟動時需要顯示splash畫面，所以kernel還需要加入bootsplash功能，這個功能是第三方提供的，作為補丁加入kernel。作法如下：

1、打內核補丁並編譯內核
假設內核源文件安裝在/usr/src/linux/。下載bootsplash 3.07(地址：ftp://ftp.suse.com)，然後：

yourbox:~ # cd /usr/src/linux
yourbox:/usr/src/linux # patch -p1 < /path/to/bootsplash-3.0.7-2.4.20-vanilla.diff
yourbox:/usr/src/linux #

配置內核，如make menuconfig或make xconfig，在”Console drivers” -> “Frame-Buffer support” 選擇 “VESA VGA graphics console” 或其他與你的顯卡相應的驅動。打開 “Use splash screen instead of boot logo”. 在 “Block Devices”中打開”Initial Ramdisk support”，保存配置並編譯內核，將生成的內核拷到/boot 下，並修改lilo或grub的配置文件以使用新的內核來啟動。

2、加入圖片
下載並安裝splash工具：ftp://ftp.suse.com/pub/people/

# cd ~/splash
# tar xvjf splashutils.tar.bz2
splashutils/
splashutils/Makefile
splashutils/splash.c
[..]
splashutils/ChangeLog
splashutils/COPYING
# cd splashutils
# make splash
gcc -Os -Wall -c -o splash.o splash.c gcc -Os -Wall -o splash splash.o
strip splash
# cp splash /sbin/
# cd ..

將圖片及相關的信息加入到initrd中去:
/sbin/splash -s -f /etc/bootsplash/themes/yourtheme/config/bootsplash-1024x768.cfg >> /boot/initrd.splash

圖片在附件文件中

3、運行lilo更新配置文件(grub就不用更新了)，重新啟動，如果一切正常，就可以看到啟動畫面了。同時會有這樣一些信息：

vesafb: framebuffer at 0xf0000000, mapped to 0xdc816000, size 65472k vesafb: mode is 1024x768x16, linelength=2048, pages=41 vesafb: protected mode interface info at c000:5137 vesafb: scrolling: redraw
vesafb: directcolor: size=0:5:6:5, shift=0:11:5:0 Looking for splash picture.... silenjpeg size 11165 bytes, found (1024x768, 4912 bytes, v3) Got silent jpeg.

kernel的config文件比較大，在附件中有，這裡就不列舉了。

編譯過程：
1、獲取2.4.20的原始kernel壓縮包(linux-2.4.20.tar.bz2)
2、tar xvjpf linux-2.4.20.tar.bz2
3、cp config-2.4.20 (kernelsource)/.config #拷貝config-2.4.20到kernel source所在目錄中並以.config為新的文件名
4、cd (kernelsource)
5、make menuconfig #不需要做任何改動，直接退出
6、make dep && make bzImage && make modules && make modules_install && make install
7、如果沒有問題，繼續下一步，如果有問題，請檢查編譯環境是否正確，並重復step 6
8、此時kernel已經編譯完畢，需要做兩件事情，一是保存將來放入DOM的文件，二是將當前的發行版的kernel換成2.4.20，以便後面的nvidia顯卡dirver的正確編譯。
9、創建一個保存目錄，比如~/kernelbackup
10、cp (kernelsource)/arch/i386/boot/bzImage ~/kernelbackup # 保存kernel
11、cp /lib/modules/2.4.20 ~/kernelbackup/ -arf # 保存編譯出的所有modules
12、如果當前的發行版使用的是grub，則修改/boot/grub/grub.conf(如果沒有這個文件可以修改/boot/grub/menu.lst，都是一樣的)，如果是lilo，修改/etc/lilo.conf。下面是grub的修改說明，lilo的修改辦法可以參考相關文檔：

# add below to your grub.conf
title new kernel(2.4.20) # title just, u can modify it anywhere
root (hd0,0) # root setup
kernel (hd0,0)/boot/bzImage-2.4.20 ro root=/dev/hda1 vga=791 splash=silent # just.....
initrd (hd0,0)/boot/initrd.splash # splash that show when booting of OS

