読者です 読者をやめる 読者になる 読者になる

/home/tnishinaga/TechMEMO

日々行ったこと、面白かったことを書き留めます。

黒柴(KURO-SHEEVA)用にLinux Kernel 4.3をビルドする

先日,セキュリティミニキャンプ沖縄2015にチューターとして参加させていただきました. そこでお手伝いしながら木藤さんの講義「組込みシステム解体新書(入門編)」を聞いていたところ,組み込み機器をいじりたい欲がむくむくと湧き出してきたので,以前とあるお方から頂いた黒柴(KURO-SHEEVA)に最新のLinuxカーネルDebian jessieを入れてみることにしました.

本日はKernelをビルドして起動するまでできたので,それまでの方法を記します.

なお,以降の作業はArch Linux(x86_64)環境上で行いました. arm環境用のクロスコンパイル環境は用意されているものとします. ない方はcrosstool-ngなどで作ってください.

黒柴(KURO-SHEEVA)

黒柴は,2010年頃に玄人志向から発売されたSheeva-Plugをベースとしたプラグコンピューターです. 電源プラグにつなぐだけで使える小型省電力サーバーとして,当時プラグコンピューターが(私の観測では)けっこう流行りました. 今でいうところのRaspberry Piのようなものです.

SoCはMarvell社のKirkwood SoCプロセッサ「88F6281」 ARMv5te 1.2GHzとなっています. 周辺機器はGigabitEther,USB2.0ポート,SDカードスロット,eSATAポート,コンソール&JTAG用USB type miniB がひとつずつついています.

Linux Kernelをビルドする

基本は,黒柴の元となったSheeva-Plug用のLinux Kernelビルド方法を参考に進めます. ただし,この記事はLinux 2.6頃の話をしているので,最近のLinuxに合わせてちょこっといじる必要があります.

Building and installing a new kernel for a SheevaPlug

最初にlinux KernelのSourceをとってきます. バージョンは4.3を使いました.

$ cd ~/
$ git clone --depth 1 https://github.com/torvalds/linux
$ cd linux
$ git checkout -b v4.3 refs/tags/v4.3

次にKirkwood用のconfigをロードします. 昔はkirkwood_defconfigという名前であったようですが,現在はmvebuに統合されたようです.

$ make ARCH=arm mvebu_v5_defconfig

最近のsystemdな環境ではCONFIG_CGROUPSを有効にする必要があるので,menuconfigで設定をいじります.

$ make ARCH=arm menuconfig

General setup ---> Control Group support を選択して設定してください.

後はカーネルをビルドします. CROSS_COMPILEのところは各自環境に合わせて修正してください.

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-unknown-linux-gnueabi- zImage dtbs

zImageをuImageにする

正確なバージョンは忘れましたが,現在のLinuxカーネルでは個々の組み込みボードのハードウエア構成等をDevice Treeで設定するようになりました. そのため,Kernelの起動時には,Device Treeを記述したソースをビルドしてできるDevice Tree Blob(以下 dtb)をKernelに渡す必要があります.

U-Bootが対応している場合はKernelとdtbを適当にメモリにおいて起動できるようですが,黒柴に入ってるU-Bootは古いのでできるかわかりません. 以下の資料を参照すると,zImageのケツにdtbをくっつけてuImageに変換し,U-Bootに食わせることもできるようなので,それを試します.

http://tokyodebian.alioth.debian.org/pdf/debianmeetingresume201307-presentation-iwamatsu.pdf

私の黒柴のU-Bootはbootmすると0x02000000からuImageを読みだすようなので,ロードアドレスに0x02000000,エントリポイントにはuImageのヘッダ分ずらした0x02000040を設定します.

$ cd ~/
$ cp linux/arch/arm/boot/zImage linux/arch/arm/boot/dts/kirkwood-sheevaplug-esata.dtb ./
$ cat zImage kirkwood-sheevaplug-esata.dtb > zImage+btb
$ mkimage -A arm -O linux -T kernel -C none \
  -a 0x02000000 -e 0x02000040 -n 'Linux-sheeva-esata' \
  -d zImage+btb uImage+dtb

できたカーネルを起動してみる

できたカーネル黒柴にくわせてみます. 先ほど作ったuImage+dtbファイルをFATでフォーマットしたSDカードにコピーし,黒柴にさして起動してください. 加えて,ホストマシンと黒柴をUSBでつなぎ,シリアルコンソールを繋いでください.ボーレート等は115200です.

