[Firefly-RK3399] TFTP/NFS网络启动内核与Buildroot文件系统

网络启动，是用 TFTP 在服务器下载内核、dtb 文件到目标机的内存中，同时可以用 NFS 挂载网络根文件系统到目标机上，实现目标机的无盘启动。

准备工作：

Firefly-RK3399 板卡；
路由器、网线；
安装有 NFS 和 TFTP 的服务器；
一份制作好的根文件系统。

注：示例中使用的是 Ubuntu 系统的 PC 机作为服务器，通过路由器和网线实现与设备的连接。

1 服务器部署

1、在服务器上部署 TFTP 服务：

参考我博客这篇文章：Linux工具篇 | Ubuntu搭建TFTP服务器

假设 TFTP 目录是 /tftpboot 。

2、在服务器上部署 NFS 服务：

参考我博客这篇文章：Linux工具篇 | Ubuntu搭建NFS服务器

然后将制作好的根文件系统复制到网络文件系统目录中，假设网络文件系统目录是 /nfs/rootfs 。

2 内核的配置

内核网址：FireflyTeam/kernel: BSP kernel source (github.com)
当前内核 git-commit：3710f06d1cc4e0a35d686d0806c42f0409084cdd

如果要做到挂载网络根文件系统，需要在内核中做相关配置，并在 dts 中修改相关挂载根文件系统的配置。

首先进行内核配置，在内核目录中执行 make menuconfig，选择相关配置：

[*] Networking support  --->
         Networking options  --->
                [*]   IP: kernel level autoconfiguration
                [*]     IP: DHCP support
                [*]     IP: BOOTP support
                [*]     IP: RARP support

File systems  --->
        [*] Network File Systems  --->
                [*]   Root file system on NFS

注意：配置完成后要覆盖原来的config文件！否则编译的时候还是使用原来的config文件。

修改 rk3399-linux.dtsi 配置，在 dts 文件中修改 chosen 节点下的 bootargs 参数，选择使用 NFS 挂载远程根文件系统，内容如下。

源内容：

chosen {
        bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0xff1a0000 swiotlb=1 console=ttyFIQ0 ro root=PARTLABEL=rootfs rootfstype=ext4 rootwait overlayroot=device:dev=PARTLABEL=userdata,fstype=ext4,mkfs=1 coherent_pool=1m systemd.gpt_auto=0 cgroup_enable=memory swapaccount=1";
    };

修改后：

chosen {
        bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0xff1a0000 swiotlb=1 console=ttyFIQ0 rw root=/dev/nfs rootfstype=ext4 rootwait overlayroot=device:dev=PARTLABEL=userdata,fstype=ext4,mkfs=1 coherent_pool=1m systemd.gpt_auto=0 cgroup_enable=memory swapaccount=1";
    };

编译内核：

make ARCH=arm64 rk3399-firefly.img -j12

编译完成后，将编译好的内核文件 boot.img 和 rk3399-firefly.dtb 文件复制到 /tftpboot 目录中：

cp boot.img /tftpboot
cp arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-firefly.dtb /tftpboot

详细说明可以参考内核目录中的 kernel/Documentation/filesystems/nfs/nfsroot.txt

3 U-Boot设置

请先确保目标机网线已插入，接入到服务器的局域网内。

目标机启动进入 U-Boot 命令行模式，设置以下参数：

#设置目标机 IP 地址
=> setenv ipaddr 192.168.31.101     
#设置 serverip 为服务器 IP 地址
=> setenv serverip 192.168.31.106   

#设置从 TFTP 下载内核和 dtb 文件到相应地址，用户请根据自己实际的目标机修改相应地址
=> setenv bootcmd tftpboot 0x0027f800 boot.img \; tftpboot 0x08300000 rk3399-firefly.dtb \; bootm 0x0027f800 - 0x08300000

#设置挂载网络根文件系统，IP 参数依次为：目标机 IP:服务器 IP:网关:网络掩码:设备名:off，可以更简单的设置 ip=dhcp，通过 DHXP 自动分配 IP
=> setenv bootargs root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.31.106:/nfs/rootfs,v3 ip=192.168.31.101:192.168.31.106:192.168.31.1:255.255.255.0::eth0:off

#启动目标机
=> boot
ethernet@fe300000 Waiting for PHY auto negotiation to complete. done
Speed: 100, full duplex
Using ethernet@fe300000 device
TFTP from server 192.168.31.106; our IP address is 192.168.31.101
Filename 'boot.img'.
Load address: 0x27f800
Loading: #################################################################
         #################################################################
         #################################################################
         #################################################################
         #################################################################
         ##################################################
         475.6 KiB/s
done
Bytes transferred = 20072448 (1324800 hex)
Speed: 100, full duplex
Using ethernet@fe300000 device
TFTP from server 192.168.31.106; our IP address is 192.168.31.101
Filename 'rk3399-firefly.dtb'.
Load address: 0x8300000
Loading: #######
         645.5 KiB/s
done
Bytes transferred = 97212 (17bbc hex)
## Booting Android Image at 0x0027f800 ...
Kernel load addr 0x00280000 size 19377 KiB
## Flattened Device Tree blob at 08300000
   Booting using the fdt blob at 0x8300000
   XIP Kernel Image ... OK
   Loading Device Tree to 0000000073edc000, end 0000000073ef6bbb ... OK
Adding bank: 0x00200000 - 0x08400000 (size: 0x08200000)
Adding bank: 0x0a200000 - 0x80000000 (size: 0x75e00000)
Total: 912260.463 ms

Starting kernel ...

...

在开机内核日志中可见：

[   12.146297] VFS: Mounted root (nfs filesystem) on device 0:16.

说明已经挂载上了网络根文件系统。

注意事项

确保 TFTP 服务器、NFS 服务器可用;
确保目标机先插入网线后在开机，且和服务器在同一局域网内，如果是直连目标机和服务器，请使用交叉网线;
内核配置中，Root file system on NFS 依赖于 IP: kernel level autoconfiguration 选项，请先选择 IP: kernel level autoconfiguration，之后才可以找到 Root file system on NFS 选项;
在 U-Boot 命令行中，请确认 boot.img 烧录地址和 dtb 文件烧录地址。（提示：boot.img 的文件结构中，开头有2k的头文件，然后才是 kernel。所以在 TFTP 下载内核到目标机时，要下载到对应 kernel 地址减去0x0800的地址上）;
在设置挂载远程根文件系统时，nfsroot=192.168.31.106:/nfs/rootfs,v3 中的 v3 代表 NFS 版本信息，请添加上以避免出现挂载不成功的问题。