Vorbereitung der Kartenleser basierten Installation¶

Zum weiteren Vorgehen wird auf dem mit CF-Kartenleser ausgestatteten Rechner das Paket syslinux benötigt^[2].

• syslinux

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install syslinux 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://syslinux

Hiervon wird insbesondere das Programm extlinux benötigt, welches leider in neueren Ubuntu Versionen herausgetrennt wurde. Es kann zwar theoretisch problemlos nachinstalliert werden, aber leider schießt das dafür geschaffene Installationspaket über das Ziel hinaus, da es nicht nur das fehlende Programm nachinstalliert, sondern versucht den vorhandenen Bootmanager des Rechners mit extlinux zu ersetzen, was sicherlich nicht im Sinne des Benutzers liegt. Sei es noch so wünschenswert, extlinux als vollständigen Bootmanager neben GRUB zu unterstützen, so wird dieser doch meistens eher dafür gebraucht, externe Laufwerke bootfähig zu machen. Es wäre wesentlich sinnvoller gewesen, ihn weiterhin im syslinux-Paket zu belassen und lediglich die Unterstützung als Bootmanager für Ubuntu in einem separaten Paket unter zu bringen.

Sollte sich also der Befehl extlinux nicht aufrufen lassen, so ist die Lösung für das Problem, das Paket lediglich herunter zu laden und die benötigten Komponenten manuell zu extrahieren und an Ihrem Bestimmungsort zu bringen. Hierfür sollte ein temporäres Verzeichnis angelegt werden, in dem dann folgende Befehle ausgeführt werden:

apt-get download extlinux
dpkg-deb -X extlinux_* . 

Hiermit wird der Inhalt des Installationspaketes in dem Verzeichnis ausgepackt, ohne ihn zu installieren. Man hat nun die Möglichkeit entweder die Dateien aus dem temporären Verzeichnis zu nutzen oder diejenigen die tatsächlich Bestandteil von syslinux sind, an ihrem Bestimmungsort zu kopieren wobei bedacht werden muss, dass diese im Zweifel nicht aktualisiert werden was man aber in Kauf nehmen kann, da es nicht um eine sicherheitsrelevante Komponente geht und sie nur ad-hoc genutzt wird:

cp ./usr/bin/extlinux /usr/bin/extlinux
cp ./usr/share/man/man1/extlinux.1.gz /usr/share/man/man1/extlinux.1.gz 

Nach dem Anschließen des Kartenlesers samt CF Karte, wird diese bei Desktop-Systemen in der Regel automatisch eingehängt und auf dem Desktop dargestellt. Um fortzufahren, dürfen keine Partitionen der CF-Karte ins Filesystem eingebunden sein, diese ist also auszuwerfen. Bevor es nun weiter geht, ist es wichtig den Gerätenamen der CF-Karte zu kennen. Mit folgendem Befehl kann man sich einen Überblick über die vorhandenen angeschlossenen Laufwerke machen:

grep . /sys/block/sd*/size | sed -e "s/\/sys\/block/\/dev/g" | sed -e "s/\/size//g" 

Der Befehl listet alle vorhandenen Gerätenamen der Laufwerke und deren Größe in Blöcken (512 byte) auf. Folgende Ausgabe zum Beispiel

/dev/sda:31293360
/dev/sdb:15701759

listet ein 16GB und ein 8GB Laufwerk auf. Damit dürfte es ohne Probleme möglich sein die CF-Karte zu identifizieren. Nachfolgend wird für die CF-Karte der Gerätename /dev/sdX benutzt. Weiter geht es nun mit dem Partitionieren der CF Karte

Vorbereitung der PXE Installation¶

Da das ALIX-Board über PXE gestartet wird, sind weiterhin die Installation eines DHCP-Servers (falls im Netzwerk nicht vorhanden) und eines TFTP-Servers notwendig. Näheres findet sich im Artikel PXE-Installation. Das Benötigte alix-rescue kann hier heruntergeladen werden.

Da der Inhalt des Live-Rettungssystem Archivs in einem beliebigen Verzeichnis in der PXE Umgebung entpackt werden kann (welches per NFS erreichbar sein muss!), müssen, die Pfade und die IP Adresse des NFS Servers in der mitgelieferten Datei pxelinux.cfg/default entsprechend angepasst werden.