13、reboot
14、選擇新的啟動選項，檢查是否正確

二、Shell的選擇和編譯:
到目前為止，kernel的裁減基本上結束，下面是shell的選擇和編譯。對于linux而言，kernel只是提供系統調用接口，本身無法直接使用，需要外部shell的支持。一般shell有幾種選擇，如bash、ash、busybox等，由于busybox相對尺寸最小，而且提供了基本完整的功能，所以選擇busybox做為系統的shell。詳細信息參閱www.busybox.net，附件中有目前使用的busybox版本。busybox的流程主要是編譯和安裝，從而聯合kernel組成一個基本系統。 busybox的配置文件在附件中有，這裡就不列舉了。

編譯過程:
和kernel基本相似
1、解壓busybox
2、復制config到busybox源碼目錄下
3、make menuconfig #不做改動即可退出
4、make dep && make

三、基本系統的安裝：
到此時，busybox和kernel都已經準備完畢，接下來需要一個分區來安裝他們。不管是使用一個單獨的分區還是完整的DOM都可以，但總歸需要一個完整的目標分區供使用。假設目標分區為/dev/hdc1，下面的說明會以此為基準。需要說明的一點是，一開始盡量不要用DOM直接調試，因為其速度和容量都十分的不好，會造成調試的困難，直到調試後期再使用是個比較不錯的主意。

現在進入基本系統的組裝:
# fdisk /dev/hdc1 and format it with ext2 or ext3. My suggest is ext3.
Mount /dev/hdc1 /mnt/dom # mount目標分區
mkdir /mnt/dom/boot
mkdir /mnt/dom/boot/grub
cp (kernelbackup)/bzImage /mnt/dom/boot # copy kernel to dom
cp (kernelbackup)/initrd.splash /mnt/dom/boot # copy initrd splash to dom
mkdir /mnt/dom/lib
mkdir /mnt/dom/lib/modules
cp (kernelbackup)/2.4.20 /mnt/dom/lib/modules -arf # copy all modules to dom cd (busyboxpath)
make PREFIX=/mnt/dom install # install busybox to dom
現在，一個基本系統基本安裝完畢，接下來是配置問題：
mkdir /mnt/dom/etc # all config here
mkdir /mnt/dom/dev # device file
mkdir /mnt/dom/mnt
mkdir /mnt/dom/proc
mkdir /mnt/dom/tmp
mkdir /mnt/dom/var
mkdir /mnt/dom/lib
mkdir /mnt/dom/root # home of root
mkdir /mnt/dom/usr # X window-manager lib, etc
cp (busyboxpath)/examples/bootfloppy/etc/* /mnt/dom/etc -arf # base config
cp /dev/* /mnt/dom/dev -arf # device file. Will cutdown part of all

下面是加入必需的連接庫：
1、ldd busybox
2、查看busybox使用了哪些連接庫，拷貝至目標分區中同樣的路徑下，一般為/lib
3、再用ldd查看連接庫是否還有需要的庫文件，如果有同樣拷貝到目標分區中
4、重復第三步
5、cp /dev/* /mnt/dom/dev/ -arf # 後期還會做一些裁減
Grub配置：
# add below to your grub.conf
title new kernel(2.4.20) # title just, u can modify it anywhere
root (hd0,0) # root setup
kernel (hd0,0)/boot/bzImage-2.4.20 ro root=/dev/hda1 vga=791 splash=silent # just.....
initrd (hd0,0)/boot/initrd.splash # splash that show when booting of OS

現在可以做一些測試，看看基本系統是否工作正常。執行下面的命令
cd /mnt
mkdir dom
mount /dev/hdc1 dom # mount it
chroot /mnt/dom /bin/sh
如果你看到登陸成功的信息就表示基本系統沒有什麼問題了。

重新啟動機器，並選擇新的啟動選項，看看基本系統是否正常，如果有問題，重新檢查前面的步驟是否做的有問題。如果啟動正常，那麼，基本系統就基本完備，可以繼續後面的步驟了。

