CN116737189A - 一种申威平台嵌入式系统安装镜像及其制作方法 - Google Patents

一种申威平台嵌入式系统安装镜像及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及计算机软件操作系统安装技术领域，特别涉及一种申威平台嵌入式系统安装镜像及其制作方法。包括：使用数据读取转换工具用二进制0填充形成一个全为数据0的xxx.img镜像文件；使用磁盘分区工具对镜像文件进行分区，分为boot分区、root分区、swap分区以及home分区共4个分区：根据xxx.img镜像文件中boot分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出boot分区扇区数量；根据扇区大小，计算出偏移地址和分区大小。本发明可烧写过程不需要嵌入式设备的图形环境，可以很方便的实现快速、便捷、批量地进行嵌入式系统镜像的烧写。

Description

一种申威平台嵌入式系统安装镜像及其制作方法
技术领域
本发明涉及计算机软件操作系统安装技术领域，特别涉及一种申威平台嵌入式系统安装镜像及其制作方法。
背景技术
目前在申威平台上，使用ISO镜像文件安装操作系统是一个常见的方法。ISO镜像文件是一个包含完整操作系统安装程序和软件包的映像文件，通过将ISO镜像文件写入USB存储、光盘等启动介质，并设置计算机从启动介质引导，即可进入操作系统的安装程序，根据操作系统安装程序的要求和提示，进行选择所需的语言，磁盘分区，网络设置，软件选择，用户设置等步骤，最终完成系统的安装。ISO镜像文件通常是为桌面机或服务器设计的，它们具有完整的输入输出和图形用户界面，旨在提供用户友好的安装过程。而申威嵌入式应用中通常选择使用资源有限的处理器、内存和存储器，并且没有图形界面，无法直接通过ISO镜像文件进行操作系统的安装。因此对于嵌入式应用，需要使用适合嵌入式设备的系统镜像文件，并通过USB、SD卡存储或网络等方式进行操作系统的烧写。
发明内容
本发明的目的在于提供一种申威平台嵌入式系统安装镜像，本发明可烧写过程不需要嵌入式设备的图形环境，可以很方便的实现快速、便捷、批量地进行嵌入式系统镜像的烧写。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种申威平台嵌入式系统安装镜像的制作方法，包括如下：
步骤一：使用数据读取转换工具用二进制0填充形成一个全为数据0的xxx.img镜像文件；
步骤二：使用磁盘分区工具对镜像文件进行分区，分为boot分区、root分区、swap分区以及home分区共4个分区；
步骤三：根据xxx.img镜像文件中boot分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出boot分区扇区数量；根据扇区大小，计算出偏移地址和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中boot分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用磁盘格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备为EXT3文件系统；
使用磁盘挂载工具挂载与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备，并将GRUB引导程序grub.efi、引导配置文件grub.cfg、临时根文件系统initramfs以及Linux内核vmlinux文件拷贝至xxx.img镜像文件中boot分区；
完成拷贝后，使用磁盘卸载工具卸载挂载节点，并使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备；
步骤四：根据xxx.img镜像文件中root分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出root分区扇区数量，根据扇区大小，计算出偏移地址和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中root分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用磁盘格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备为EXT4文件系统；
使用磁盘挂载工具挂载与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备，并将根文件系统文件拷贝至xxx.img镜像文件中root分区；
完成拷贝后，使用磁盘卸载工具卸载挂载节点，并使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备；
步骤五：根据xxx.img镜像文件中swap分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出swap分区扇区数量，根据扇区大小，计算出偏移地址为和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中swap分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用swap格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中swap分区关联的loop设备为swap文件系统；