SERIAL		0 38400 0
CONSOLE		0

# YOU HAVE TO ADAPT ALL PATHS AND
# IP ADDRESSES TO YOUR ENVIRONENT

DEFAULT	alix-rescue-1004/axrescue.vmlinuz
APPEND	initrd=alix-rescue-1004/axrescue.initrdn rootdelay=2 root=/dev/nfs nfsroot=169.254.19.65:/mnt/data/tftproot ip=dhcp loop=/yeaboot/alix-rescue-1004/axrescue.squashfs branch=/dev/ram console=ttyS0,38400n8

Damit das ALIX-Board allerdings auch über das Netzwerk bootet, muss diese Fähigkeit im BIOS erst mal aktiviert werden.

Also das Nullmodem-Kabel anschließen und ein Terminal mit den passenden Parametern starten (38400 baud, 8 Datenbits, 1 Stopbit, keine Parität und XON/XOFF flow control). Dies kann z.B. so erfolgen:

sudo cu -e -o -s 38400 -l /dev/ttyUSB0 

wobei der Gerätename /dev/ttyUSB0 gegebenenfalls durch den entsprechenden Gerätenamen der seriellen Schnittstelle zu ersetzen ist (bei eingebauten Schnittstellen kann dieser z.B. /dev/ttyS0 sein). Nun kann man das Gerät unter Strom setzen, und wenn alles richtig angeschlossen ist, wird man auf dem Terminal sehen, wie der Speichertest ausgeführt wird. Um ins Setup zu gelangen, ist noch während des Speichertests ein Druck auf die Taste S erforderlich. Ist dies rechtzeitig gelungen, gelangt man ins Hauptmenü des tinybios:

PC Engines ALIX.2 v0.99h
640 KB Base Memory
261120 KB Extended Memory

01F0 Master 848A TOSHIBA THNCF256MQG                     
Phys C/H/S 978/16/32 Log C/H/S 978/16/32

BIOS setup:

(9) 9600 baud (2) 19200 baud *3* 38400 baud (5) 57600 baud (1) 115200 baud
*C* CHS mode (L) LBA mode (W) HDD wait (V) HDD slave (U) UDMA enable
(M) MFGPT workaround
(P) late PCI init
*R* Serial console enable 
(E) PXE boot enable 
(X) Xmodem upload 
(Q) Quit

Mit Druck auf die Taste E aktiviert man den PXE Boot, was beim erneuten Erscheinen des Hauptmenüs dadurch angezeigt wird, dass der Buchstabe E im Hauptmenü nun nicht mehr durch Klammern, sondern durch Sterne gerahmt ist. Sollte die CF-Karte dies unterstützen (was eine moderne Karte sicherlich tun wird), ist die Aktivierung von UDMA sinnvoll, da dadurch die Zugriffe auf der Karte effektiver durchgeführt werden. Durch Druck auf die Taste Q verlässt man das Hauptmenü. Vorher sollte noch das Netzwerkkabel angeschlossen werden, da der Bootvorgang unmittelbar beginnen wird. Die erste Netzwerkschnittstelle (von der der Bootvorgang stattfindet) ist bei Boards mit mehreren Schnittstellen übrigens jene, die direkt neben dem USB Anschluss liegt.

Wenn nun alles korrekt konfiguriert ist, wird das Alix-System das alix-rescue Live-System starten. Da dieses einen ssh Server zur Verfügung stellt, ist eine Anmeldung über SSH empfehlenswert, um die Installation fortzusetzen, da die Eingabemöglichkeiten im seriellen Terminal nicht so komfortabel sind. Die Standard-Anmeldedaten lauten:

• Benutzer: root

• Passwort: password

Die IP-Adresse kann durch Eingabe des Befehls

ip addr show eth0 

ermittelt werden. Zum weiteren Vorgehen wird nun noch das Paket syslinux benötigt, welches nicht Teil des Live-Systems ist. Dieses kann jedoch komfortabel durch Eingabe folgender Befehle nachinstalliert werden^[2]:

apt-get update
apt-get install syslinux 

Die Eingabe von apt-get update ist fundamental, da das Live-System aus Platzgründen keinen Paketindex enthält. Bevor es nun weiter geht, ist es wichtig den Gerätenamen der CF-Karte zu kennen. Dies wird in der Regel /dev/sda sein, sollten aber am USB-Port noch andere Geräte angeschlossen sein, so muss das nicht unbedingt der Fall sein. Können aus welchem Grund auch immer, die USB Geräte nicht entfernt werden, so kann man sich mit folgendem Befehl einen Überblick über die vorhandenen angeschlossenen Laufwerke machen:

grep . /sys/block/sd*/size | sed -e "s/\/sys\/block/\/dev/g" | sed -e "s/\/size//g" 