四、Xfree86的裁減和安裝：
基本系統已經正常工作，接下來就是xfree86的裁減和安裝，首先切換到目標分區並確定系統處于正常工作狀態。
在這裡需要說明一下Linux的目錄分布和作用情況。首先通過“ls /”列舉一下根分區，大致會有以下目錄：
bin boot dev etc home lib mnt opt proc root sbin tmp usr var
下面逐一說明：
bin: shell的工作目錄，比如sh、bash、mount等命令
boot: kernel、ramdisk文件以及grub(lilo)的存放目錄，有的發行版會為此目錄單獨創建一個分區，以防止系統崩潰的影響。在DOM中是不考慮的。
dev: 所有的設備文件都存放在這裡，比如/dev/video0、/dev/hda等。全部設備文件大概要佔用400K左右的空間，但似乎全部拷貝過來的話，DOM總是會報空間不足，但實際還是有空間的，原因不明。目前的做法是對設備文件做了一些調整，去除了不需要的部分，參考後面的文件列表。
etc: Ap配置以及系統配置存放目錄
home:普通用戶的工作目錄根
lib:基本庫存放目錄
mnt:mount
opt:看情形，目前是用做存放firebird
proc:系統工作所需的目錄
root:一般為root的工作目錄，可以調換
sbin:常規命令存放目錄
tmp:一般為臨時目錄
usr:所有擴展命令和xfree86，以及window-manager所在目錄，是系統最大的一個目錄，包含內容最多。對于DOM來說，主要是存放連接庫、xfree86、字體、window-manager等。
Var:臨時目錄，一般在發行版中為存放website文件、安裝文件以及一些log信息等，在DOM中只作為臨時目錄使用

大致的分布情況說明完畢，接下來就是具體的裁減工作了。實際上，xfree86有一些替代實現，比如freedesktop、fb等，甚至framebuffer也是一個可以考慮的方向，但是由于AP使用了nvidia顯卡提供的opengl 1.3接口，導致目前的唯一選擇就是xfree86。也許有其他更小的實現，希望能在以後改進。進入正題，xfree86的主程序實際上就是一個XFree86，位于/usr/X11R6/bin，有的發行版下X是一個指向XFree86的連接，有的卻是一個完整的程序，但不管怎麼樣，Xfree86就是最主要的程序。現在，在目標分區上mount發行版，以便可以拷貝我們所需要的：
cd /mnt
mkdir dist # create mount path of distribute
mount /dev/hda1 dist # /dev/hda1 is root partition of your distribute. Check it.
現在/mnt/dist就是發行版所在的位置。

mkdir /usr/X11R6
mkdir /usr/X11R6/bin
mkdir /usr/lib
mkdir /usr/X11R6/lib
創建一些需要的目錄。

cp /mnt/dist/usr/X11R6/bin/XFree86 /usr/X11R6/bin -arf 拷貝xfree86的主程序。
cp /mnt/dist/usr/bin/ldd /sbin # copy ldd that is used to cutdown
ldd是用來在DOM的環境中做裁減工作的，直接輸入ldd看看是否可以運行，如果執行有問題，一般是相關的連接庫不全，按照之前的方法復制過來就可以了。

