]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-uboot.git/blobdiff - doc/README.x86
x86: Update README to explain booting Ubuntu on Minnowmax
[karo-tx-uboot.git] / doc / README.x86
index 1cab42cc41f7386be3ec7c1b223ca72c433b5ae8..00b3ed01efcbb92fb34af8c0663764355364ece3 100644 (file)
@@ -330,6 +330,281 @@ mtrr - List and set the Memory Type Range Registers (MTRR). These are used to
         mode to use. U-Boot sets up some reasonable values but you can
         adjust then with this command.
 
+Booting Ubuntu
+--------------
+As an example of how to set up your boot flow with U-Boot, here are
+instructions for starting Ubuntu from U-Boot. These instructions have been
+tested on Minnowboard MAX with a SATA driver but are equally applicable on
+other platforms and other media. There are really only four steps and its a
+very simple script, but a more detailed explanation is provided here for
+completeness.
+
+Note: It is possible to set up U-Boot to boot automatically using syslinux.
+It could also use the grub.cfg file (/efi/ubuntu/grub.cfg) to obtain the
+GUID. If you figure these out, please post patches to this README.
+
+Firstly, you will need Ubunutu installed on an available disk. It should be
+possible to make U-Boot start a USB start-up disk but for now let's assume
+that you used another boot loader to install Ubuntu.
+
+Use the U-Boot command line to find the UUID of the partition you want to
+boot. For example our disk is SCSI device 0:
+
+=> part list scsi 0
+
+Partition Map for SCSI device 0  --   Partition Type: EFI
+
+   Part        Start LBA       End LBA         Name
+       Attributes
+       Type GUID
+       Partition GUID
+   1   0x00000800      0x001007ff      ""
+       attrs:  0x0000000000000000
+       type:   c12a7328-f81f-11d2-ba4b-00a0c93ec93b
+       guid:   9d02e8e4-4d59-408f-a9b0-fd497bc9291c
+   2   0x00100800      0x037d8fff      ""
+       attrs:  0x0000000000000000
+       type:   0fc63daf-8483-4772-8e79-3d69d8477de4
+       guid:   965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059
+   3   0x037d9000      0x03ba27ff      ""
+       attrs:  0x0000000000000000
+       type:   0657fd6d-a4ab-43c4-84e5-0933c84b4f4f
+       guid:   2c4282bd-1e82-4bcf-a5ff-51dedbf39f17
+   =>
+
+This shows that your SCSI disk has three partitions. The really long hex
+strings are called Globally Unique Identifiers (GUIDs). You can look up the
+'type' ones here [11]. On this disk the first partition is for EFI and is in
+VFAT format (DOS/Windows):
+
+   => fatls scsi 0:1
+               efi/
+
+   0 file(s), 1 dir(s)
+
+
+Partition 2 is 'Linux filesystem data' so that will be our root disk. It is
+in ext2 format:
+
+   => ext2ls scsi 0:2
+   <DIR>       4096 .
+   <DIR>       4096 ..
+   <DIR>      16384 lost+found
+   <DIR>       4096 boot
+   <DIR>      12288 etc
+   <DIR>       4096 media
+   <DIR>       4096 bin
+   <DIR>       4096 dev
+   <DIR>       4096 home
+   <DIR>       4096 lib
+   <DIR>       4096 lib64
+   <DIR>       4096 mnt
+   <DIR>       4096 opt
+   <DIR>       4096 proc
+   <DIR>       4096 root
+   <DIR>       4096 run
+   <DIR>      12288 sbin
+   <DIR>       4096 srv
+   <DIR>       4096 sys
+   <DIR>       4096 tmp
+   <DIR>       4096 usr
+   <DIR>       4096 var
+   <SYM>         33 initrd.img
+   <SYM>         30 vmlinuz
+   <DIR>       4096 cdrom
+   <SYM>         33 initrd.img.old
+   =>
+
+and if you look in the /boot directory you will see the kernel:
+
+   => ext2ls scsi 0:2 /boot
+   <DIR>       4096 .
+   <DIR>       4096 ..
