6. 虚拟机及Linux安装

虚拟机及Linux安装

进行嵌入式项目开发，第一步就是要建立嵌入式开发环境，主要包括安装 Bootloader 工具、不同平台的交叉编译器（如ARM 平台的arm-linux-gcc）、内核源码树（在需要编译和配置内核时）、在调试时使用的一些终端软件、TFTP 或FTP软件以及内核和文件系统的烧写工具（一般硬件厂家会提供）。下面逐一讲解。

1. 虚拟机的安装

  • 很多工具都是 Windows 版本的，而要求的开发环境是 Linux 环境。在 Windows 系统中安装虚拟机，然后再虚拟一个 Linux 环境，使 Linux 和 Windows 能够互相通信。这种方案解决了很多软件不兼容两种平台的问题。
  • 虚拟机软件 Vmware 的安装和普通软件的安装过程一样，此处就不详细介绍了。 下面介绍安装 Linux 的主要步骤 ：
    1. 准备Linux系统安装镜像（如Ubuntu、fedora等），如 Fedora-Live-Desktop-i686-19-1.iso，可以在网上下载；
    2. 运行 VMware，选择“文件” |“新建虚拟机”命令，或者直接单击“新建虚拟机”图标；
    3. 在“新建虚拟机向导”窗口中选择“自定义”选项；
    4. 虚拟机硬件兼容性窗口按默认选择安装；
    5. 在“安装客户机操作系统”窗口中，选择“我以后再安装操作系统”选项；
    6. 在选择客户机操作系统的时候选择 Linux 选项。在“版本”下拉菜单中选择准备安装的 Linux 版本；
    7. 单击“下一步”按钮，进入主题为虚拟机取名称的对话框，同时确定安装路径。注意选择安装的分区应该有足够的空间安装 Linux系统。因为在后面还要安装 Linux 源码树，所以建议安装在一个至少有 8GB～10GB 空闲空间的分区上；
    8. 单击“下一步”按钮，进入处理器配置对话框，在其中根据你电脑实际情况选择处理器个数；
    9. 在对虚拟机内存进行划分时，可以根据实际主机硬件的配置进行划分，一般可以按默认的配置安装。如果实际主机配置比较高，可以给虚拟机多分配点内存；
    10. 在网络连接类型中可以选择任意一种类型，该设置在后面需要修改的时候可以进行修改，此处可以按默认选项进行安装；
    11. I/O 适配器窗口可以按照默认配置安装；
    12. 在“选择磁盘”对话框中，选择“创建一个新的虚拟磁盘”单选按钮 ；
    13. 在“选择磁盘类型”对话框中，根据电脑实际情况选择 IDE或SCSI按钮；
    14. 在“指定磁盘容量”对话框中，确定磁盘大小，为 Linux 系统预留 20GB 空间，并且选择“立即分配所有磁盘空间”复选框；
    15. 指定磁盘文件对话框按默认名字和路径进行安装，单击“下一步”按钮，确认虚拟机设置。然后单击“完成”按钮，创建虚拟磁盘。
    16. 单击“CD/DVD(IDE) 自动检测”选项，选择“使用 ISO 镜像文件”选项，然后单击“浏览”按钮，选择下载好的Linix系统镜像文件。然后单击“确定”按钮，关闭对话框。
    17. 在VMware工具栏中单击绿色的按钮，或者单击“打开此虚拟机电源”选项进入虚拟机安装界面，此时用户不需要操作，系统会自动加载进入 系统安装 界面；
    18. 在选择语言选项的时候，建议选择“简体中文”选项。然后单击“继续”按钮，依次确认或设置后，单击“开始安装”按钮，进入“配置”界面；
    19. 进入该界面后，系统就默认开始安装。同时，该界面提供 ROOT 密码设置和创建用户功能。依次设置后，等待系统自动安装。安装完成后，系统提示重新启动计算机；
    20. 在 VMware 软件中，选择“虚拟机” |“发送 Ctrl+Alt+Del”命令，重新启动操作系统，进入Linux 启动界面，由于是第一次登录，需要对语言、输入源、在线账号做一个简单设置。设置完成后，进入操作系统桌面。