現在，要查看XFree86需要哪些連接庫和配置文件，以保證其可以運行起來。
cd /usr/X11R6/bin
ldd Xfree86
此時會看到很多的連接庫，那麼就需要把這些庫全部從發行版上復制過來，可以直接復制到相對應的目錄下，比如/usr/lib/或者/usr/X11R6/lib/下，需要注意的一點是，有些庫本身還會需要其他的庫，可以一層層的ldd出來，網絡中有人做過自動工作的工具，但還是手動裁減比較可靠。全部的庫導入完畢後，嘗試運行/usr/X11R6/bin/XFree86，會看到一些出錯信息，提示/etc/X11/XF86Config不存在，那麼就將發行版中的/etc/X11目錄全部復制到目標分區中：
cp /mnt/dist/etc/X11 /etc -arf
實際上這個目錄中不是全部都需要的，某些部分是可以刪除的，但我沒有具體實驗，而且尺寸並不是很大，就全部使用了。
現在再執行/usr/X11R6/bin/XFree86，會提示一些庫沒有找到，但實際上之前已經全部復制過來了，原因是從shell執行一條命令的時候，命令所需要的庫是從以下的途徑得到的：
1、搜索/lib
2、搜索/etc/ld.so.cache
之前所復制的庫文件大半是放在/usr/lib和/usr/X11R6/lib下的，而且現在的/etc下還沒有ld.so.cache文件，要生成這個文件就需要ldconfig這個命令：
cp /mnt/dist/sbin/ldconfig /sbin -arf
現在ldconfig是有了，但還需要與之有關的配置文件/etc/ld.so.conf，所以：
vi /etc/ld.so.conf
/usr/lib
/usr/X11R6/lib
現在執行ldconfig，就會在/etc/下出現一個ld.so.cache。以後如果有新加入的庫文件，而且不是存放在/lib/下的，都按照這個步驟來導入。現在，執行/usr/X11R6/bin/XFree86，出現的錯誤提示為無法打開/var/kdb和/var/log。
這裡需要說明配置上的一個修改，cat /etc/fstab，會看到現在的fstab只有一句話:
none /proc proc defaults 0 0
現在要加入一些新的配置，新的fstab如下：
proc /proc proc defaults 0 0
none /var tmpfs defaults 0 0
none /tmp tmpfs defaults 0 0
none /dev/pts devpts gid=5,mode=620 0 0
none /data tmpfs defaults 0 0
現在/var、/tmp和/data都是在內存中了，其中/data是將來mount磁盤的地方，需要手動mkdir出來：
mkdir /data
現在修改/etc/init.d/rcS:
#! /bin/sh

/bin/mount -a

mkdir /var/log
mkdir /var/lib
mkdir /var/lib/xkb

重啟DOM，現在應該存在/var/log、/var/lib、/var/xkb目錄了，當然這些目錄只是存放在內存中，所以需要每次啟動時臨時創建。
再運行XFree86，應該會看到一個錯誤的提示，說明還需要opengl的一些連接庫，從發行版中復制出來就可以了。
嘗試在目標分區中執行/usr/X11R6/bin/XFree86，如果沒有進入X界面，需要檢查之前的步驟是否有沒有做對的地方。

五、Window-Manager的選擇安裝：
到目前為止，X已經完全移植到DOM中了，但一個包含基本系統和X的系統還不能滿足AP的要求，接下來是Window-manager的選擇和安裝。
kde和gnome是無法安裝到DOM中的，尺寸太大，可能的選擇包括twm、fluxbox、windowmaker、icewm等，但需要滿足以下幾個條件：
1、有caption，而且Modal dialog不能被切到後台，以符合用戶的操作習慣
2、X上不能有任何多餘的部分，即除了AP，不存在任何UI，如taskbar之類
3、尺寸要小
4、最好不要有system menu和system buttons

經過挑選，最終選擇了fluxbox作為DOM的window-manager，尺寸相對其他window manager要大一些(10M)，但是較好的滿足了以上條件。

安裝過程：
1、下載fluxbox
2、./configure
3、make
4、make install
5、復制相關文件到DOM的相同目錄中
6、測試，如果有問題，重復第一步
等window manager安裝完畢後，一個包含基本系統和window的環境就創建成功了。接下來就是一些附屬部件的裁減和安裝了。

六、其他部件的裁減和安裝：
先切換到發行版。最後定義的數據庫引擎為Firebird 1.5，所以先下載firebird 1.5(http://prdownloads.sourceforge.net/...0-0.i686.tar.gz)，然後在發行版上先安裝。firebird會安裝在/opt目錄下，將/opt/firebird復制到目標分區中：
cp /opt/firebird /mnt/dom/opt -arf