Der Befehl listet alle vorhandenen Gerätenamen der Laufwerke und deren Größe in Blöcken (512 byte) auf. Folgende Ausgabe zum Beispiel

/dev/sda:31293360
/dev/sdb:15701759

listet ein 16GB und ein 8GB Laufwerk auf. Damit dürfte es ohne Probleme möglich sein die CF-Karte zu identifizieren. Nachfolgend wird für die CF-Karte der Gerätename /dev/sdX benutzt. Weiter geht es nun mit dem Partitionieren der CF Karte

Partitionieren der CF-Karte¶

An diesem Punkt kann das Partitionierungsprogramm aufgerufen werden^[4]:

fdisk /dev/sdX 

Im Partitionierungsprogramm werden dann eventuell vorhandene Partitionen gelöscht und eine neue primäre Partition vom Typ 83 (Linux), die mindestens 256MB groß ist, für die Boot Umgebung und eine weitere Partition vom Typ 83 (Linux), die mindestens 1,5 GB groß ist, für das Dateisystem der Haupt-Installation abgelegt. Die Trennung des Bootsystems vom Dateisystem für das laufende Betriebssystem ist dahingehend sinnvoll, weil diese Maßnahme einen Extra-Schutz darstellt. So muss die Boot-Partition z.B. im laufenden Betriebssystem gar nicht oder als nur lesbar eingehangen werden, so dass sie im laufenden Betrieb nicht kompromittiert werden kann. So kann ein dermaßen aufgebautes System sogar das Rettungssystem starten, wenn das Hauptdateisystem vollständig zerstört ist. Die erste Partition muss als bootbar gekennzeichnet werden (Befehl a) was in der Übersicht durch ein Sternchen dargestellt wird. Eine typische Partitionierung einer größeren CF-Karte würde z.B. folgendermaßen aussehen:

Disk /dev/sdX: 16.0 GB, 16022200320 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 1947 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdX1   *           1          66      530113+  83  Linux
/dev/sdX2              67         459     3156772+  83  Linux
/dev/sdX3             460         852     3156772+  83  Linux
/dev/sdX4             853        1947     8795587+  83  Linux

Die vier angelegten Partitionen erfüllen in dieser Konfiguration folgende Funktion:

1. Boot-Parition mit Bootloader, Rettungssystem und Kernels

2. Hauptdateisystem des Betriebssystems

3. Hauptdateisystem für das alternative Betriebssystem

4. Dateisystem für Datenspeicher des Systems

Dieses Schema wird nun weiter in dieser Anleitung verwendet. Sollte der Leser aber die dritte und vierte Partition nicht benötigen, so sind diese einfach wegzulassen und in allen Befehlen in denen sie referenziert wird, zu überspringen.

Anlegen der Dateisysteme¶

Nun kann die Partitionierung beendet werden, um mit der Erstellung des Dateisystems fortzufahren:

mke2fs -L bootbank /dev/sdX1
mke2fs -L bank1 /dev/sdX2
mke2fs -L bank2 /dev/sdX3
mke2fs -L data /dev/sdX4 

Wie man hier sehen kann, wurden den Volumen Namen gegeben (was das Einhängen nach Namen erlaubt), und als Dateisystem wurde ext2 gewählt, was aufgrund der geringeren Anzahl Schreibzugriffe wegen der fehlenden Implementation des "Journaling", das Flash-RAM der CF-Karte schont. Da heutzutage moderne Flash-Controller über die Fähigkeit verfügen, die Schreibzugriffe gleichmäßig auf die Speicherzellen zu verteilen, wird die Wirksamkeit dieser Maßnahme zur Zeit kontrovers diskutiert. Die Benutzung des Dateisystems ext3 oder gar eines anderen Dateisystems ist durchaus auch möglich.

Möchte man andere Namen für die Betriebssystem-Partitionen verwenden, so ist die Datei syslinux/extlinux.conf in der Bootpartition entsprechend anzupassen (siehe nächsten Abschnitt).