シリアルコンソールを繋いだ状態でEnterを押すと以下のようなプロンプトが出ます.

Marvell>>

これを確認したら,以下のコマンドを実行してカーネルのロードと起動を行います.

mmcinit
fatload mmc 0:1 0x02000000 uimage+dtb
bootm

うまく起動すれば,以下のようにログがどばっと出て,最後にrootfsが見つからないといってパニックします.

Marvell>> mmcinit
SDHC found. Card desciption is:
Manufacturer:       0x74, OEM "JE"
Product name:       "USD  ", revision 1.0
Serial number:      1280314594
Manufacturing date: 1/2012
CRC:                0x00, b0 = 0
Marvell>> fatload mmc 0:1 0x02000000 uimage+dtb
reading uimage+dtb

4284489 bytes read
Marvell>> bootm
## Booting image at 02000000 ...
   Image Name:   Linux-sheeva-esata
   Created:      2015-12-24  12:22:51 UTC
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    4284425 Bytes =  4.1 MB
   Load Address: 02000000
   Entry Point:  02000040
   Verifying Checksum ... OK
   XIP Kernel Image ... OK

Starting kernel ...

Booting Linux on physical CPU 0x0
Linux version 4.3.0 (tnishinaga@arch-tx201) (gcc version 5.2.0 (crosstool-NG crosstool-ng-1.22.0) ) #5 PREEMPT Thu Dec 24 18:13:55 JST 2015
CPU: Feroceon 88FR131 [56251311] revision 1 (ARMv5TE), cr=0005397f
CPU: VIVT data cache, VIVT instruction cache
Machine model: Globalscale Technologies eSATA SheevaPlug
Memory policy: Data cache writeback
Built 1 zonelists in Zone order, mobility grouping on.  Total pages: 130048
Kernel command line: console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw
PID hash table entries: 2048 (order: 1, 8192 bytes)
Dentry cache hash table entries: 65536 (order: 6, 262144 bytes)
Inode-cache hash table entries: 32768 (order: 5, 131072 bytes)
Memory: 510696K/524288K available (6241K kernel code, 212K rwdata, 1680K rodata, 172K init, 661K bss, 13592K reserved, 0K cma-reserved, 0K highmem)
Virtual kernel memory layout:
    vector  : 0xffff0000 - 0xffff1000   (   4 kB)
    fixmap  : 0xffc00000 - 0xfff00000   (3072 kB)
    vmalloc : 0xe0800000 - 0xff000000   ( 488 MB)
    lowmem  : 0xc0000000 - 0xe0000000   ( 512 MB)
    pkmap   : 0xbfe00000 - 0xc0000000   (   2 MB)
    modules : 0xbf000000 - 0xbfe00000   (  14 MB)
      .text : 0xc0008000 - 0xc07c4704   (7922 kB)
      .init : 0xc07c5000 - 0xc07f0000   ( 172 kB)
      .data : 0xc07f0000 - 0xc0825220   ( 213 kB)
       .bss : 0xc0825220 - 0xc08ca9a0   ( 662 kB)
SLUB: HWalign=32, Order=0-3, MinObjects=0, CPUs=1, Nodes=1
Preemptible hierarchical RCU implementation.
    Build-time adjustment of leaf fanout to 32.
NR_IRQS:16 nr_irqs:16 16
clocksource: orion_clocksource: mask: 0xffffffff max_cycles: 0xffffffff, max_idle_ns: 9556302233 ns
sched_clock: 32 bits at 200MHz, resolution 5ns, wraps every 10737418237ns
Console: colour dummy device 80x30
Calibrating delay loop... 1191.11 BogoMIPS (lpj=5955584)
pid_max: default: 32768 minimum: 301
Mount-cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)
Mountpoint-cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)
CPU: Testing write buffer coherency: ok
Setting up static identity map for 0x81e0 - 0x8238
mvebu-soc-id: MVEBU SoC ID=0x6281, Rev=0x2
devtmpfs: initialized
clocksource: jiffies: mask: 0xffffffff max_cycles: 0xffffffff, max_idle_ns: 19112604462750000 ns
xor: measuring software checksum speed
   arm4regs  :  1084.400 MB/sec
