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Linux 内核实验环境

可快速构建,支持Docker/Qemu/Ubuntu/OS X/Windows/Web
Wu Zhangjin 创建于 2016/06/19

项目描述

该项目致力于快速构建一个基于 Qemu 的 Linux 内核开发环境。

相关文章

五分钟教程

准备

以 Ubuntu 和 Qemu 为例。其他 Linux 和 Mac OSX 系统请先安装 Docker CE。Windows 系统,请先下载并安装 Docker Toolbox

安装完 docker 后如果想免 sudo 使用 linux lab,请务必把用户加入到 docker 用户组并重启系统。

$ sudo usermod -aG docker $USER

由于 docker 镜像文件比较大,有 1G 左右,下载时请耐心等待。另外,为了提高下载速度,建议通过配置 docker 更换镜像库为本地区的,更换完记得重启 docker 服务。

$ grep registry-mirror /etc/default/docker
DOCKER_OPTS="$DOCKER_OPTS --registry-mirror=https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"
$ service docker restart

如果 docker 默认的网络环境跟本地的局域网环境地址冲突,请通过如下方式更新 docker 网络环境,并重启 docker 服务。

$ grep bip /etc/default/docker
DOCKER_OPTS="$DOCKER_OPTS --bip=10.66.0.10/16"
$ service docker restart

如果上述改法不生效,请在类似 /lib/systemd/system/docker.service 这样的文件中修改后再重启 docker 服务。

$ grep dockerd /lib/systemd/system/docker.service
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --bip=10.66.0.10/16 --registry-mirror=https://docker.mirrors.ustc.edu.cn
$ service docker restart

如果使用 Docker Toolbox,由于安装的默认 default 系统未提供桌面,所以需要先获取该系统的外网地址,即 eth1 网口的 IP 地址,然后在外部系统访问。

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

如果是自己通过 Virtualbox 安装的 Linux 系统,即使有桌面,也想在外部系统访问时,则可以通过设置 ‘Network -> Adapter2 -> Host-only Adapter’ 来添加一个 eth1 网口设备。

请务必注意,通过 Docker Toolbox 安装的 default 系统中默认的 /root 目录仅仅挂载在内存中,关闭系统后数据会丢失,请千万不要用它来保存实验数据。可以使用另外的目录来存放,比如 /mnt/sda1,它是在 Virtualbox 上外挂的一个虚拟磁盘镜像文件,默认有 17.9 G,足够存放常见的实验环境。

工作目录

再次提醒,在 Linux 或者 Mac 系统,可以随便在 ~/Downloads 或者 ~/Documents 下找一处工作目录,然后进入,比如:

$ cd ~/Documents

但是如果使用的是 Docker Toolbox 安装的 default 系统,该系统默认的工作目录为 /root,它仅仅挂载在内存中,因此在关闭系统后所有数据会丢失,所以需要换一处上面提到的 /mnt/sda1,它是外挂的一个磁盘镜像,关闭系统后数据会持续保存。

$ cd /mnt/sda1

下载

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

安装

$ tools/docker/run            # 加载镜像,拉起一个 Linux Lab 容器

快速尝鲜

执行 tools/docker/vnc 后会打开一个 VNC 网页,根据 console 提示输入密码登陆即可,之后打开桌面的 Linux Lab 控制台并执行:

$ make boot

默认会启动一个 versatilepb 的 ARM 板子,要指定一块开发板,可以用:

$ make list                   # 查看支持的列表
$ make BOARD=malta             # 这里选择一块 MIPS 板子:malta
$ make boot

下载更多源码

$ make core-source -j3             # 同时下载 linux-stable, qemu 和 buildroot

配置

$ make root-defconfig         # 配置根文件系统
$ make kernel-checkout        # 检出某个特定的分支(请确保做该操作前本地改动有备份)
$ make kernel-defconfig       # 配置内核

$ make root-menuconfig         # 手动配置根文件系统
$ make kernel-menuconfig       # 手动配置内核

编译

$ make root         # 编译根文件系统,稍微有点慢,需要下载带 sysroot 的编译器
$ make kernel       # 编译内核,采用 Ubuntu 和 emdebian.org 提供的交叉编译器

保存所有改动

$ make save         # 保存新的配置和新产生的镜像

$ make kconfig-save # 保存到 boards/BOARD/
$ make rconfig-save

$ make root-save    # 保存到 prebuilt/
$ make kernel-save

启动新的根文件系统和内核

需要打开 boards/BOARD/Makefile 屏蔽已经编译的 KIMAGROOTFS,此时会启动 output/ 目录下刚编译的 rootfs 和内核:

$ vim boards/versatilepb/Makefile
#KIMAGE=$(PREBUILT_KERNEL)/$(XARCH)/$(BOARD)/$(LINUX)/zImage
#ROOTFS=$(PREBUILT_ROOTFS)/$(XARCH)/$(CPU)/rootfs.cpio.gz
$ make boot

启动串口

$ make boot G=0	# 使用组合按键:`CTL+a x` 退出,或者另开控制台执行:`pkill qemu`

选择 Rootfs 设备

$ make boot ROOTDEV=/dev/nfs
$ make boot ROOTDEV=/dev/ram

扩展

通过添加或者修改 boards/BOARD/Makefile,可以灵活配置开发板、内核版本以及 BuildRoot 等信息。通过它可以灵活打造自己特定的 Linux 实验环境。

$ cat boards/versatilepb/Makefile
ARCH=arm
XARCH=$(ARCH)
CPU=arm926t
MEM=128M
LINUX=2.6.35
NETDEV=smc91c111
SERIAL=ttyAMA0
ROOTDEV=/dev/nfs
ORIIMG=arch/$(ARCH)/boot/zImage
CCPRE=arm-linux-gnueabi-
KIMAGE=$(PREBUILT_KERNEL)/$(XARCH)/$(BOARD)/$(LINUX)/zImage
ROOTFS=$(PREBUILT_ROOTFS)/$(XARCH)/$(CPU)/rootfs.cpio.gz

默认的内核与 Buildroot 信息对应为 boards/BOARD/linux_${LINUX}_defconfigboards/BOARD/buildroot_${CPU}_defconfig,如果要添加自己的配置,请注意跟 boards/BOARD/Makefile 里头的 CPU 和 Linux 配置一致。

更多用法

详细的用法这里就不罗嗦了,大家自行查看帮助。

$ make help

实验效果图

Linux Lab Demo

演示视频