系统启动流程探索与构建 Raspberry OS 实践
本文旨在深入探讨 Raspberry OS 的启动流程，通过手动方式构建并移植 bootloader 和 rootfs，并与自动化工具如 buildroot 和 yocto 进行对比，以突显后者的优势。
一、系统启动概览
二、环境准备
操作系统环境：Ubuntu 22.04
硬件平台：Raspberry 4B
存储设备：格式化后的 64G U盘
三、U盘分区与格式化
Raspberry 4B 默认支持 U 盘启动，首先需要对 U 盘进行格式化并创建两个分区：BOOT 分区和 ROOT 分区。
1. 查看 U 盘设备信息：`fdisk -l`。
2. 使用 `parted` 命令进行分区格式化。BOOT 分区格式为 fat32，用于存放 bootloader 和相关文件；ROOT 分区格式为 ext4，用于存放根文件系统。
3. 创建文件系统：`sudo mkfs.vfat /dev/sdb1` 和 `sudo mkfs.ext4 /dev/sdb2`。
四、分区卷标设置与挂载
为两个分区设置卷标，以便系统识别。使用命令 `sudo fatlabel` 和 `sudo e2label` 分别设置 BOOT 和 ROOT 分区的卷标。接着创建文件夹并挂载分区到主机，方便后续操作。
五、Bootloader 移植
下载 bootloader 文件并复制到 BOOT 分区。可以从 github 或 gitee 克隆 firmware 仓库。将 firmware 文件夹中的 boot 内容复制到 BOOT 分区。创建 console 输出所需的 cmdline.txt 文件，包含分区信息等内容。
六、KernelPanic 与 Rootfs 移植问题
启动过程中可能出现 Kernel panic 错误，主要是因为找不到 init 进程。这时需要移植 rootfs，包含系统初始化进程和其他必要文件。由于手动构建过程较为复杂，这里采用 NOOBS 安装系统中的 rootfs 进行移植。下载并解压 rootfs 文件到 U 盘 ROOT 分区。解压完成后，编辑 /etc/fstab 文件，确保分区信息与 blkid 获取的 PARTUUID 对应。编辑完成后重启系统。完成以上步骤后，系统应该能够正常启动并运行。七、自动化工具的优势突显使用 buildroot 和 yocto 等自动化工具构建操作系统具有显著优势对比手动方式迁移文件和配置信息简化了构建和移植过程的复杂程度显著降低了出现错误的风险并加快了开发周期。自动化工具可以依据项目需求定制内核和文件系统提高了系统的灵活性和适应性为开发者提供了更高效的开发体验通过本文对系统启动流程的梳理和手动构建方式的探讨我们不难发现自动化工具在构建和部署操作系统过程中的重要性及其优势所在。通过利用这些工具开发者可以更加专注于实现系统功能和创新而无需过多关注底层细节的实现和优化。希望本文能够帮助读者更好地理解 Raspberry OS 的启动过程以及自动化工具在其中的作用为后续的操作系统开发提供有价值的参考和经验分享同时也要注意本文中的内容仅仅是提供一个学习交流的途径如有实践经验的同行请根据真实场景与手动操作步骤实践来进行决策指导与系统配置相关的一切操作需谨慎处理以免对硬件造成不必要的损失与系统不稳定问题产生带来不便或影响您的使用体验和专业形象祝读者们在操作系统开发过程中收获更多知识经验和成果。
