5.1. Starten des Installers auf ARM-Systemen

5.1.1. Boot-Image-Formate

Auf ARM-basierten Systemen wird in den meisten Fällen eines dieser beiden Formate für die Boot-Images verwendet: a) Standard-Linux-Kernel im zImage-Format (vmlinuz) zusammen mit einer Standard-Linux-Initial-Ramdisk (initrd.gz) oder b) Kernel im uImage-Format (uImage) zusammen mit dazu zugehöriger Initial-Ramdisk (uInitrd).

uImage/uInitrd sind Image-Formate, die für die U-Boot-Firmware ausgelegt wurden, welche auf vielen ARM-basierten Systemen eingesetzt ist. Ältere U-Boot-Versionen können nur Dateien im uImage-/uInitrd-Format booten, daher werden diese Formate oft auf älteren armel-Systemen genutzt. Neuere U-Boot-Versionen können - neben uImage/uInitrd - auch Standard-Linux-Kernel- und Ramdisk-Images booten, aber die Befehlssyntax dafür ist etwas anders als beim Booten von uImages.

Für Systeme, die einen Multiplattform-Kernel verwenden, ist zusätzlich zu Kernel- und Initial-Ramdisk-Image noch eine sogenannte Gerätebaum-Datei (auch Gerätebaum-Abbild / device-tree blob, dtb) erforderlich. Diese ist spezifisch für jedes unterstützte System und enthält eine Beschreibung der jeweiligen Hardware. Das dtb sollte eigentlich auf dem Gerät von der Firmware bereitgestellt werden, aber in der Praxis muss oft ein neueres geladen werden.

5.1.2. Console configuration

The netboot tarball (Abschnitt 5.1.3.2, „Pre-built netboot tarball“), and the installer SD-card images (Abschnitt 5.1.5, „Verwenden von vorbereiteten (pre-built) SD-Karten-Images mit dem Installer“) use the (platform-specific) default console that is defined by U-Boot in the console variable. In most cases that is a serial console, so on those platforms you by default need a serial console cable to use the installer.

On platforms which also support a video console, you can modify the U-Boot console variable accordingly if you would like the installer to start on the video console.

5.1.3. Booten per TFTP

Um per Netzwerk booten zu können, benötigen sie eine Netzwerkverbindung sowie einen TFTP-Netzwerk-Boot-Server (und unter Umständen auch einen DHCP-, RARP- oder BOOTP-Server zur automatischen Netzwerkkonfiguration).

Die server-seitige Einrichtung zur Unterstützung vom Booten über Netzwerk ist im Abschnitt 4.3, „Dateien vorbereiten für TFTP-Netzwerk-Boot“ beschrieben.

5.1.3.1. TFTP-Boot in U-Boot

Das Booten von Systemen über das Netzwerk mittels der U-Boot-Firmware erfordert drei Schritte: a) Konfigurieren des Netzwerks, b) Laden der Images (Kernel/Initial-Ramdisk/dtb) in den Speicher und c) das eigentliche Ausführen des vorher geladenen Codes.

Als erstes müssen Sie das Netzwerk konfigurieren, entweder automatisch über DHCP, indem Sie dies ausführen:

setenv autoload no
dhcp

oder manuell, indem Sie verschiedene Umgebungsvariablen setzen:

setenv ipaddr <ip-adresse des clients>
setenv netmask <netmask>
setenv serverip <ip-adresse des tftp-servers>
setenv dnsip <ip-adresse des nameservers>
setenv gatewayip <ip-adresse des standard-gateways>

Falls Sie möchten, können Sie diese Einstellungen auch fest einrichten mit:

saveenv

Danach müssen Sie die Images (Kernel/Initial-Ramdisk/dtb) in den Speicher laden. Dies wird mit dem tftpboot-Befehl erledigt, der zusammen mit der Adresse, an der das Image im Speicher abgelegt werden soll, angegeben werden muss. Unglücklicherweise kann die Lücke im Speicher von System zu System variieren, daher gibt es keine grundsätzliche Regel, welche Adresse hierfür verwendet werden muss.