Anlegen der Boot Umgebung¶

Damit von der CF-Karte gebootet werden kann, muss erst mal der Master-Boot-Sektor angelegt werden:

cat /usr/lib/syslinux/mbr.bin > /dev/sdX 

Nun kann die Boot Partition eingehängt werden, um das Boot System darauf zu kopieren:

mkdir -p /mnt/cfcard
mount /dev/sdX1 /mnt/cfcard 

Nun wird der Boot loader in die Partition installiert:

mkdir -p /mnt/cfcard/bank1
mkdir -p /mnt/cfcard/bank2
mkdir -p /mnt/cfcard/syslinux
extlinux --install /mnt/cfcard/syslinux 

Nun müssen im Verzeichnis /mnt/cfcard/syslinux folgende Konfigurationsdateien angelegt werden:

extlinux.conf: Dies ist die Konfigurationsdatei des Bootmanagers

SERIAL		0 38400 0
CONSOLE		0
DISPLAY		message.txt
ONERROR		rescue
PROMPT		1
TIMEOUT		50
TOTALTIMEOUT	100
INCLUDE		extlinux.default

LABEL	rescue
KERNEL	/axrescue.vmlinuz
APPEND	initrd=/axrescue.initrd root=LABEL=bootbank loop=/axrescue.squashfs branch=/dev/ram reboot=bios console=ttyS0,38400n8 ro

LABEL	bank1
KERNEL	/bank1/vmlinuz
APPEND	initrd=/bank1/initrd.img root=LABEL=bank1 reboot=bios console=ttyS0,38400n8

LABEL	bank1.old
KERNEL	/bank1/vmlinuz.old
APPEND	initrd=/bank1/initrd.img.old root=LABEL=bank1 reboot=bios console=ttyS0,38400n8

LABEL	bank2
KERNEL	/bank2/vmlinuz
APPEND	initrd=/bank2/initrd.img root=LABEL=bank2 reboot=bios console=ttyS0,38400n8

LABEL	bank2.old
KERNEL	/bank2/vmlinuz.old
APPEND	initrd=/bank2/initrd.img.old root=LABEL=bank2 reboot=bios console=ttyS0,38400n8

extlinux.default: Dies ist die Include-Datei in der Festgelegt wird, welches Betriebsystem gestartet wird

DEFAULT bank1

message.txt: Diese Datei wird beim Start sofort angezeigt um den Operator über die Boot-Optionen zu informieren. Da ihr Inhalt reinen Informations-Character hat, kann man hier natürlich beliebige nützliche Text-Inhalte unterbringen.

======================================================================
ALIX Ubuntu 10.04.04 LTS OS

Bundle Version: 0.5
(c) 2012 by YeaSoft Int'l


Boot options:

   bank1:      Starts the default system on bootbank 1 (default)
   bank2:      Starts the default system on bootbank 2
   bank1.old:  Starts the previous system on bootbank 1
   bank2.old:  Starts the previous system on bootbank 2
   rescue:     Starts a minimal non persistent system for rescue
               operations (fallback)

======================================================================

Diese Dateien können auch von hier heruntergeladen werden und folgendermaßen auf die Karte kopiert werden:

wget http://www.yeasoft.com/downloads/alix/alix-bootbank/alix-extlinux-conf.tar.gz
tar xzf alix-extlinux-conf.tar.gz -C /mnt/cfcard/syslinux
rm alix-extlinux-conf.tar.gz 

Zu allerletzt müssen noch die Dateien axrescue.vmlinuz, axrescue.initrd und axrescue.squashfs des Live-Rettungssystems auf die Karte kopiert werden. Führt man diese Prozedur auf einem über PXE im LIve-Rettungssystem gestarteten Alix-Board selber aus, so ist unbedingt zu berücksichtigen dass alle Schreibzugriffe im Hauptdateisystem im Hauptspeicher stattfinden - welcher sehr begrenzt ist. Aus diesem Grunde sollte ein möglicher Download des Rettungspaketes gezielt auf die CF-Karte stattfinden, falls das Kopieren nicht direkt über SSH von einem externen System erfolgt. Dies würde man dann folgendermaßen durchführen:

pushd /mnt/cfcard
wget http://www.yeasoft.com/downloads/alix/alix-rescue/alix-rescue-ubuntu-10.04.4-10.tar.gz
tar xzf alix-rescue-*.tar.gz axrescue.vmlinuz
tar xzf alix-rescue-*.tar.gz axrescue.initrd
tar xzf alix-rescue-*.tar.gz axrescue.squashfs
rm alix-rescue-*.tar.gz
popd 

Der Download Link im obigen Beispiel ist natürlich nur ein Beispiel und je nach gewünschtem System von der offiziellen Downloadseite zu ermitteln. Bevor es nun weiter geht, sollten eventuell noch ein paar Anpassungen an das Live-Rettungssystem getätigt werden. alix-rescue stellt standardmäßig folgende Ausgangskonfiguration zur Verfügung:

• eth0 ist konfiguriert seine IP Adresse dynamisch über DHCP zu erhalten

• eth1 ist konfiguriert auf die feste IP Adresse 192.168.2.1 und stellt einen DHCP-Server zur Verfügung der auf dieser Schnittstelle passende Adressen verteilt.