2. 虚拟机和主机通信设置

  • 很多资料和软件往往都放在主机上，当需要在虚拟机环境下对这些资料进行访问时， 或者将虚拟机编译好的文件传送到主机上时，就需要建立两者之间的通信。

  • 建立虚拟机和主机通信的过程如下：

    1. 选择“虚拟机” |“设置”命令，打开“虚拟机设置”对话框。选择“硬件”选项卡中的 “网络适配器”选项。在“网络连接”选项区域中选择“自定义：指定虚拟网络”单选按钮，在下拉列表框中设置网络连接为 VMnet8 (NAT)。然后单击“确定”按钮。

      image-20240303151702057

    2. 选择“编辑” |“虚拟网络编辑器”命令，进入“虚拟网络编辑器”对话框。选择NAT 标签，将 VMnet host 设置为 VMnet8。然后单击“确定”按钮，在该对话框中，显示 NAT 子网的 IP 和子网掩码分别为 192.168.81.0 和255.255.255.0。

      image-20240303151744864

    3. 接着设置网卡连接状态。双击虚拟机窗口右下角的网络适配器标志，在“设备状态”选项框中，选择“已连接”和“打开电源时连接”复选框；

      image-20240303151929829

    4. 打开一个终端，通过 ifconfig 查看虚拟机的 IP 地址，下图中显示网卡地址为 192.168.81.136。

      image-20240303152019573

    5. 确定主机的 VMware net8 网卡为已连接状态，在主机端 ping 虚拟机查看主机 VMware net8 网卡的 IP 地址。一般和虚拟机网关为一个网段，并且其IP 地址为 192.168.81.1。在虚拟机中 ping 该 IP，结果如图 所示。互相都可以 ping 通说明主机和虚拟机通信成功。

      image-20240303152205335

3. 虚拟机与主机共享文件

  • 设置文件共享后，能够在主机和虚拟机之间进行文件传输：

    1. 打开虚拟机设置对话框，选择“选项”标签，在其中选择“共享文件夹”选项，之后选择“总是启用”单选按钮；

      image-20240303110129445

    2. 单击“添加”按钮，弹出“添加共享文件夹向导”对话框。单击“下一步”按钮，弹出“共享文件夹名称”对话框：

      image-20240303110223746

    3. 设置完成后，单击“下一步”按钮，进入“指定共享文件夹属性”对话框，选择“启用该共享”选项，然后单击“完成”按钮，保存设置。进入/mnt 目录下，会发现多了一个目录 share。进入 share，可以看到在 Windows 系统下的文件。

4. 虚拟机与主机文件传输

4.1 FTP方式

  • 某些版本的虚拟机或者 Linux 系统对文件共享支持不够完美，此时可以选择 FTP 方式进行文件传输，该方法操作方便，在实际开发中被普遍使用。该方法包括服务器端（虚拟机）和客户端（主机）两部分安装，并且包括服务器端和客户端的配置。下面详细讲述其使用方法：

    1. 虚拟机安装 vsftp 软件；

    2. 启动 FTP 服务，service vsftpd start 。

    3. 在虚拟机防火墙中设置 FTP 策略，使得实体机可以访问虚拟机中的 FTP 服务。

      image-20240303125347116

    4. 在实体机中使用 IE浏览器等客户端工具访问 FTP 服务器，就可以看到 FTP 所共享的文件，下图中虚拟机IP地址为192.168.81.136。

      image-20240303125528357

4.2 SFTP（ SSH）方式

  • 除了使用FTP服务器进行文件传输外，目前使用最广的是采用FileZilla软件进行文件传输，下面介绍其使用方法：

    1. 查看ssh服务的状态

      • 输入命令：sudo service sshd status
        • 如果出现Loaded: error (Reason: No such file or directory)提示的话，说名没有安装ssh服务，按照第二步：安装ssh服务。
        • 如果出现Active: inactive (dead)说明已经安装了ssh服务，但是没有开启。按照第三步：开启ssh服务。

    2. 安装ssh服务

      • 如果你用的是redhat，fedora，centos等系列linux发行版，那么敲入命令sudo yum install sshd或者sudo yum install openssh-server；
      • 如果你使用的是debian，ubuntu，linux mint等系列的linux发行版，那么敲入sudo apt-get install sshd或者sudo apt-get install openssh-server然后按照提示，安装就好了。

