您当前的位置: 首页 > 故事

硬创邦跟hoowa学做智能路由五熟悉OpenWRT

2018-11-26 09:55:53

题记:呦呦鹿鸣,食野之苹。我有嘉宾,鼓瑟吹笙。

从本章开始,我们要更多的了解系统的特性,以及不论是智能路由还是智能家居,我们用路由器的处理器到底能做多少事情。

系统结构在上一章我们已经完成了刷机工作,这个时候系统进行了首次启动,并且格式化了它的"可写"分区。那么在设备里分区到底是怎么样进行的呢?我们首先需要知道:不同的处理器下OpenWRT分区是略微有所区别,不是所有的分区都完全相同的。在路由器的FLASH上,内核中所使用的驱动是MTD设备驱动。

MTD(Memory Technology Devices,内存技术设备)是用于访问内存类设备(ROM、FLASH)的Linux驱动子系统。它的主要目的使FLASH类设备更加容易被访问,为此它在硬件和上层提供了一个抽象的接口,使得在操作系统下我们可以像操作硬盘一样操作这个设备。仔细观察过Linux启动信息的朋友会看到这么一段话:

[ 0.690000] 5 tp-link partitions found on MTD device spi0.0

[ 0.700000] Creating 5 MTD partitions on "spi0.0":

[ 0.700000] 0x000000000000-0x000000020000 : "u-boot"

[ 0.710000] 0x000000020000-0x00000012a290 : "kernel"

[ 0.730000] 0x00000012a290-0x0000007f0000 : "rootfs"

[ 0.760000] 0x000000300000-0x0000007f0000 : "rootfs_data"

[ 0.760000] 0x0000007f0000-0x000000800000 : "art"

[ 0.770000] 0x000000020000-0x0000007f0000 : "firmware"

这些信息表示当前系统识别到的FLASH分区。我们可以用电脑中的计算器计算一下,打开计算器,选择科学型、十六进制,输入名为art的分区容量用(800000-7f0000)结果为10000(十六进制),这个时候点击十进制,系统会自动将结果转换为十进制,再除以1024结果为64(K)表示这个分区容量为64k。在openwrt的系统中现在对atheros方案实现了自动查找分区结尾。

上面的几个分区,我来说明下(分区名称、分区容量、分区作用):

"u-boot":128KB,设备初始化程序+引导程序代码本身"kernel" :1MB,存放系统内核的二进制代码,按照x86下的讲法是Raw分区,就是这里只有内核的二进制,不存在文件系统。"rootfs":6.7MB,完整的系统文件包含只读和可写"rootfs_data":4.9MB,在rootfs中的可写部分的位置"art":64KB,EEPROM分区,在Atheros的方案中这个分区保存了无线的硬件参数"firmware":7.9MB,完整的固件位置包含了除"u-boot"和"art"之外全部的内容看的晕了? 这,我马上画个简单的图给大家看看:

这个是它的分区逻辑。请不要太在意这个地方,有点晕也没关系,继续往后面看,这个地方留着后边慢慢理解。

在系统中,可以执行以下指令查看当前系统分区:

每个分区在flash中的位置是/dev/mtdblockX这样的位置,比如你想把art分区里的数据读出来看看,那么就执行:

然后执行hexdump -C /tmp/1就可以看到这个分区的内容了。

系统的文件结构好了,我们这一节将的非常重要。上一节说过系统在次启动的时候会格式化"可写分区",这在逻辑上到底是啥关系呢?

首先uboot启动了kernel完成之后,由kernel加载"ROM分区"(就是rootfs减去rootfs_data得到的那一块分区)ROM分区采用的是Linux内核支持的squashFS文件系统(一种压缩只读文件系统),加载完毕后将其挂载到/rom目录(同时也挂载为根文件系统)。系统将使用JFFS2文件系统格式化rootfs_data这部分并且将这部分挂载到/overlay目录。将/overlay透明挂载为/分区。将一部分内存挂载为/tmp目录。这个时候大家一定有一个问题:到底根文件系统是哪个?这个是OpenWRT设计的一个优点,它采用了一种叫Overlay透明挂载技术,首先将/rom挂载为/根文件,然后再用/overlay覆盖在/之上,这样,当你进行文件系统的变更,修改,所做的操作将在overlay中记录。rom是不改变的。而简单的恢复出厂设置方法,即是删除掉/overlay下所有文件。

大致上而言,系统的启动流程类似CentOS这类x86下的发行版。由于本文读者多是熟悉linux的朋友,关于系统的启动流程不做详细解释了。

基本指令OpenWRT下系统的基本指令没有使用x86下的指令包,因为那些指令包容量太大。它使用的是Busybox项目。

Busybox是一个集成了一百多个常用Linux命令和工具的软件包(OpenWRT下编译可以选择要哪些指令)。除了包含常规指令之外,Busybox还包含了grep、find、mount以及telnet、http等复杂工具。其被戏称为Linux下的瑞士军刀。

通过列表大家可以看到,在bin下大部分都是软连接,这些软连接几乎都连接到Busybox中。是的,Busybox就是以检测用户执行的是什么名称来识别用户需要啥指令。

hoowa要告诉大家,Busybox在80%的情况下与x86下的标准指令是完全相同的,有20%的情况一些指令的细节参数是不支持的。

常用来需要配置的文件夹和内容:

/etc/ 存放着系统全部的配置文件

/etc/init.d/ 存放着启动的服务脚本

/etc/config/ 存放着OpenWRT的配置文件包括网络等等

/tmp/ 临时文件之外还存放着动态的配置文件

/tmp/TZ 就是系统启动后所使用的时区参数

.....

