嵌入式uClinux应用程序的NFS开发

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 在目标机上可以运行uClinux了,接着就需要开发完成特定任务的应用程序了。由于嵌入式uClinux的特殊开发环境(主机——目标机),其应用程序的开发模式也有多种。

一种是在主机上编写程序,然后编译、连接、调试,成功后将程序和内核一同编译并下载到目标板。这种模式中不利于开发的问题有:主机和目标机的运行环境(如指令集,函数库等)不同。另一种是通过网线或串口线将目标机和主机连起来,直接在目标机上开发调试。这种模式使用NFS将主机的特定目录mount到目标机上,对主机的操作就是对目标机的操作。采用 NFS模式可以方便应用程序的开发,减少映像文件的下载次数和对flash的烧写次数。这对于缩短开发周期,提高开发效率,加快产品的上市时间相当重要。

  1 NFS的简要介绍

NFS是Network File System(网络文件系统)的缩写,最初是由Sun公司开发出来的分布式文件系统。提供NFS服务的一方是NFS Server(远程主机),使用NFS服务的一方是NFS Client(客户机)。利用它,客户机可以将远程主机提供的共享目录挂载到自己的目录上,在本地的操作如同对远程主机的操作。

NFS有自己的协议与端口号(2049),它本身并没有提供传输资料的协议,但是NFS却能通过网络进行资料的共享。这是因为在资料传送或者其它相关数据交互的时候,NFS用远程过程调用(Remote Procedure Call, RPC)的传输协议。RPC服务portmap负责管理服务与相关端口映射的工作。因此,使用NFS服务必须先激活RPC服务portmap,在主机和目标机上都要实现RPC服务,才可以使用NFS。

使用NFS Server还需要激活至少两个系统守护进程:rpc.nfsd用于管理Client使用主机共享目录的权限,包含对Client的IP的判别; rpc.mountd用于管理NFS的文件系统。当Client通过rpc.nfsd后,在使用NFS Server提供的文件前,还必须取得使用权限的认证。rpc.nfsd及rpc.mountd的系统服务是由nfs-utils提供的。

  2配置主机和目标机的NFS服务

嵌入式系统的开发是基于主机/目标机,在主机上要安装目标机的交叉编译工具。需要在主机上编译出可以在目标机上运行的可执行文件。该可执行文件通常需要下在到目标机上才可以运行,而利用NFS可以不用下载即可运行。下面以主机RedHat9.0+PC,IP为192.168.111.8;目标机 uCLinux(内核为linux.2.4.x)+S3C44B0,IP为192.168.111.1的环境讲解使用NFS需要的配置。

  2.1主机上的配置

NFS服务需要内核(Kernel)支持,因此,内核版本最好高于2.2.x。如果重新编译内核,一定要选择支持NFS。主机上的配置均以root用户进行。

2.1.1确认是否安装了NFS服务

NFS服务一般在RedHat9.0安装时就默认安装的。检查是否安装了nfs的方法是:
(1)查看/etc/rc.d/init.d目录下是否有nfs和nfslock文件,如果有说明主机已经安装了nfs服务。(#ls /etc/rc.d/init.d/)
(2)#rpm -qa| grep -i nfs,出现redhat-config-nfs-1.0.4-5,
nfs-utils-1.0.1-2.9这表示安装了NFS。如果没有安装,安装过程如下:
#mount /dev/cdrom /mnt/cdrom(挂载光盘)
#cd /mnt/cdrom/RedHat/RPMS
#rpm -ivh nfs-utils-1.0.1-2.9.i386.rpm rpm2.1.2检查RPC程序是否已经启动

#rpcinfo –p,检查系统RPC运行状况,若出现
100000 2 tcp 111 portmapper
100000 2 udp 111 portmapper 表示已经启动RPC程序。

2.1.3启动主机上的NFS服务,并关闭防火墙

NFS服务一般不会在开机时自动启用。启动该服务:
(1)#ntsysv,选中nfs,nfslock和portmap;或者#setup,选择System services里的nfs,nfslock和portmap。
(2)启用portmap服务,# /etc/rc.d/init.d/portmap start。也可以#service nfs start 和#service portmap start启动服务。激活portmap后,就会出现一个端口号为111的rpc服务。至于nfs则会激活至少两个以上的系统守护进程,然后就开始监听 Client的请求,用#cat /var/log/messages可以看到以上操作是否成功。
由于防火墙会关闭NFS服务(2049端口号)的对外服务,所以必须关闭防火墙。在RedHat9.0上运行setup,选择Firewall configuration,选中No firewall。然后到上一层菜单选择System services,去掉ipchains 和iptables 两项服务。

2.1.4设置共享目录

在文件/etc/exports中设定允许被访问的共享目录以及访问的权限。该文件的格式:/共享目录 主机名称或IP(权限参数)。修改此文件添加共享目录(该目录要存在),/home/pub *() //允许所有主机访问此目录,权限为rw.
/home/nfs 192.168.111.8(rw) //允许IP为192.168.111.8的主机访问此目录。权限为读写。
权限参数设定为:
rw:读写权限 ro:只读权限
no_root_squash:如果是root使用共享目录,对于此目录,他就具有root的权限
root_squash:如果是root使用共享目录,那么他的权限将被压缩为匿名者(nobody)
all_squash:不论NFS的使用者身份如何,他都会被压缩成为匿名使用者(nobody)
anonuid:前面的匿名使用者的UID设定值,通常为nobody;也可自行设定UID的值。(这个UID必需要存在于/etc/passwd中)
anongid:同anonuid,但是变成groupID就是了
sync:资料同步写入到内存与硬盘中
async:资料会先暂存于内存当中,而不会直接写入硬盘

