ネットワークブート anchor.png

ネットワークのサーバーにRaspberry Piがロードするファイル(カーネルやルートファイル)を置いて,それを使ってRaspbianを起動させてみる。

Raspberry Piでこのようなネットワークブートさせるには,U-Bootを使う方法があります。

通常のブートプロセスの代わりに,SDカードのFAT/FAT32パーテーションにu-boot.binを置いて,ネットワーク越しにブートファイル(Linuxカーネル)をロードし,ルートファイルシステムをマウントすることによりRaspbianを起動させる。
Raspberry PiにはRAMがあまり実装されていないので,直接ネットワーク越しにファイルシステムをマウントする必要がある。このために,nfsサーバーを利用する。

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U-Bootの用意 anchor.png

U-Bootをデフォルトのブートローダーの代わりに使ってみます。

使用しているRaspbianが入ったMicroSDカードのFAT/FAT32パーテーション(/boot)に,ビルドしたu-boot.bin をコピーする。

/boot/config.txtで,u-boot.binを使うように変更します。/boot/config.txtの最後の変に,

kernel=u-boot.bin

を追加する。

これでリブートすると,デフォルトだとkernel.img(Raspberry PiBの場合)をロードされる代わりにU-Bootがブートローダーとして起動するようになる。

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U-Bootスクリプトファイルを作成 anchor.png

boot.txtを作成する。

setenv serverip 192.168.24.xxx
setenv rootpath /var/exports/raspbian
setenv kernelfile kernel.img
setenv fdtfile bcm2708-rpi-b.dtb
setenv fbwidth 1824
setenv fbheight 984

setenv bootarg_def "dma.dmachans=0x7f35 bcm2708_fb.fbwidth=${fbwidth} \
bcm2708_fb.fbheight=${fbheight} bcm2708.boardrev=0x10 smsc95xx.macaddr=${usbethaddr} \
bcm2708.disk_led_gpio=47 bcm2708.disk_led_active_low=0 sdhci-bcm2708.emmc_clock_freq=250000000 \
vc_mem.mem_base=0x1ec00000 vc_mem.mem_size=0x20000000"
setenv bootarg_opt "dwc_otg.lpm_enable=0 ip=dhcp console=ttyAMA0,115200 console=tty1 \
kgdboc=ttyAMA0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=${serverip}:${rootpath} \
elevator=deadline rootwait"
setenv bootargs "${bootarg_def} ${bootarg_opt}"

usb start
dhcp ${kernel_addr_r} ${kernelfile}
tftp ${fdt_addr_r} ${fdtfile}
bootz ${kernel_addr_r} - ${fdt_addr_r}

tftpサーバーからkernel.imgとDevice treeをロードするようにして,カーネルにルートファイルシステムの場所をパラメータで渡して起動する。
usb startは,Raspberry PiはEthernetコントローラがUSBで接続されているため。
serverip(tftpサーバーのIPアドレス)やrootpath(ルートファイルシステムがあるディレクトリ)は,dhcpサーバーから渡すようにした方が良いかも。

作成したboot.txtをmkimageコマンドを使って,U-Bootが認識できるファイルに変換する。

$ mkimage -A arm -O linux -T script -C none -a 0 -e 0 -n "Network Boot" -d boot.txt boot.scr.uimg

作成されたboot.scr.uimgをSDカードの/bootにコピーする。

これで,Raspberry Pi側の設定はOK。

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サーバー側の設定 anchor.png

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dhcpdの設定 anchor.png

/etc/dhcpd.confファイルの編集。

 :
host rpi {
   hardware ethernet B8:27:EB:XX:XX:XX;                        # RPiのEthernetのMACアドレス
   fixed-address 192.168.24.xxx;                               # 割り当てるIPアドレス
   next-server 192.168.24.yyy                                  # tftp serverのIPアドレス(dhcpdと違う場合はこここで設定する)
   option root-path            "/var/lib/tftpboot";            # tftp serverのtopディレクトリ
}
 :