Auf einigen Systemen legt U-Boot einige Umgebungsvariablen mit passenden Ladeadressen an: kernel_addr_r, ramdisk_addr_r und fdt_addr_r. Sie können überprüfen, ob diese definiert sind, indem Sie dies ausführen:

printenv kernel_addr_r ramdisk_addr_r fdt_addr_r

Falls sie nicht definiert sind, müssen Sie die Dokumentation des Systems konsultieren bezüglich näherer Angaben zu passenden Werten und diese händisch setzen. Für Systeme, die auf Allwinner SunXi-SoCs (z.B. dem Allwinner A10, Architekturname sun4i oder dem Allwinner A20, Architekturname sun7i) basieren, können Sie z.B. folgende Werte nutzen:

setenv kernel_addr_r 0x46000000
setenv fdt_addr_r 0x47000000
setenv ramdisk_addr_r 0x48000000

Sind die Ladeadressen bereits definiert, können Sie die Images von dem vorher definierten TFTP-Server in den Speicher laden mit:

tftpboot ${kernel_addr_r} <dateiname des kernel-images>
tftpboot ${fdt_addr_r} <dateiname des dtb>
tftpboot ${ramdisk_addr_r} <dateiname des initial-ramdisk-images>

Der dritte Schritt ist das Setzen der Kernel-Befehlszeile und das eigentliche Ausführen des geladenen Codes. U-Boot übergibt den Inhalt der Umgebungsvariable bootargs als Befehlszeile an den Kernel; also können alle Parameter für den Kernel und den Installer - wie z.B. die Konsolen-Gerätedatei (lesen Sie dazu Abschnitt 5.3.1, „Boot-Konsole“) oder eventuelle Voreinstellungsoptionen (Näheres in Abschnitt 5.3.2, „Debian-Installer-Parameter“ und Anhang B, Automatisieren der Installation mittels Voreinstellung) - mit einem Befehl wie dem folgenden gesetzt werden:

setenv bootargs console=ttyS0,115200 rootwait panic=10

Der exakte Befehl zur Ausführung des vorher geladenen Codes hängt vom verwendeten Image-Format ab. Bei uImage/uInitrd lautet der Befehl:

bootm ${kernel_addr_r} ${ramdisk_addr_r} ${fdt_addr_r}

Bei nativen Linux-Image ist es:

bootz ${kernel_addr_r} ${ramdisk_addr_r}:${filesize} ${fdt_addr_r}

Beachten Sie: wenn Sie Standard-Linux-Images booten, ist es wichtig, dass das Initial-Ramdisk-Image nach dem Kernel und der DTB geladen wird, da U-Boot die filesize-Variable (Dateigröße) auf die Größe der letzten geladenen Datei setzt und der bootz-Befehl benötigt die Größe des Ramdisk-Images, um korrekt zu arbeiten. Beim Booten eines plattformspezifischen Kernels, also eines Kernels ohne Gerätebaum-Abbild (DTB), lassen Sie den ${fdt_addr_r}-Parameter einfach weg.

5.1.3.2. Pre-built netboot tarball

Debian provides a pre-built tarball ( .../images/netboot/netboot.tar.gz ) that can simply be unpacked on your tftp server and contains all files necessary for netbooting. It also includes a boot script that automates all steps to load the installer. Modern U-Boot versions contain a tftp autoboot feature that becomes active if there is no bootable local storage device (MMC/SD, USB, IDE/SATA/SCSI) and then loads this boot script from the tftp server. Prerequisite for using this feature is that you have a dhcp server in your network which provides the client with the address of the tftp server.

If you would like to trigger the tftp autoboot feature from the U-Boot commandline, you can use the follwing command:

run bootcmd_dhcp

To manually load the bootscript provided by the tarball, you can alternatively issue the following commands at the U-Boot prompt:

setenv autoload no
dhcp
tftpboot ${scriptaddr} /debian-installer/armhf/tftpboot.scr
source ${scriptaddr}

5.1.4. Booten von USB-Stick in U-Boot

Viele moderne Versionen von U-Boot haben USB-Unterstützung und erlauben das Booten von USB-Massenspeicher-Geräten wie z.B. USB-Sticks. Unglücklicherweise können sich die genauen Schritte, die dazu nötig sind, von Gerät zu Gerät ein wenig unterscheiden.

In U-Boot v2014.10 wurde das grundlegende Handling für eine Kommandozeile sowie ein Rahmenwerk für automatisches Booten (autoboot) eingeführt. Dies erlaubt die Erzeugung generischer Boot-Images, die auf jedem System funktionieren, das dieses Rahmenwerk implementiert hat. Der debian-installer unterstützt die Installation von USB-Stick auf solchen Systemen, aber leider haben noch nicht alle Plattformen dieses Rahmenwerk übernommen.

Um einen boot-fähigen USB-Stick zur Installation von Debian zu erstellen, entpacken Sie das hd-media-Tarball-Archiv (Näheres in Abschnitt 4.2.1, „Wo Sie die Installations-Images finden“) auf einen USB-Stick, der mit einem Dateisystem formatiert ist, welches von der U-Boot-Version auf Ihrem Gerät unterstützt wird. Bei neueren U-Boot-Versionen sollten FAT16, FAT32, ext2, ext3 und ext4 normalerweise funktionieren. Kopieren Sie dann auch die ISO-Image-Datei der ersten Debian-Installations-CD oder -DVD auf den Stick.