       2.1.5使/etc/exports文件生效,导出共享目录

修改了/etc/exports文件后,不需要重新激活nfs,只需要重扫描/etc/exports的文件,将设定重新加载即可,所使用的命令格式为#exportfs [-aruv]。其参数说明:
-a 全部挂载(或卸载) /etc/exports 文件中的设定
-r重新挂载/etc/exports里的设定,此外也更新/etc/exports及/var/lib/nfs/xtab
-u 卸载所挂目录
-v将共享的目录的情况显示到屏幕上
这里,输入#exportfs –rv,会将/etc/exports中所设置的共享目录输出。
exporting 192.168.111.8:/home/nfs
exporting *:/home/pub
reexporting 192.168.111.8:/home/nfs to kernel
每次修改了/etc/exports文件后都需要运行一次该命令。

2.1.6检查主机配置是否正确

(1)检验所共享的目录内容,可以查看/var/lib/nfs/xtab这个文件:
# cat /var/lib/nfs/xtab 显示共享出去的目录信息。也可以用#showmount–e 192.168.111.1显示主机上的共享目录.
(2)观察NFS激活的端口号,# netstat –utln显示内容中有
udp 0 0 0.0.0.0:2049 0.0.0.0:*
这里2049是nfs服务所开启的端口,其它的端口是RPC Server其它程序随机产生的,每次restart nfs都会得到不一样的端口号。
(3)mount自己提供的共享目录。#mount –t nfs 192.168.111.1:/home/pub /mnt/nfs,将主机/home/pub挂载到/mnt/nfs目录下。如果 mount成功,表示主机配置正确。#cd /mnt/nfs,#ls 看见的内容就是/home/pub下的内容。

2.1.7卸载共享目录,停止NFS服务

卸载共享目录#umount /mnt/nfs(#umount /home/nfs)
停止(启动)portmap服务 # /etc/rc.d/init.d/portmap stop(restart)
停止(启动)nfs服务 #/etc/rc.d/init.d/nfs stop(restart)

  2.2目标机上的配置

目标机为内核为ARM7TDMI的S3C44BO板,运行uClinux操作系统。在目标机端使用NFS挂载主机上的共享目录,需要配置内核和相应的用户程序(make menuconfig)。

        2.2.1配置内核

Networking options --> (缺省) //开启网络功能
Network device support --> (缺省)
File systems ->Network File Systems——〉 //支持NFS文件系统
<*> NFS file system support
# Provide NFSv3 client support

2.2.2用户程序配置

Network Applications -->
# portmap
BusyBox -->
# mount(mount nfs support)(mount/unmount 命令有两个地方可以选择,Filesystem Applications 或BusyBox。这里推荐选择BusyBox。
配置完毕后,将编译生成的映像文件image.rom下载到目标机上flash中。

        3 基于NFS的应用程序开发


3.1在主机上编译程序,并生成在目标机上运行的程序

在主机/home/pub下编辑hi.c,其内容:
#include
main(){printf(“hi! Good!n”);}
交叉编译hi.c,#arm-elf-gcc –Wall –Wl,-elf2flt –o hi hi.c生成flt格式的可执行文件hi。修改hi的权限#chmod 711 hi。该文件可以直接下载到目标机上运行,这里利用NFS看其执行情况。

3.2目标机利用NFS挂载主机并进行调试

用串口线将主机的COM1和目标机的COM0连接起来,同时接上网线。在主机上打开minicom(设置参数:57600 8N1,无流控)用于同目标机通讯。目标机上电或者复位,开始启动uClinux,显示信息成功后进入sh。

在目标机上建立/var/nfs用于挂载主机上的目录(这里采用的是romfs只读文件系统,/var使用的是RAM disk驱动的ext2文件系统。所以仅/var可以用于读写,其它目录只可以读)# mkdir /var/nfs
启动目标机上portmap服务 # portmap &
挂载主机上的共享目录#mount -t nfs 192.168.111.1:/home/pub /var/nfs
#ls /var/nfs可以看到主机上/home/pub的文件。此时,可以运行该目录下的可执行程序hi,#./hi(注意要加“./”)出现hi! Good!。程序正常运行,将其编译到内核里。将hi拷贝到uClinux源码包的/romfs/bin下编译,生成的image.rom可以下载到 flash。在板子上的/bin下就有hi程序了,并且可以直接执行hi。

卸载使用umount # umount /var/nfs。如果让目标机启动时自动运行portmap服务,可以修改rc文件(uClinux源码中),在最后加入/bin/portmap&,mkdir /var/nfs。

  4 小结

使用NFS开发模式,关键在于对主机和目标机的配置。如果配置不当,就会mount失败。以下是值得注意的地方:
mount成功,可是运行程序. /hi时报告错误:Permission denied.即主机拒绝操作。需要修改主机上程序的权限chmod 777 /home/pub/hi。然后在目标机端运行./hi即可。
主机上设置时候一定要关闭防火墙,不然目标机mount的时候没有响应。
目标机上一定要先开启portmap服务。
主机和板子的IP在同一个网段。
如果要运行大的应用程序,在Mount的时候最好加上:
-o rsize=1024,wsize=1024,timeo=15的参数,否则多半会得到server not responsing的提示信息。

 

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