使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中swap分区关联的loop设备；
步骤六：根据xxx.img镜像文件中home分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出home分区扇区数量，根据扇区大小，计算出偏移地址为和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中home分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用磁盘格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中home分区关联的loop设备为EXT4文件系统；
使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中home分区关联的loop设备。
优选的，该xxx.img镜像文件是一个二进制镜像文件，包含了完整的操作系统；通过dd、balenaEtcher、Win32DiskImager或PhoenixSuit工具能够将制镜像文件烧写至申威嵌入式设备的Flash存储介质中，烧写完成引导系统正常启动。
优选的，在所述步骤二中，其中boot分区对应xxx.img1；root分区对应xxx.img2；swap分区对应xxx.img3；home分区对应xxx.img4。
优选的，在所述步骤二中，其中所述boot分区和root分区为必要分区，其它swap分区和home分区能够根据实际的需求进行增减，并不局限于boot分区、root分区、swap分区和home分区这种分区方式。
本发明还提供了如下技术方案：一种申威平台嵌入式系统安装镜像，采用如上述所述的一种申威平台嵌入式系统安装镜像的制作方法制作得到，包括：
boot分区，为独立于操作系统的用于存储 GRUB引导程序的分区，使用EXT3文件系统，负责启动和加载操作系统；主要包含有GRUB引导程序grub.efi、引导配置文件grub.cfg、临时根文件系统initramfs和Linux内核文件vmlinux；
root分区，为操作系统的根文件系统分区，使用EXT4文件系统，包含系统所需的基本工具、设备驱动程序、动态链接库、应用程序文件和配置文件；
swap分区，为在Linux系统中用于交换空间的分区，用于物理内存不足时，操作系统将部分不常用的内存页面移动到磁盘上的交换空间，从而释放物理内存供其它进程使用；
home分区，为每个用户的个人主目录，使用EXT4文件系统，用于存储用户个人文件、文档、下载内容、配置文件、个人设置和首选项。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明在申威平台上实现的嵌入式系统安装镜像是一个二进制镜像文件，它包含了完整的操作系统，将引导程序、内核和文件系统的完整镜像捆绑为一个img文件，这样可以方便地将整个系统烧写到申威嵌入式设备的eMMC、NAND Flash等存储介质中。支持的烧写工具可以是dd、balenaEtcher、Win32DiskImager、PhoenixSuit等，也可以通过USB或网络将嵌入式设备连接到计算机，完成img镜像文件的烧写，烧写过程不需要嵌入式设备的图形环境，可以很方便的实现快速、便捷、批量地进行嵌入式系统镜像的烧写。
附图说明
图1为本发明申威平台嵌入式系统安装镜像的制作技术img镜像文件的分区示意图。
图2为本发明申威平台嵌入式系统安装镜像的制作技术boot分区目录结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明提供了一种申威平台嵌入式系统安装镜像，申威平台嵌入式系统安装镜像是一个二进制镜像文件，包含了完整的操作系统，主要有4个分区，分别为boot分区、root分区、swap分区以及home分区。boot分区使用EXT3文件系统，是一个独立于操作系统的用于存储GRUB引导程序的分区，负责启动和加载操作系统，主要包含的文件有GRUB引导程序grub.efi、引导配置文件grub.cfg、临时根文件系统initramfs以及Linux内核文件vmlinux。root分区为操作系统的根文件系统分区，使用EXT4文件系统，包含系统所需的基本工具、设备驱动程序、动态链接库、应用程序文件和配置文件等。swap分区为在Linux系统中用于交换空间的分区，用于物理内存不足时，操作系统将部分不常用的内存页面(页)移动到磁盘上的交换空间，从而释放物理内存供其它进程使用。home分区为每个用户的个人主目录，使用EXT4文件系统，用于存储用户个人文件、文档、下载内容、配置文件、个人设置和首选项等。
如图2所示，为本发明申威平台嵌入式系统安装镜像的制作技术boot分区目录结构，boot分区是一个独立于操作系统的用于存储GRUB引导程序的分区，负责启动和加载操作系统，主要包含的文件有GRUB引导程序grub.efi、引导配置文件grub.cfg、临时根文件系统initramfs以及Linux内核文件vmlinux，boot分区主要包含以下几个部分：
1)boot目录：boot目录是指向当前boot分区的软链接。
2)grub目录：主要包含GRUB引导程序、字体文件、主题等配置文件。
3)initramfs：临时根文件系统。
4)vmlinux：Linux内核文件。