+   <DIR>       4096 efi
+   <DIR>       4096 grub
+            3381262 System.map-3.13.0-32-generic
+            1162712 abi-3.13.0-32-generic
+             165611 config-3.13.0-32-generic
+             176500 memtest86+.bin
+             178176 memtest86+.elf
+             178680 memtest86+_multiboot.bin
+            5798112 vmlinuz-3.13.0-32-generic
+             165762 config-3.13.0-58-generic
+            1165129 abi-3.13.0-58-generic
+            5823136 vmlinuz-3.13.0-58-generic
+           19215259 initrd.img-3.13.0-58-generic
+            3391763 System.map-3.13.0-58-generic
+            5825048 vmlinuz-3.13.0-58-generic.efi.signed
+           28304443 initrd.img-3.13.0-32-generic
+   =>
+
+The 'vmlinuz' files contain a packaged Linux kernel. The format is a kind of
+self-extracting compressed file mixed with some 'setup' configuration data.
+Despite its size (uncompressed it is >10MB) this only includes a basic set of
+device drivers, enough to boot on most hardware types.
+
+The 'initrd' files contain a RAM disk. This is something that can be loaded
+into RAM and will appear to Linux like a disk. Ubuntu uses this to hold lots
+of drivers for whatever hardware you might have. It is loaded before the
+real root disk is accessed.
+
+The numbers after the end of each file are the version. Here it is Linux
+version 3.13. You can find the source code for this in the Linux tree with
+the tag v3.13. The '.0' allows for additional Linux releases to fix problems,
+but normally this is not needed. The '-58' is used by Ubuntu. Each time they
+release a new kernel they increment this number. New Ubuntu versions might
+include kernel patches to fix reported bugs. Stable kernels can exist for
+some years so this number can get quite high.
+
+The '.efi.signed' kernel is signed for EFI's secure boot. U-Boot has its own
+secure boot mechanism - see [12] [13] and cannot read .efi files at present.
+
+To boot Ubuntu from U-Boot the steps are as follows:
+
+1. Set up the boot arguments. Use the GUID for the partition you want to
+boot:
+
+   => setenv bootargs root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
+
+Here root= tells Linux the location of its root disk. The disk is specified
+by its GUID, using '/dev/disk/by-partuuid/', a Linux path to a 'directory'
+containing all the GUIDs Linux has found. When it starts up, there will be a
+file in that directory with this name in it. It is also possible to use a
+device name here, see later.
+
+2. Load the kernel. Since it is an ext2/4 filesystem we can do:
+
+   => ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic
+
+The address 30000000 is arbitrary, but there seem to be problems with using
+small addresses (sometimes Linux cannot find the ramdisk). This is 48MB into
+the start of RAM (which is at 0 on x86).
+
+3. Load the ramdisk (to 64MB):
+
+   => ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic
+
+4. Start up the kernel. We need to know the size of the ramdisk, but can use
+a variable for that. U-Boot sets 'filesize' to the size of the last file it
+loaded.
+
+   => zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}
+
+Type 'help zboot' if you want to see what the arguments are. U-Boot on x86 is
+quite verbose when it boots a kernel. You should see these messages from
+U-Boot:
+
+   Valid Boot Flag
+   Setup Size = 0x00004400
+   Magic signature found
+   Using boot protocol version 2.0c
+   Linux kernel version 3.13.0-58-generic (buildd@allspice) #97-Ubuntu SMP Wed Jul 8 02:56:15 UTC 2015
+   Building boot_params at 0x00090000
+   Loading bzImage at address 100000 (5805728 bytes)
+   Magic signature found
+   Initial RAM disk at linear address 0x04000000, size 19215259 bytes
+   Kernel command line: "console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro"
+
+   Starting kernel ...
+
+U-Boot prints out some bootstage timing. This is more useful if you put the
+above commands into a script since then it will be faster.