Das autoboot-Rahmenwerk in modernen U-Boot-Versionen funktioniert ähnlich wie die Optionen für die Bootreihenfolge in einem PC-Bios, d.h. auf verschiedenen möglichen Boot-Geräten wird der Reihe nach nach einem gültigen Boot-Image gesucht und das erste gefundene wird gestartet. Wenn kein Betriebssystem installiert ist, sollte das Starten des Systems mit eingestecktem USB-Stick den Installer booten. Sie können den USB-Boot-Prozess auch zu jeder Zeit vom U-Boot-Prompt aus anstoßen, indem Sie den run bootcmd_usb0-Befehl ausführen.

Ein Problem, das beim Booten von einem USB-Stick bei Nutzung der seriellen Konsole auftreten könnte, ist eine nicht passende Konsolenbaudrate. Wenn die console-Variable in U-Boot definiert ist, wird das Boot-Skript des debian-installer diese automatisch an den Kernel weiterleiten, um das primäre Konsolengerät und - falls anwendbar - die Baudrate einzustellen. Unglücklicherweise variiert die Handhabung der console-Variable von Plattform zu Plattform - auf einigen Plattformen enthält die console-Variable die Baurate (wie in console=ttyS0,115200), auf anderen hingegen lediglich den Gerätenamen (z.B. console=ttyS0). In letzterem Fall kann es zu einer verstümmelten Konsolenausgabe kommen, wenn die Standard-Baudrate bei U-Boot und dem Kernel nicht übereinstimmt. Moderne U-Boot-Versionen verwenden oft eine Geschwindigkeit von 115200 Baud, während beim Kernel noch der alte traditionelle Wert von 9600 Baud voreingestellt ist. Falls dies passiert, sollten Sie die console-Variable händisch setzen, so dass Sie die korrekte Baudrate für Ihr System enthält, und dann den Installer mit run bootcmd_usb0 starten.

5.1.5. Verwenden von vorbereiteten (pre-built) SD-Karten-Images mit dem Installer

Für eine Reihe von Systemen bietet Debian SD-Karten-Images an, die sowohl U-Boot wie auch den debian-installer enthalten. Diese Images gibt es in zwei Varianten - eine für das Herunterladen der Software-Pakete über das Netzwerk (verfügbar unter .../images/netboot/SD-card-images/ ) und die andere für Offline-Installationen ohne Internet-Verbindung, die stattdessen eine Debian-CD/DVD verwenden (unter .../images/hd-media/SD-card-images/ verfügbar). Um Speicherplatz und Bandbreite zu sparen, bestehen die Images aus zwei Teilen - einem System-abhängigen Teil namens firmware.<system-typ>.img.gz und einem System-unabhängigen Teil namens partition.img.gz.

Um auf einem Linux-System aus diesen beiden Teilen ein vollständiges Image zu erzeugen, können Sie zcat wie folgt verwenden:

zcat firmware.<system-typ>.img.gz partition.img.gz > complete_image.img

Auf Windows-Systemen müssen Sie die beiden Teile zunächst separat dekomprimieren, was zum Beispiel mit 7-Zip erledigt werden kann, und dann durch Eingabe des folgenden Befehls in einem cmd.exe-Fenster wieder zusammenfügen:

copy /b firmware.<system-typ>.img + partition.img complete_image.img

Schreiben Sie das erzeugte Image auf eine SD-Karte, indem Sie z.B. auf einem Linux-System folgenden Befehl nutzen:

cat complete_image.img > /dev/SD_KARTEN_GERÄT

Nachdem Sie die SD-Karte in das Zielsystem eingesteckt und dieses eingeschaltet haben, wird der Installer von der SD-Karte geladen. Falls Sie die hd-media-Variante für eine Installation ohne Internet-Verbindung verwenden, müssen Sie dem Installer über ein separates Medium Zugriff auf die erste Debian-CD/DVD ermöglichen; dies kann z.B. über ein CD/DVD-ISO-Image auf einem USB-Stick geschehen.

Wenn Sie im Installer den Schritt für die Partionierung erreichen (lesen Sie dazu Abschnitt 6.3.3, „Partitionierung und Auswahl der Einbindungspunkte im Dateisystem“), können Sie jegliche Partitionen auf der SD-Karte löschen oder ersetzen. Sobald der Installer einmal gestartet ist, läuft er komplett im Arbeitsspeicher des Systems und benötigt keinen Zugriff auf die SD-Karte mehr. Daher können Sie die vollständige SD-Karte zur Installation von Debian benutzen. Der einfachste Weg, ein passendes Partitions-Layout auf der SD-Karte zu erstellen, ist die Nutzung der Geführten Partitionierung (Näheres hierzu in Abschnitt 6.3.3.2, „Geführte Partitionierung“).