本发明实施例以制作安装镜像文件大小20GiB，名称为xxx.img的镜像文件为例，分配boot分区大小512MiB，root分区大小16GiB，swap分区大小2GiB，home分区大小1.5GiB，各分区合计大小为20GiB；实施例的xxx.img镜像文件大小20GiB为举例说明，实际镜像文件的大小需要依据操作系统文件的大小而定，xxx.img镜像的分区中，boot分区和root分区为必要分区，其它分区可以根据实际的需求进行增减，不局限于boot分区、root分区、swap分区和home分区这种分区方式，xxx.img的镜像文件各分区的大小依据实际所包含文件的大小而定，不局限于实施例举例说明的分区大小，具体的安装镜像制作方法，根据以下步骤进行：
步骤一：使用数据读取转换工具(dd)用二进制0(if=/dev/zero)填充形成一个全为数据0的xxx.img镜像文件(of=xxx.img)，填充的过程使用块的大小为1MiB(bs=1M)，块数量为20480(count=20480)，最终创建的img大小为1MiBx20480=20GiB。
具体的命令为：
$ dd if=/dev/zero of=xxx.img bs=1M count=20480
完成创建的镜像大小为20GiB，总共41943040个扇区，扇区大小512字节，镜像文件的信息如下：
Disk xxx.img：20 GiB，21474836480字节，41943040个扇区；
扇区大小(逻辑/物理)：512字节/ 512字节；
步骤二：使用磁盘分区工具(fdisk)对镜像文件进行分区，分为boot分区、root分区、swap分区以及home分区共4个分区：
Device Start End Sectors Size Type
xxx.img1 2048 1050623 1048576 512M Linux文件系统
xxx.img2 1050624 34605055 33554432 16G Linux文件系统
xxx.img3 34605056 38799359 4194304 2G Linux swap
xxx.img4 38799360 41943006 3143647 1.5G Linux文件系统
其中boot分区对应xxx.img1，起点扇区编号为2048，结束扇区编号为1050623，扇区数量为1048576，分区大小为扇区数量乘以扇区大小1048576x512=536870912字节，即512MiB；
root分区对应xxx.img2，起点扇区编号为1050624，结束扇区编号为34605055，扇区数量为33554432，分区大小为扇区数量乘以扇区大小33554432x512=17179869184字节，即16GiB；
swap分区对应xxx.img3，起点扇区编号为34605056，结束扇区编号为38799359，扇区数量为4194304，分区大小为扇区数量乘以扇区大小4194304x512=2147483648字节，即2GiB；
home分区对应xxx.img4，起点扇区编号为38799360，结束扇区编号为41943006，扇区数量为3143647，分区大小为扇区数量乘以扇区大小3143647x512=1609547264字节，即1.5GiB；
步骤三：根据xxx.img镜像文件中boot分区的起点扇区地址(2048)和末尾扇区地址(1050623)，计算出boot分区扇区数量1048576，根据扇区大小512字节，计算出偏移地址为2048x512=1048576字节，分区大小为1048576x512=536870912字节，使用loop设备设置工具(losetup)根据所计算出的偏移地址(--offset 1048576)和分区大小(--sizelimit536870912)将xxx.img镜像文件中boot分区与系统自动查找的空闲loop设备(--find)进行关联，具体命令为：
$ losetup --find --offset 1048576 --sizelimit 536870912 xxx.img
使用磁盘格式化工具(mkfs.ext3)格式化与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备(/dev/loop0)为EXT3文件系统，具体命令为：
$ mkfs.ext3 /dev/loop0
使用磁盘挂载工具(mount)挂载与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备(/dev/loop0)至挂载点/mnt，并将GRUB引导程序grub.efi、引导配置文件grub.cfg、临时根文件系统initramfs以及Linux内核vmlinux等文件(grub/*)拷贝至xxx.img镜像文件中boot分区，具体命令为：
$ mount /dev/loop0 /mnt&&cp -a grub/* /mnt
完成拷贝后，使用磁盘卸载工具(umount)卸载挂载节点/mnt，并使用loop设备设置工具(losetup)断开(-d)与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备(/dev/loop0)，具体命令为：
$ umount /mnt&&losetup -d /dev/loop0；