   8regs     :   804.400 MB/sec
   32regs    :   970.800 MB/sec
xor: using function: arm4regs (1084.400 MB/sec)
pinctrl core: initialized pinctrl subsystem
NET: Registered protocol family 16
DMA: preallocated 256 KiB pool for atomic coherent allocations
cpuidle: using governor ladder
cpuidle: using governor menu
Feroceon L2: Enabling L2
Feroceon L2: Cache support initialised.
[Firmware Info]: /ocp@f1000000/ethernet-controller@72000/ethernet0-port@0: local-mac-address is not set
raid6: int32x1  gen()   111 MB/s
raid6: int32x1  xor()    76 MB/s
raid6: int32x2  gen()   167 MB/s
raid6: int32x2  xor()   103 MB/s
raid6: int32x4  gen()   185 MB/s
raid6: int32x4  xor()   119 MB/s
raid6: int32x8  gen()   187 MB/s
raid6: int32x8  xor()   116 MB/s
raid6: using algorithm int32x8 gen() 187 MB/s
raid6: .... xor() 116 MB/s, rmw enabled
raid6: using intx1 recovery algorithm
vgaarb: loaded
SCSI subsystem initialized
usbcore: registered new interface driver usbfs
usbcore: registered new interface driver hub
usbcore: registered new device driver usb
Advanced Linux Sound Architecture Driver Initialized.
clocksource: Switched to clocksource orion_clocksource
NET: Registered protocol family 2
TCP established hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes)
TCP bind hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes)
TCP: Hash tables configured (established 4096 bind 4096)
UDP hash table entries: 256 (order: 0, 4096 bytes)
UDP-Lite hash table entries: 256 (order: 0, 4096 bytes)
NET: Registered protocol family 1
RPC: Registered named UNIX socket transport module.
RPC: Registered udp transport module.
RPC: Registered tcp transport module.
RPC: Registered tcp NFSv4.1 backchannel transport module.
futex hash table entries: 256 (order: -1, 3072 bytes)
jffs2: version 2.2. (NAND) © 2001-2006 Red Hat, Inc.
io scheduler noop registered
io scheduler deadline registered
io scheduler cfq registered (default)
kirkwood-pinctrl f1010000.pin-controller: registered pinctrl driver
irq: Cannot allocate irq_descs @ IRQ34, assuming pre-allocated
irq: Cannot allocate irq_descs @ IRQ66, assuming pre-allocated
mv_xor f1060800.xor: Marvell shared XOR driver
mv_xor f1060800.xor: Marvell XOR (Registers Mode): ( xor cpy intr )
mv_xor f1060900.xor: Marvell shared XOR driver
mv_xor f1060900.xor: Marvell XOR (Registers Mode): ( xor cpy intr )
Serial: 8250/16550 driver, 2 ports, IRQ sharing disabled
console [ttyS0] disabled
f1012000.serial: ttyS0 at MMIO 0xf1012000 (irq = 26, base_baud = 12500000) is a 16550A
console [ttyS0] enabled
loop: module loaded
sata_mv f1080000.sata: slots 32 ports 2
scsi host0: sata_mv
scsi host1: sata_mv
ata1: SATA max UDMA/133 irq 32
ata2: SATA max UDMA/133 irq 32
nand: device found, Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0xdc
nand: Samsung NAND 512MiB 3,3V 8-bit
nand: 512 MiB, SLC, erase size: 128 KiB, page size: 2048, OOB size: 64
Scanning device for bad blocks
Bad eraseblock 2909 at 0x000016ba0000
Bad eraseblock 3657 at 0x00001c920000
3 ofpart partitions found on MTD device orion_nand
Creating 3 MTD partitions on "orion_nand":
0x000000000000-0x000000100000 : "u-boot"