• eth2 ist konfiguriert seine IP Adresse dynamisch über DHCP zu erhalten

Ist dies nicht gewünscht, so kann es über die übergebenen Parameter in der Boot-Konfiguration geändert werden. Soll z.B. eth0 eine festgelegte IP-Adresse erhalten, so kann das durch Hinzufügen von dhcpdif-ip=<ip adresse> in der Parameterliste in der Datei extlinux.conf erreicht werden. Eine vollständige Dokumentation aller Features und Konfigurationsmöglichkeiten kann in der Datei readme.txt des Download-Archivs bzw. unter der Dokumentationsseite 🇬🇧 eingesehen werden.

Nun kann die CF-Karte ausgehängt werden...

umount /mnt/cfcard
rmdir /mnt/cfcard 

...und, falls über einen Kartenleser beschrieben, nun entnommen und ins Alix-System eingesetzt werden. Sollte das System hingegen über PXE gebootet worden sein, so muss beim jetzt fälligen Neustart im Tiny-Bios das Booten per PXE ausgeschaltet werden (siehe Anleitung weiter oben), da das System sonst wieder vom Netz startet.

Abkürzung¶

Wer sich den Aufwand für die Herstellung sparen will, kann fertige Abbilder hier herunterladen.

Diese können dann auf einem Computer mit CF-Kartenleser auf eine CF-Karte mit mindestens 2 GiB Größe folgendermaßen aufgespielt werden:

wget http://www.yeasoft.com/downloads/alix/alix-bootbank/alix-bootbank-ubuntu-10.04.4-10.img.bz2
bunzip2 alix-bootbank-ubuntu-10.04.4-10.img.bz2
dd if=alix-bootbank-ubuntu-10.04.4-10.img of=/dev/sdX
partprobe -s 

Der Download Link im obigen Beispiel ist natürlich nur ein Beispiel und je nach gewünschtem System von der offiziellen Downloadseite zu ermitteln. Der Gerätename /dev/sdX ist mit dem Gerätenamen der CF-Karte zu ersetzen. Die fertigen Abbilder enthalten nur die Partition für das Bootsystem samt Live-Rettungssystem. Aus diesem Grunde muss mindestens noch eine Partition hinzugefügt werden, um dort das primäre Betriebsystem zu installieren. Optional kann noch eine weitere Partition für ein alternatives Betriebssystem und eine Partition für Daten angelegt werden. Danach müssen auf den entsprechenden Partitionen die Dateisysteme angelegt werden:

mke2fs -L bank1 /dev/sdX2
mke2fs -L bank2 /dev/sdX3
mke2fs -L data /dev/sdX4 

Wie man hier sehen kann, wurden den Volumen Namen gegeben (was das Einhängen nach Namen erlaubt), und als Dateisystem wurde ext2 gewählt, was aufgrund der geringeren Anzahl Schreibzugriffe wegen der fehlenden Implementation des "Journaling", das Flash-RAM der CF-Karte schont. Da heutzutage moderne Flash-Controller über die Fähigkeit verfügen, die Schreibzugriffe gleichmäßig auf die Speicherzellen zu verteilen, wird die Wirksamkeit dieser Maßnahme zur Zeit kontrovers diskutiert. Die Benutzung des Dateisystems ext3 oder gar eines anderen Dateisystems ist durchaus auch möglich.

Möchte man andere Namen für die Betriebsystem-Partitionen verwenden, so ist die Datei syslinux/extlinux.conf in der Bootpartition entsprechend anzupassen.

Aktuelle UIC Templates für Alix Boards¶

Zur Zeit werden folgende UIC-Templates für Alix-Boards zur Verfügung gestellt:

Die Größe des Systems auf der Hauptpartition wurde nach Ausführen von apt-get clean (Löschen des Paketcaches) ermittelt. Der Speicherverbrauch wurde mit

echo $(($(grep MemTotal /proc/meminfo | awk '{print $2}') - $(grep MemFree /proc/meminfo | awk '{print $2}') )) 

ermittelt. Die Varianz ergibt sich aus dem Speicherverbrauch direkt nach dem Anmelden und dem Speicherverbrauch mach 10 Minuten.