嵌入式應用Linux裁減的初次嘗試

前段時間因為嵌入式應用開發的需要，對linux進行了一次大幅度的裁減。由於是初次接觸linux啟動的核心部分，所以基本上還是對網上各種裁減方案的拼湊和整理，包含自己理解的部分實在很少。總的來說效果不算理想，後面還有很長的路要走。

這裡就大致說說目前這個linux裁減方案的「雛形」吧。

1. 核心裁減

對linux核心部分的裁減主要根據實際需求進行了重編譯，去掉了大部分用不上的特性，以及實際硬體環境之外的裝置驅動。這一過程沒啥技術含量，就不細說了。

2. initrd改造

常規的linux系統啟動過程中，initrd僅僅充當乙個臨時的rootfs，在載入實際的rootfs後即被解除安裝或轉移。出於精簡的考慮，我將原rootfs併入了initrd，讓它直接充當rootfs，以節省啟動時間，並減小體積。（這個改造方案相對來說最簡單，也足以滿足實際需要）

改造的過程主要是基於原make install自動生成的initrd映象之上，進行以下「手術」：

(1) 用busybox的linuxrc替代原initrd中的初始化指令碼，並將原linuxrc指令碼中有用得上的初始化任務都合併至etc/inittab 中，以節省啟動時間。

(2) 因為要充當rootfs，所以還需為initrd新增linux啟動及執行所必須的一些資料夾和檔案（主要複製自原rootfs）：

/dev


tty3 - tty10 終端會話裝置（console登入使用）
ttys0、ttys1 串列埠終端裝置（串列埠登入使用）
ptmx、pts 虛擬終端裝置（遠端登入使用）
/etc
fstab 載入裝置的配置檔案（後面詳述）
gettydefs 僅保留virtual console一項
group 僅保留root對應的項
hostname 包含本機的主機名
inittab 初始化指令碼（後面詳述）
issue 包含本機的全程登入歡迎文字
passwd 僅保留root對應的項
shadow 僅保留root對應的項
termcap 僅保留用於本地console及遠端登入的配置項
/etc/init.d
rcs 次級初始化指令碼（後面詳述）
/lib
libcrypt.so.1 登入認證（login）所需的庫檔案
/mnt
/proc
/sys
/tmp
/usr

/var

(3) 修改etc/fstab儲存裝置載入配置檔案，只包含下面四行：

sysfs /sys sysfs defaults 0 0


proc /proc proc defaults 0 0
tmpfs /dev/shm tmpfs size=512m 0 0

devpts /dev/pts devpts defaults 0 0

由於實際硬體環境的記憶體比較大，所以給臨時檔案系統分配的記憶體上限比較充裕

(4) 建立etc/inittab初始化指令碼。由於init模組採用了busybox的精簡版本，而它採用的inittab檔案格式較普通版本有一些區別，所以特別按照busybox的格式重新編寫了。檔案較大，下面僅列舉其中的關鍵部分：

::sysinit:/bin/mount -a　載入etc/fstab中配置的所有儲存裝置


::sysinit:/bin/mkdir /dev/shm/var　在tmpfs中劃分用作var的部分
::sysinit:/bin/mkdir /dev/shm/tmp　在tmpfs中劃分用作tmp的部分
::sysinit:/bin/chmod 1777 /dev/shm/var　修改var為合適的許可權
::sysinit:/bin/chmod 1777 /dev/shm/tmp　修改tmp為合適的許可權
::sysinit:/bin/mount --bind /dev/shm/var /var　將/var繫結到tmpfs中

::sysinit:/bin/mount --bind /dev/shm/tmp /tmp　將/tmp繫結到tmpfs中

::sysinit:/bin/hostname -f /etc/hostname　從etc/hostname中讀取並設定主機名

::sysinit:/sbin/ifconfig lo 127.0.0.1 up　配置ip環迴介面

::sysinit:/sbin/telnetd　啟動telnet daemon

::sysinit:/etc/init.d/rcs　呼叫次級初始化指令碼（完成不能在inittab中進行的初始化任務）

::sysinit:/bin/mkdir /var/log　建立日誌資料夾

::sysinit:/bin/touch /var/log/messages　建立日誌檔案

::respawn:/sbin/syslogd -n -m 30 -c　載入迴圈緩衝模式的系統日誌daemon

::respawn:/sbin/klogd -n

::askfirst:/bin/login　在console建立登入程序

tty2::askfirst:/bin/login　在tty2-tty6上建立額外的登入程序

tty3::askfirst:/bin/login

...ttys0::respawn:/sbin/getty -l ttys0 115200 vt100　在串列埠com1上建立登入程序

tty10::respawn:/sbin/logread -f　將所有日誌列印輸出到tty10

(5) 建立etc/init.d/rcs次級初始化指令碼，包含以下內容：

注：由於試驗的方便，生成的initrd採用了ext2檔案系統。在實際應用中考慮換為cramfs（壓縮rom映象檔案系統），以進一步縮減映象檔案體積並提高讀取效率。

3. boot loader修改

由於這個裁減方案僅僅使用了核心映象及initrd，保持了與標準引導方式的高度相容，因此適用於幾乎任何boot loader。由於裁減實驗中需要頻繁替換核心和initrd映象，因此使用了便於控制的grub，以提高實驗效率。如果最終方案採取flash作為映象載體，則建議使用lilo，以提高相容性並節省空間。

為了與本方案中以initrd作為rootfs保持一致，boot loader的配置檔案中需要修改引導引數，指定「root=/dev/ram0」，無需其它額外的引數。

經過上述裁減，整個linux的啟動時間已經縮短到10s以內。核心+initrd的映象大小也不足3m，基本達到了預期的目標。後續會針對啟動的各個環節作進一步的分析和優化，以期進一步縮短啟動時間。

嵌入式應用Linux裁減的初次嘗試

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嵌入式linux訊息佇列應用

嵌入式系統應用

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