[Linux] 物理 RAM 上の固定領域に ramdisk を作る

Linux で ramdisk を作る方法はいくつかあります。root filesystem であれば initramfs、それ以外なら tmpfs を使ったり、BLK_DEV_RAM を有効にすれば /dev/ramN に ramdisk が現れるので使うことができます。ここでは、物理メモリ上の固定領域に ramdisk を作成してみることを考えます。

通常、必要なバイナリがあれば initramfs にインストールしておけば用は済みますし、後から USB や SD をマウントして使うこともできます。物理領域に依らないテンポラリデバイスとして ramdisk を使うのであれば、tmpfs や /dev/ramN が使えます。そのため、物理メモリ上の固定領域を使うのはかなり特殊な状況が考えられますが、手段として持っておくに越したことはありません。

kernel への準備

正確には ramdisk ではなく、RAM 上に MTD （Memory Technology Device) を作成します。

まず、物理メモリ上に Linux で扱わない領域を devicetree にて定義します。kernel で map しないように no-map を付与します。

reserved-memory {
        #address-cells = <2>;
        #size-cells = <2>;
        ranges;
        memory@e0000000 {
                reg = <0 0xe0000000 0 0x00100000>;
                no-map;
        };
};

物理メモリを MTD として扱うには phram ドライバを使用します。同様の実装として slram ドライバがありますが、物理アドレスを扱うには phram を選ぶ必要があります。以下の defconfig を有効にして kernel をビルドします。

CONFIG_MTD=y
CONFIG_PHRAM=y

固定領域に置くファイルシステムイメージを作成

予め固定領域にフォーマット済のファイルシステムイメージを置いておけば、そのまま kernel 起動後にマウントすることができるようになります。ここでは例として ext4 イメージを作成して u-boot でロードしておくことを考えます。

$ dd if=/dev/zero of=temp.ext4 bs=1k count=1k
$ mkfs.ext4 temp.ext4
$ sudo mount -o loop temp.ext4 /mnt
$ sudo touch /mnt/hoge
$ sudo umount /mnt
$ cp temp.ext4 /tftpboot/

kernel 起動

U-Boot にて ext4 イメージを固定領域に置き、command line にて phram に固定領域を指定して kernel を起動します。

=> tftpboot 0xe0000000 temp.ext4
=> setenv bootargs $bootargs phram.phram=fs0,0xe0000000,0x100000

正しく有効になっていれば、kernel を起動するとメッセージが表示されます。

phram: fs0 device: 0x100000 at 0xe0000000

/dev/mtdblock0 が作成されています。

# ls -al /dev/mtdblock0
brw-rw----    1 root    disk     31,   0 Jan  1  1970 /dev/mtdblock0
# cat /proc/mtd
dev:    size   erasesize  name
mtd0: 00100000 00001000 "fs0"

これをマウントすれば、先に作成した ext4 としてアクセスできるようになります。

# mount /dev/mtdblock0 /mnt
# ls /mnt
hoge

もちろん、U-Boot で予め rootfs イメージを固定位置に読み込んで command line には "root=/dev/mtdblock0" も追加しておけば、rootfs として kernel 起動時に扱うこともできます。

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