    3. 开启ssh服务

      • 在终端敲入命令sudo service sshd start；
      • 执行完命令后，用第一步：查看ssh服务状态的命令，如果出现以下提示说明你的ssh服务已经启动了。如果失败来的话，那试着卸载一下再安装。
        • ctive: active (running) since Sun 2013-04-07 13:43:11 CST; 15s ago

    4. FileZilla连接虚拟机

      • 文件–>站点管理器 中新建 站点，然后选择SFTP协议即可；

      • 点击连接之后，提示：

      • 成功连接

4.3 TFTP方式

  • tftp 是一个传输文件的简单协议，它基于 UDP 协议实现。此协议设计时是进行小文件 传输的，因此它不具备通常的 FTP 的许多功能，只能从文件服务器上获得或写入文件，不 能列出目录，不进行认证，只能传输 8 位数据。
  • tftp 服务分为客户端服务和服务器端服务两种。
    • 首先在宿主机上开启 tftp 服务器端服务，设置好 tftp 的根目录内容（也就是供客户端下载的文件）
    • 然后，在目标板上开启 tftp 的客户端程序（tftp 客户端主要在 Bootloader 交互环境下运行，几乎所有 Bootloader 都 提供该服务，用于下载操作系统内核和文件系统）。
    • 最后，把目标板和宿主机用直连线相连。之后就可以通过 tftp 协议传输可执行文件。下面分别讲述在 Linux 下和 Windows 下的配 置方法。
4.3.1 Linux 下的 tftp 服务配置

Linux 下 tftp 的服务是由 xinetd（还有 openbsd-inetd 等其他服务）所设定的，默认情况 下是处于关闭状态。

  1. 首先，要修改 tftp 的配置文件(将“disable=yes”改为“disable=no”)，开启 tftp 服务：

    $ vim /etc/xinetd.d/tftp
service tftp
{
    socket_type = dgram
    protocol = udp
    wait = yes
    user = root
    server = /usr/sbin/in.tftpd
    server_args = -s /tftpboot
    disable = no
    per_source = 11
    cps = 100 2
    flags = IPv4
}
    • 通过“server_args”可 以看出，tftp 服务器端的默认根目录为“/tftpboot”，用户可以根据需要更改为其他目录。

  2. 重启 xinetd 服务，使刚才的更改生效

    $ /etc/init.d/xinetd restar

  3. 确认 tftp 服务是否已经开启

    $ netstat –au | grep tftp
Proto 	Recv-Q 	Send-Q 	Local 	Address 	Foreign Address 	State
udp 	0 		0 				*:tftp 			*:*

  • 这时，用户就可以把所需的传输文件放到“/tftpboot”目录下，这样，主机上的 tftp 服务就建立起来。用网络交叉线把目标板和宿主机连起来，并且将其配置成一个网段的地址， 再在目标板上启动 tftp 客户端程序（注意：不同的 Bootloader 所使用的命令会有所不同，读者可以查看帮助来获得确切的命令名及格式，本书以 U-Boot 为例讲解），如下所示：

    # tftp 0x30008000 zImage
TFTP from server 192.168.1.112; our IP address is 192.168.1.120
Filename 'zImage'.
Load address: 0x33000000
Loading:###########################################################
###########################################################
###########################################################
done
Bytes transferred = 881988 (d7544 hex)
    • 可以看到，此处目标板使用的 IP 为“192.168.1.120”，宿主机使用的 IP 为“192.168.1.112”， 下载到目标板的地址为 0x33000000，文件名为“zImage”。
4.3.2 Windows 下的 tftp 服务配置
  • 在 Windows 下配置 tftp 服务需要使用 tftp 服务器软件，常见的有 Tftpd32，读者可以自 行从网上下载。要注意的是，该软件是 tftp 的服务器端，而目标板上则是 tftp客户端。

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  • 在Settings 选项卡中配置服务器端的各个选项，如IP 地址等。
  • 在 Browse 中选择 tftp 的服务器端根目录。
  • 此时可以用直连线连接目标机和 宿主机，且在目标机上开启 tftp。