其它还有很多,我们就不一一介绍,用到哪个时再讲。

让设备连入网络以上已经完成后,可以将电脑与设备之间那根网线可以拔掉了。

将你的外网网线插入M150开发版的WAN口(WAN口位置请参考之前章节的介绍),这时系统将通过putty面板刷下屏,信息提示已插入网线。

通过执行指令可以看到是否当前设备被分配了IP地址:

其中eth1就是WAN口,获得IP地址表示已经连接上你的网络。

从本节开始,到之后的讲解,所有的内容都要确保你的设备已经连接到网络上,确保能下载到指定的软件包。

软件包管理

在OpenWRT下使用的软件包管理技术叫做OPKG,它是一个轻量级的软件包技术,已经成为开源嵌入式的事实标准,它类似CentOS下的yum,可以实现对预编译的二进制软件下载。

输入opkg即可看到整个软件的完整帮助信息。语法格式:opkg [参数...] 子命令 [子参数...],参数有:

update 下载服务器上可用的软件包列表

upgrade <包名> 升级软件包

install <包名> 安装软件包

configure <包名> 配置某一个软件包

remove <包名> 卸载软件包

info [pkg|regexp] 显示出指定软件包的信息

系统命令远比我介绍的要多的多,而且这些命令是我们常用的。本着深入浅出的态度,大家根据自己的能力,希望学更多的童鞋可以自己详细查看下opkg的帮助文档。

这里我们举例演示下下载usbutils软件包,该软件包是现实出当前USB总线上插入了什么设备。

更新opkg的包列表,请注意,每次操作opkg下载之前都要先执行一次这个,确保包列表是同步的:

安装usbutils包,OPKG会自动给你选择所依赖的其他包关系:

这样就安装完成了,我们执行以下lsusb看USB总线现在有啥。安装后软件包会被保存在/overlay的分区中,不会丢失:

root@OpenWrt:/# lsusb

软件包内核依赖请注意,这一节希望大家能永远记住。

在opkg安装的时候,有时候会有内核模块安装,这个时候某些情况下软件包安装不上,提示内核版本不匹配,错误大概是这样:

root@OpenWrt:~# opkg install kmod-usb-storage

Installing kmod-usb-storage (3.3.8-1) to root...

Downloading

Collected errors:

* satisfy_dependencies_for: Cannot satisfy the following dependencies for kmod-usb-storage:

* kernel (= 3.3.8-1-6acd2a17c333f503dc86081b03fe73c0) * kernel (= 3.3.8-1-6acd2a17c333f503dc86081b03fe73c0) *

* opkg_install_cmd: Cannot install package kmod-usb-storage.

请注意那句kernel (=.... 那句表示内核版本不匹配,产生这个的主要原因是教学固件在网上的内核升级了,的解决办法就是重新刷固件。

在目前已有的内核模块教学固件中都已经编译为模块了,但是在本教程彻底完成之前,是有可能会重新产生内核的,因此请大家一定记住这个问题。

OPKG配置:

这里是列表出opkg的配置文件,其中句的URL地址是表示当前这台机器下载的二进制包所使用的服务地址,因为处理器指令集不一样,所以地址很丰富的。也就是说,你可以自己给自己的智能路由产品搭建一个软件包服务器。如果大家想知道有多少软件可以安装,就可以用你的浏览器直接访问那个地址,即可列表出全部的可用软件包。

关于软件包在未来的章节中,我们将会再次介绍OPKG相关的内容,我们会介绍如何自己制作OPKG软件包,以及自己搭建OPKG服务器的步骤和方法。届时,你可以更容易的移植x86下的软件到OpenWRT中,也可以选择哪些软件包是要打到固件的ROM中、哪些是要动态安装的。

本章到这里结束了,介绍的知识点不多,但是内容其实还是挺多的。关于软件包部分希望大家能多多练习,还是那句话,不怕弄坏了,坏了就重新刷。

,大家现在可以开始提问,在雷锋网(公众号:雷锋网)文章评论、公众号「宅客」:letshome、QQ群:196302618、邮箱:DIYRouter#都可以提交,问题我将会在下章的时候统一解答。需要提醒下,我并不是高手,我回答问题有三个原则:1、我会的我直接回答 2、我不太会的我看着回答 3、我不会的我瞎忽悠。所以我给的答案是否正确需要大家自行判断。

推荐阅读
图文聚焦