0x000000100000-0x000000500000 : "uImage"
0x000000500000-0x000020000000 : "root"
libphy: orion_mdio_bus: probed
mv643xx_eth: MV-643xx 10/100/1000 ethernet driver version 1.4
mv643xx_eth_port mv643xx_eth_port.0 eth0: port 0 with MAC address f0:ad:4e:00:5c:d9
libertas_sdio: Libertas SDIO driver
libertas_sdio: Copyright Pierre Ossman
ehci_hcd: USB 2.0 'Enhanced' Host Controller (EHCI) Driver
ehci-pci: EHCI PCI platform driver
ehci-orion: EHCI orion driver
orion-ehci f1050000.ehci: EHCI Host Controller
orion-ehci f1050000.ehci: new USB bus registered, assigned bus number 1
ata1: SATA link down (SStatus 0 SControl F300)
orion-ehci f1050000.ehci: irq 29, io mem 0xf1050000
orion-ehci f1050000.ehci: USB 2.0 started, EHCI 1.00
hub 1-0:1.0: USB hub found
hub 1-0:1.0: 1 port detected
usbcore: registered new interface driver usb-storage
usbcore: registered new interface driver ums-datafab
usbcore: registered new interface driver ums-freecom
usbcore: registered new interface driver ums-jumpshot
usbcore: registered new interface driver ums-sddr09
usbcore: registered new interface driver ums-sddr55
mousedev: PS/2 mouse device common for all mice
rtc-mv f1010300.rtc: rtc core: registered f1010300.rtc as rtc0
i2c /dev entries driver
orion_wdt: Initial timeout 21 sec
mvsdio f1090000.mvsdio: Got CD GPIO
mvsdio f1090000.mvsdio: Got WP GPIO
MV-CESA:Could not register sha1 driver
MV-CESA:Could not register hmac-sha1 driver
usbcore: registered new interface driver usbhid
usbhid: USB HID core driver
oprofile: no performance counters
oprofile: using timer interrupt.
NET: Registered protocol family 17
lib80211: common routines for IEEE802.11 drivers
Btrfs loaded
rtc-mv f1010300.rtc: setting system clock to 2013-01-01 11:15:49 UTC (1357038949)
ALSA device list:
mmc0: new high speed SDHC card at address b368
  No soundcards found.
mmcblk0: mmc0:b368 USD   3.75 GiB 
 mmcblk0: p1
ata2: SATA link down (SStatus 0 SControl F300)
VFS: Cannot open root device "mmcblk0p2" or unknown-block(179,2): error -6
Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:
1f00            1024 mtdblock0  (driver?)
1f01            4096 mtdblock1  (driver?)
1f02          519168 mtdblock2  (driver?)
b300         3941376 mmcblk0  driver: mmcblk
  b301         3937280 mmcblk0p1 00000000-01
Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(179,2)
CPU: 0 PID: 1 Comm: swapper Not tainted 4.3.0 #5
Hardware name: Marvell Kirkwood (Flattened Device Tree)
[<c000f848>] (unwind_backtrace) from [<c000d254>] (show_stack+0x10/0x14)
[<c000d254>] (show_stack) from [<c008368c>] (panic+0x98/0x1ec)
[<c008368c>] (panic) from [<c07c618c>] (mount_block_root+0x170/0x220)
[<c07c618c>] (mount_block_root) from [<c07c632c>] (mount_root+0xf0/0x11c)
[<c07c632c>] (mount_root) from [<c07c6474>] (prepare_namespace+0x11c/0x17c)
[<c07c6474>] (prepare_namespace) from [<c07c5db0>] (kernel_init_freeable+0x184/0x1cc)
[<c07c5db0>] (kernel_init_freeable) from [<c05f1e28>] (kernel_init+0x8/0xec)
[<c05f1e28>] (kernel_init) from [<c000a470>] (ret_from_fork+0x14/0x24)
---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(179,2)

これでとりあえず,Kernelがそこそこ動いていることが確認できました. 次はDebian環境を用意してちゃんと使えるようにしたいと思います.

おやすみなさい.