4.4 NFS方式

  • NFS 可以让不同的主机通过网络将远端的 NFS 服务器共享出来的文件安装到自己的系 统中，从客户端看来，使用 NFS 的远端文件就像是使用本地文件一样。在嵌入式系统中使 用 NFS 会使应用程序的开发变得十分方便，并且不用反复地烧写镜像文件。

  • NFS 的使用分为服务器端和客户端，其中服务器端提供要共享的文件，而客户端则通 过挂载“mount”这一动作来实现对共享文件的访问操作。在嵌入式开发中，通常 NFS 服务 端在宿主机上运行，而客户端在目标板上运行。

  • NFS 服务器端是通过读入它的配置文件“/etc/ exports”来决定所共享的文件目录的，在 这个配置文件中，每一行都代表一项要共享的文件目录，以及所指定的客户端对其的操作权 限。客户端可以根据相应的权限，对该目录下的所有目录文件进行访问。

  • 配置文件中每一行的格式为： [共享的目录] [客户端主机名称或 IP] (参数 1，参数 2…）。主机名或 IP 是可供共享的客户端主机名或 IP，若对所有的 IP 都可以访问，则 可用“*”表示。这里的参数有很多种组合方式，下表列出了常见的参数：

    选 项参 数 含 义
    rw可读写的权限
    ro只读的权限
    no_root_squash客户端分享目录使用者的权限，即如果客户端使用的是 root 用户，那么对于这个共享的目 录而言，该客户端就具有 root 的权限
    sync资料同步写入内存与硬盘中
    async资料会先暂存于内存中，而非直接写入硬盘

    • 配置文件“/etc/exports”的一个示例

      $ cat /etc/exports
/home/david/project *(rw,sync,no_root_squash)

  • 设定完配置文件之后，需要启动 nfs 服务和 portmap 服务，这里的 portmap 服务允许NFS 客户端查看 NFS 服务所用的端口，在它被激活之后，就会出现一个端口号为 111 的 sun RPC（远端过程调用）的服务，这是 NFS 服务中必须实现的一项，因此，也必须把它开启， 如下所示：

    $ /etc/init.d/portmap restart
启动 portmap: 				 [确定]
$ /etc/init.d/nfs restart  //在 Ubuntu 中应为/etc/init.d/nfs-kernel-server
启动 NFS 服务: 					[确定]
关掉 NFS 配额: 					[确定]
启动 NFS 守护进程: 			   [确定]
启动 NFS mountd: 				 [确定]
    • 系统在启动 NFS 服务时就已经启动了 mountd 进程，它是 NFS 挂载服务， 用于处理 NFSD 递交过来的客户端请求。
    • 另外还会激活至少两个以上的系统守护进程，然后开始监听客户端的请求，用 dmesg 命令（或者 cat /var/log/messages）可以看到操作是否成 功。

  • 与 NFS 相关的还有两个命令，可以方便 NFS 的使用：

    • exportfs：它可以重新扫描“/etc/exports”，使用户在修改“/etc/exports”配置文 件时不需要每次重启 NFS 服务，其格式为：exportfs [选项]。其常见选项有：
      • -a：全部挂载（或卸载）/etc/exports 中的设定文件目录
      • -r：重新挂载/etc/exports 中的设定文件目录
      • -u：卸载某一目录
      • -v ：在 export 时，将共享的目录显示到屏幕上
    • showmount：显示 nfs 服务器的挂载信息，其常见选项有：
      • -a：列出客户端主机名或 IP 地址，和挂载在主机的目录
      • -e：显示 nfs 服务器的导出列表

  • 若希望 NFS 服务在每次系统引导时自动开启，可使用以下命令：

    $ /sbin/chkconfig nfs on 

在 Ubuntu 中应该输入:
$ /sbin/chkconfig nfs-kernel-server on

`：显示 nfs 服务器的挂载信息，其常见选项有：
- -a：列出客户端主机名或 IP 地址，和挂载在主机的目录
- -e：显示 nfs 服务器的导出列表

  • 若希望 NFS 服务在每次系统引导时自动开启，可使用以下命令：

    $ /sbin/chkconfig nfs on 

在 Ubuntu 中应该输入:
$ /sbin/chkconfig nfs-kernel-server on

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