このように編集する。

dhcpdを再起動する。

# /etc/init.d/dhcpd restart
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tftpサーバーの用意 anchor.png

tftpサーバーをパッケージでインストールする。

# yum install tftp-server

/etc/xinetd.d/tftpを編集する。

server_args  = -s /var/lib/tftpboot
disable no

のようにする。
server_argsで指定しているディレクトリがtftpサーバのルートディレクトリになる。

xinetdを再起動し,tftpサーバを有効にする。

# /etc/init.d/xinetd restart
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tftpサーバーにファイルを用意する anchor.png

/var/lib/tftpbootにRaspberry Piで使用するファイルを用意する。

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ブートファイル類 anchor.png

/var/lib/tftpbootに,/bootのファイルのすべてをコピーする。

# mkdir /var/lib/tftpboot/
# scp -r yuji@192.168.24.xxx0:/boot/* /var/lib/tftpboot/

このようにファイルを用意する。

/var/lib/tftpboot
         /start.elf
           :
         /bootcode.bin
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nfsサーバーの用意 anchor.png

nfsサーバーは,既にインストールされていた。インストールされていなければ,

yum install nfs-utils

として,パッケージでインストールできる。

nfsの共有ディレクトリを作成する。

# mkdir -p /var/export/raspbian
# chown -R nfsnobody:nfsnobody /var/export

nfs設定ファイル/etc/exportsを編集する。

/var/exports/raspbian          *(rw,no_root_squash,no_subtree_check)

nfsを再起動する。

/etc/init.d/nfs restart
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ルートファイルシステムをnfsでexportする場所に用意する anchor.png

/var/exports/raspbianには,Raspbianの/にあるファイルをすべてコピーする。(mmcblk0p2)
どうにかして,RPiのmmcblk0p2を/var/exports/raspbianにコピーする。

イメージファイルからコピーする場合は,以下のようにする。
現在のRPiのSDカードを,ディスクイメージにバックアップする。

backupxxxx.img

これをNFSサーバにコピーする。

NFSのexportするディレクトリを作成する。

# mkdir /var/exports/raspbian

loopデバイスで空いているループバックデバイスを探す。

# losetup -a
# losetup -f
/dev/loop0

/dev/loop0が空いているのがわかる。空きが無い場合は,modprobeコマンドで増やす。

# modprobe loop max_loop=32

/dev/loop0にイメージファイルを割り当てる。

# losetup /dev/loop0 /temp/backupxxxx.img

kpartx -aを使って,イメージファイルのパーティションを識別する。

# kpartx -a /dev/loop0

/dev/mapperに,loop0p1とloop0p2が出来ている。

/dev/loop0p2を,/mnt/raspberrypiにマウントする。

# mount /dev/loop0p2 /mnt/raspberrypi

/mnt/raspberrypiの中身をrsyncでコピーする。

# rsync -xa /mnt/raspberrypi /var/exports/raspbian

/mnt/raspberrypiをアンマウントする。

# umount /mnt/raspberrypi

次に,/dev/loop0p1を,/mnt/raspberrypiにマウントする。

# mount /dev/loop0p1 /mnt/raspberrypi

/mnt/raspberrypiの中身をrsyncでコピーする。

# rsync -xa /mnt/raspberrypi /var/exports/raspbian/boot

/mnt/raspberrypiをアンマウントする。

# umount /mnt/raspberrypi

/dev/loop0を削除する。

# kpartx -d /dev/loop0
# losetup -d /dev/loop0
# losetup -a
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コピーしたRaspbianの中身を少し書き換える anchor.png

SDカードのパーテーションをマウントしているところを削除する。
この設定をするため,/var/exports/raspbian/etc/fstab を編集。
/var/exports/raspbian/etc/fstab

proc            /proc           proc    defaults          0       0
#/dev/mmcblk0p1  /boot           vfat    defaults          0       2
#/dev/mmcblk0p2  /               ext4    defaults,noatime  0       1
/dev/nfs        /               rootfs  defaults,rw       0       0
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Raspbianを起動 anchor.png

これで,Raspberry Piを電源ONすると無事Raspbianが立ち上がった。


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Last-modified: 2019-06-29 (Sat) 07:39:30 (JST) (176d) by yuji