然後修改配置文件：
vi /mnt/dom/etc/init.d/rcS
#! /bin/sh

/bin/mount -a

mkdir /var/log
mkdir /var/lib
mkdir /var/lib/xkb

/opt/firebird/bin/fb_lock_mgr &
/opt/firebird/bin/fb_inet_server &

現在切換到目標分區中，會看到進程列表中有一個fb_lock_mgr，這說明firebird已經安裝成功。

由于實際的裁減過程中會遇到各種各樣的問題，有些方面牽涉太廣，以至沒有辦法單獨說明，所以接下來是一些可能會遇到的問題說明：
1、nvidia的驅動需要先在發行版上解開，再執行make && make install > install，然後修改install中的目標路徑以將相關文件安裝到DOM上，比如cp libGL.so /usr/lib改為cp libGL.so /mnt/dom/usr/lib。具體操作就不列舉了。
2、busybox的mount有問題，不能mount -o loop，所以cramfs的文件需要用發行版的mount，所以在dom的/mnt/cramfs目錄下有一個mount，而/bin也有一個mount
3、為了便于調試，在dom中加入了telnet server和ftp client，分別使用的是utelnetd和cmdftp，出處可以通過google搜索
4、grub的安裝使用grub-install即可
5、由于firebird等模塊至少需要一個root用戶，而busybox缺省是沒有用戶的，所以需要在/etc下復制兩個文件：shadow和passwd
6、dhcp client使用的是udhcpc
7、字體主要和以下目錄有關：/usr/lib/gconv、/usr/lib/locale、/usr/X11R6/lib/X11/font和/usr/X11R6/lib/X11/locale(限于redhat，其他發行版會有一些差異，但具體內容是一樣的)
8、硬件自檢使用的是hwsetup，並對源代碼做過一些修改，只保留了audio和network card的檢測，在附件裡有原始和修改過的兩個版本，可以對比參考
9、web site功能是用kylix自己實現的，沒有使用apache
10、由于dom的空間不足以攤平所有文件，所以/usr下面的文件全部都是以一個cramfs文件的格式出現的，參看後面的文件列表。

七、DOM的最後安裝和打包：
cramfs文件的創建:
1、確定目標分區的可運行
2、確定/mnt/dom/usr/目錄下的文件完整性
3、mkcramfs /mnt/usr.cramfs /mnt/dom/usr # make a cramfs file of usr path
4、保存/mnt/dom下的完整列表，以備將來的修改
5、rm /mnt/dom/usr/* -rf
6、mkdir /mnt/dom/mnt/cramfs
7、cp /mnt/usr.cramfs /mnt/dom/mnt/cramfs
8、cp /bin/mount /mnt/dom/mnt/cramfs -arf
9、add /mnt/dom/etc/init.d/rcS:/mnt/cramfs/mount -o loop -t cramfs /mnt/cramfs/usr.cramfs /usr

現在，/mnt/dom目錄下就已經是一個除了grub全部都是完整的DOM鏡像了。那麼最後要將這個鏡像導入真實的DOM之中：
mkdir /mnt/realdom
mount /dev/hdc1 /mnt/realdom # assume /dev/hdc1 is real dom
cp /mnt/dom/* /mnt/realdom/ -arf
sync
此時DOM中已經有了一個完整的鏡像，但還沒有grub，那麼執行：
grub-install /dev/hdc1
重新啟動，並在BOIS中選擇真正的DOM，確認DOM的啟動沒有問題。重新切換到發行版，開始做DOM的鏡像文件：
dd if=/dev/hdc of=domfs # domfs is image of dom
保存好這個名字為domfs的鏡像文件，這就是一個可安裝的包，安裝到其他DOM中時，輸入：
dd if=domfs of=/dev/hdc
到目前為止，所有的流程都走了一遍，剩下的就是不斷的實踐和驗證了。

後記：
經過一次完整的裁減過程，很自然的對Linux的整體結構和方式有了很清晰的了解，雖然不能對kernel有深入了解，但是起碼為以後kernel方面的學習打下了很好的基礎。由于牽涉方面比較多和雜，有些部分只能是實踐過後才能知道其中的訣竅，當然大體的過程是一樣的。

2004-06-01
cyantree

附錄：
DOM文件列表：
略

最後由 renbagshoes 在 06-02-2004 16:36 編輯