步骤四：根据xxx.img镜像文件中root分区的起点扇区地址(1050624)和末尾扇区地址(34605055)，计算出root分区扇区数量33554432，根据扇区大小512字节，计算出偏移地址为1050624x512=537919488字节，分区大小为33554432x512=17179869184字节，使用loop设备设置工具(losetup)根据所计算出的偏移地址(--offset 537919488)和分区大小(--sizelimit 17179869184)将xxx.img镜像文件中root分区与系统自动查找的空闲loop设备(--find)进行关联，具体命令为：
$ losetup --find --offset 537919488 --sizelimit 17179869184 xxx.img
使用磁盘格式化工具(mkfs.ext4)格式化与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备(/dev/loop0)为EXT4文件系统，具体命令为：
$ mkfs.ext4 /dev/loop0
使用磁盘挂载工具(mount)挂载与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备(/dev/loop0)至挂载点/mnt，并将根文件系统文件(rootfs/*)拷贝至xxx.img镜像文件中root分区，具体命令为：
$ mount /dev/loop0 /mnt&&cp -a rootfs/* /mnt
完成拷贝后，使用磁盘卸载工具(umount)卸载挂载节点/mnt，并使用loop设备设置工具(losetup)断开(-d)与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备(/dev/loop0)，具体命令为：
$ umount /mnt&&losetup -d /dev/loop0
步骤五：根据xxx.img镜像文件中swap分区的起点扇区地址(34605056)和末尾扇区地址(38799359)，计算出swap分区扇区数量4194304，根据扇区大小512字节，计算出偏移地址为34605056x512=17717788672字节，分区大小为4194304x512=2147483648字节，使用loop设备设置工具(losetup)根据所计算出的偏移地址(--offset 17717788672)和分区大小(--sizelimit 2147483648)将xxx.img镜像文件中swap分区与系统自动查找的空闲loop设备(--find)进行关联，具体命令为：
$ losetup --find --offset 17717788672 --sizelimit 2147483648 xxx.img
使用swap格式化工具(mkswap)格式化与xxx.img镜像文件中swap分区关联的loop设备(/dev/loop0)为swap文件系统，具体命令为：
$ mkswap /dev/loop0
使用loop设备设置工具(losetup)断开(-d)与xxx.img镜像文件中swap分区关联的loop设备(/dev/loop0)，具体命令为：
$ losetup -d /dev/loop0
步骤六：根据xxx.img镜像文件中home分区的起点扇区地址(38799360)和末尾扇区地址(41943006)，计算出home分区扇区数量3143647，根据扇区大小512字节，计算出偏移地址为38799360x512=19865272320字节，分区大小为3143647x512=1609547264字节，使用loop设备设置工具(losetup)根据所计算出的偏移地址(--offset 19865272320)和分区大小(--sizelimit 1609547264)将xxx.img镜像文件中home分区与系统自动查找的空闲loop设备(--find)进行关联，具体命令为：
$ losetup --find --offset 19865272320 --sizelimit 1609547264 xxx.img
使用磁盘格式化工具(mkfs.ext4)格式化与xxx.img镜像文件中home分区关联的loop设备(/dev/loop0)为EXT4文件系统，具体命令为：
$ mkfs.ext4 /dev/loop0
使用loop设备设置工具(losetup)断开(-d)与xxx.img镜像文件中home分区关联的loop设备(/dev/loop0)，具体命令为：
$ losetup -d /dev/loop0
完成制作的xxx.img镜像文件是一个二进制镜像文件，包含了完整的操作系统。通过dd、balenaEtcher、Win32DiskImager、PhoenixSuit等工具可以很方便地将制镜像文件烧写至申威嵌入式设备的Flash存储介质中，烧写完成引导系统正常启动，不需要使用ISO镜像安装所需要的图形界面，能够实现快速、批量的系统烧写。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (5)

1.一种申威平台嵌入式系统安装镜像的制作方法，其特征在于，包括如下：
步骤一：使用数据读取转换工具用二进制0填充形成一个全为数据0的xxx.img镜像文件；
步骤二：使用磁盘分区工具对镜像文件进行分区，分为boot分区、root分区、swap分区以及home分区共4个分区；