+
+   Timer summary in microseconds:
+          Mark    Elapsed  Stage
+             0          0  reset
+       241,535    241,535  board_init_r
+     2,421,611  2,180,076  id=64
+     2,421,790        179  id=65
+     2,428,215      6,425  main_loop
+    48,860,584 46,432,369  start_kernel
+
+   Accumulated time:
+                  240,329  ahci
+                1,422,704  vesa display
+
+Now the kernel actually starts:
+
+   [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuset
+   [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpu
+   [    0.000000] Initializing cgroup subsys cpuacct
+   [    0.000000] Linux version 3.13.0-58-generic (buildd@allspice) (gcc version 4.8.2 (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) ) #97-Ubuntu SMP Wed Jul 8 02:56:15 UTC 2015 (Ubuntu 3.13.0-58.97-generic 3.13.11-ckt22)
+   [    0.000000] Command line: console=ttyS0,115200 root=/dev/disk/by-partuuid/965c59ee-1822-4326-90d2-b02446050059 ro
+
+It continues for a long time. Along the way you will see it pick up your
+ramdisk:
+
+   [    0.000000] RAMDISK: [mem 0x04000000-0x05253fff]
+...
+   [    0.788540] Trying to unpack rootfs image as initramfs...
+   [    1.540111] Freeing initrd memory: 18768K (ffff880004000000 - ffff880005254000)
+...
+
+Later it actually starts using it:
+
+   Begin: Running /scripts/local-premount ... done.
+
+You should also see your boot disk turn up:
+
+   [    4.357243] scsi 1:0:0:0: Direct-Access     ATA      ADATA SP310      5.2  PQ: 0 ANSI: 5
+   [    4.366860] sd 1:0:0:0: [sda] 62533296 512-byte logical blocks: (32.0 GB/29.8 GiB)
+   [    4.375677] sd 1:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
+   [    4.381859] sd 1:0:0:0: [sda] Write Protect is off
+   [    4.387452] sd 1:0:0:0: [sda] Write cache: enabled, read cache: enabled, doesn't support DPO or FUA
+   [    4.399535]  sda: sda1 sda2 sda3
+
+Linux has found the three partitions (sda1-3). Mercifully it doesn't print out
+the GUIDs. In step 1 above we could have used:
+
+   setenv bootargs root=/dev/sda2 ro
+
+instead of the GUID. However if you add another drive to your board the
+numbering may change whereas the GUIDs will not. So if your boot partition
+becomes sdb2, it will still boot. For embedded systems where you just want to
+boot the first disk, you have that option.
+
+The last thing you will see on the console is mention of plymouth (which
+displays the Ubuntu start-up screen) and a lot of 'Starting' messages:
+
+ * Starting Mount filesystems on boot                                    [ OK ]
+
+After a pause you should see a login screen on your display and you are done.
+
+If you want to put this in a script you can use something like this:
+
+   setenv bootargs root=UUID=b2aaf743-0418-4d90-94cc-3e6108d7d968 ro
+   setenv boot zboot 03000000 0 04000000 \${filesize}
+   setenv bootcmd "ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic; ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic; run boot"
+   saveenv
+
+The \ is to tell the shell not to evaluate ${filesize} as part of the setenv
+command.
+
+You will also need to add this to your board configuration file, e.g.
+include/configs/minnowmax.h:
+
+   #define CONFIG_BOOTDELAY    2
+
+Now when you reset your board it wait a few seconds (in case you want to
+interrupt) and then should boot straight into Ubuntu.
+
+You can also bake this behaviour into your build by hard-coding the
+environment variables if you add this to minnowmax.h:
+
+#undef CONFIG_BOOTARGS
+#undef CONFIG_BOOTCOMMAND
+
+#define CONFIG_BOOTARGS                \
+       "root=/dev/sda2 ro"
+#define CONFIG_BOOTCOMMAND     \
+       "ext2load scsi 0:2 03000000 /boot/vmlinuz-3.13.0-58-generic; " \
+       "ext2load scsi 0:2 04000000 /boot/initrd.img-3.13.0-58-generic; " \
+       "run boot"
+
+#undef CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS
+#define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS "boot=zboot 03000000 0 04000000 ${filesize}"
+
+
 Development Flow
 ----------------
 These notes are for those who want to port U-Boot to a new x86 platform.
@@ -411,3 +686,6 @@ References
 [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Microcode
 [9] http://simplefirmware.org
 [10] http://www.intel.com/design/archives/processors/pro/docs/242016.htm
+[11] https://en.wikipedia.org/wiki/GUID_Partition_Table
+[12] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/chromeos_and_diy_vboot_0.pdf
+[13] http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/elce-2014.pdf