步骤三：根据xxx.img镜像文件中boot分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出boot分区扇区数量；根据扇区大小，计算出偏移地址和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中boot分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用磁盘格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备为EXT3文件系统；
使用磁盘挂载工具挂载与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备，并将GRUB引导程序grub.efi、引导配置文件grub.cfg、临时根文件系统initramfs以及Linux内核vmlinux文件拷贝至xxx.img镜像文件中boot分区；
完成拷贝后，使用磁盘卸载工具卸载挂载节点，并使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中boot分区关联的loop设备；
步骤四：根据xxx.img镜像文件中root分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出root分区扇区数量，根据扇区大小，计算出偏移地址和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中root分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用磁盘格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备为EXT4文件系统；
使用磁盘挂载工具挂载与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备，并将根文件系统文件拷贝至xxx.img镜像文件中root分区；
完成拷贝后，使用磁盘卸载工具卸载挂载节点，并使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中root分区关联的loop设备；
步骤五：根据xxx.img镜像文件中swap分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出swap分区扇区数量，根据扇区大小，计算出偏移地址为和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中swap分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用swap格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中swap分区关联的loop设备为swap文件系统；
使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中swap分区关联的loop设备；
步骤六：根据xxx.img镜像文件中home分区的起点扇区地址和末尾扇区地址，计算出home分区扇区数量，根据扇区大小，计算出偏移地址为和分区大小，使用loop设备设置工具根据所计算出的偏移地址和分区大小将xxx.img镜像文件中home分区与系统自动查找的空闲loop设备进行关联；
使用磁盘格式化工具格式化与xxx.img镜像文件中home分区关联的loop设备为EXT4文件系统；
使用loop设备设置工具断开与xxx.img镜像文件中home分区关联的loop设备。
2.如权利要求1所述的一种申威平台嵌入式系统安装镜像的制作方法，其特征在于，该xxx.img镜像文件是一个二进制镜像文件，包含了完整的操作系统；通过dd、balenaEtcher、Win32DiskImager或PhoenixSuit工具能够将制镜像文件烧写至申威嵌入式设备的Flash存储介质中，烧写完成引导系统正常启动。
3.如权利要求2所述的一种申威平台嵌入式系统安装镜像的制作方法，其特征在于，在所述步骤二中，其中boot分区对应xxx.img1；root分区对应xxx.img2；swap分区对应xxx.img3；home分区对应xxx.img4。
4.如权利要求1所述的一种申威平台嵌入式系统安装镜像的制作方法，其特征在于，在所述步骤二中，其中所述boot分区和root分区为必要分区，其它swap分区和home分区能够根据实际的需求进行增减，并不局限于boot分区、root分区、swap分区和home分区这种分区方式。
5.一种申威平台嵌入式系统安装镜像，采用如权利要求1-4任一项所述的一种申威平台嵌入式系统安装镜像的制作方法制作得到，其特征在于，包括：
boot分区，为独立于操作系统的用于存储 GRUB引导程序的分区，使用EXT3文件系统，负责启动和加载操作系统；主要包含有GRUB引导程序grub.efi、引导配置文件grub.cfg、临时根文件系统initramfs和Linux内核文件vmlinux；
root分区，为操作系统的根文件系统分区，使用EXT4文件系统，包含系统所需的基本工具、设备驱动程序、动态链接库、应用程序文件和配置文件；
swap分区，为在Linux系统中用于交换空间的分区，用于物理内存不足时，操作系统将部分不常用的内存页面移动到磁盘上的交换空间，从而释放物理内存供其它进程使用；
home分区，为每个用户的个人主目录，使用EXT4文件系统，用于存储用户个人文件、文档、下载内容、配置文件、个人设置和首选项。
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