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Documentation update (mainly introduction)
[novaboot.git] / README.md
1 # NAME
2
3 novaboot - A tool for booting various operating systems on various hardware or in qemu
4
5 # SYNOPSIS
6
7 __novaboot__ --help
8
9 __novaboot__ \[option\]... \[--\] script...
10
11 __./script__ \[option\]...
12
13 # DESCRIPTION
14
15 This program makes booting of an operating system (e.g. NOVA or Linux)
16 as simple as running a local program. It facilitates booting on local
17 or remote hosts or in emulators such as qemu. Novaboot operation is
18 controlled by command line options and by a so called novaboot script,
19 which can be thought as a generalization of bootloader configuration
20 files. Based on this input, novaboot setups everything for the target
21 host to boot the desired configuration, i.e. it generates the
22 bootloader configuration file in the proper format, deploy the
23 binaries and other needed files to required locations, perhaps on a
24 remote boot server and reset the target host. Finally, target host's
25 serial output is redirected to standard output if that is possible.
26
27 Typical way of using novaboot is to make the novaboot script
28 executable and set its first line to _\#!/usr/bin/env novaboot_. Then,
29 booting a particular OS configuration becomes the same as executing a
30 local program - the novaboot script.
31
32 For example, with `novaboot` you can:
33
34 1. Run an OS in Qemu. This is the default action when no other action is
35 specified by command line switches. Thus running `novaboot ./script`
36 (or `./script` as described above) will run Qemu and make it boot the
37 configuration specified in the `script`.
38 2. Create a bootloader configuration file (currently supported
39 bootloaders are GRUB, GRUB2, Pulsar and U-Boot) and copy it with all
40 other files needed for booting to a remote boot server.
41
42         ./script --server=192.168.1.1:/tftp --iprelay=192.168.1.2
43
44     This command copies files to the TFTP server and uses
45     TCP/IP-controlled relay to reset the target host and receive its
46     serial output.
47
48 3. Run DHCP and TFTP server on developer's machine to PXE-boot the target
49 host from it. E.g.
50
51         ./script --dhcp-tftp
52
53     When a PXE-bootable machine is connected via Ethernet to developer's
54     machine, it will boot the configuration described in _script_.
55
56 4. Create bootable ISO images. E.g.
57
58         novaboot --iso -- script1 script2
59
60     The created ISO image will have GRUB bootloader installed on it and
61     the boot menu will allow selecting between _script1_ and _script2_
62     configurations.
63
64 Note that the options needed for a specific target can be stored in a
65 ["CONFIGURATION FILE"](#configuration-file). Then it is sufficient to use only the __\-t__
66 option to specify the name of the target.
67
68 # PHASES AND OPTIONS
69
70 Novaboot performs its work in several phases. Each phase can be
71 influenced by several options, certain phases can be skipped. The list
72 of phases (in the execution order) and the corresponding options
73 follow.
74
75 ## Configuration reading phase
76
77 After starting, novaboot reads configuration files. By default, it
78 searches for files named `.novaboot` starting from the directory of
79 the novaboot script (or working directory, see bellow) and continuing
80 upwards up to the root directory. The configuration files are read in
81 order from the root directory downwards with latter files overriding
82 settings from the former ones.
83
84 In certain cases, the location of the novaboot script cannot be
85 determined in this early phase. This happens either when the script is
86 read from the standard input or when novaboot is invoked explicitly
87 and options precede the script name, as in the example ["4."](#4) above.
88 In this case the current working directory is used as a starting point
89 for configuration file search.
90
91 - \-c, --config=_filename_
92
93     Use the specified configuration file instead of the default one(s).
94
95 ## Command line processing phase
96
97 - \--dump-config
98
99     Dump the current configuration to stdout end exits. Useful as an
100     initial template for a configuration file.
101
102 - \-h, --help
103
104     Print short (__\-h__) or long (__\--help__) help.
105
106 - \-t, --target=_target_
107
108     This option serves as a user configurable shortcut for other novaboot
109     options. The effect of this option is the same as the options stored
110     in the `%targets` configuration variable under key _target_. See
111     also ["CONFIGURATION FILE"](#configuration-file).
112
113 ## Script preprocessing phase
114
115 This phases allows to modify the parsed novaboot script before it is
116 used in the later phases.
117
118 - \-a, --append=_parameters_
119
120     Append a string to the first `load` line in the novaboot script. This
121     can be used to append parameters to the kernel's or root task's
122     command line. Can appear multiple times.
123
124 - \-b, --bender
125
126     Use `bender` chainloader. Bender scans the PCI bus for PCI serial
127     ports and stores the information about them in the BIOS data area for
128     use by the kernel.
129
130 - \--chainloader=_chainloader_
131
132     Chainloader that is loaded before the kernel and other files specified
133     in the novaboot script. E.g. 'bin/boot/bender promisc'.
134
135 - \--dump
136
137     Print the modules to boot and their parameters after this phase
138     finishes. Then exit. This is useful for seeing the effect of other
139     options in this section.
140
141 - \-k, --kernel=`file`
142
143     Replace the first word on the first `load` line in the novaboot
144     script with `file`.
145
146 - \--scriptmod=_perl expression_
147
148     When novaboot script is read, _perl expression_ is executed for every
149     line (in $\_ variable). For example, `novaboot
150     --scriptmod=s/sigma0/omega6/g` replaces every occurrence of _sigma0_
151     in the script with _omega6_.
152
153     When this option is present, it overrides _$script\_modifier_ variable
154     from the configuration file, which has the same effect. If this option
155     is given multiple times all expressions are evaluated in the command
156     line order.
157
158 ## File generation phase
159
160 In this phase, files needed for booting are generated in a so called
161 _build directory_ (see ["--build-dir"](#build-dir)). In most cases configuration
162 for a bootloader is generated automatically by novaboot. It is also
163 possible to generate other files using _heredoc_ or _"<"_ syntax in
164 novaboot scripts. Finally, binaries can be generated in this phases by
165 running `scons` or `make`.
166
167 - \--build-dir=_directory_
168
169     Overrides the default build directory location.
170
171     The default build directory location is determined as follows: If the
172     configuration file defines the `$builddir` variable, its value is
173     used. Otherwise, it is the directory that contains the first processed
174     novaboot script.
175
176     See also ["BUILDDIR"](#builddir) variable.
177
178 - \-g, --grub\[=_filename_\]
179
180     Generates grub bootloader menu file. If the _filename_ is not
181     specified, `menu.lst` is used. The _filename_ is relative to the
182     build directory (see __\--build-dir__).
183
184 - \--grub-preamble=_prefix_
185
186     Specifies the _preable_ that is at the beginning of the generated
187     GRUB or GRUB2 config files. This is useful for specifying GRUB's
188     timeout.
189
190 - \--grub-prefix=_prefix_
191
192     Specifies _prefix_ that is put in front of every file name in GRUB's
193     `menu.lst`. The default value is the absolute path to the build directory.
194
195     If the _prefix_ contains string $NAME, it will be replaced with the
196     name of the novaboot script (see also __\--name__).
197
198 - \--grub2\[=_filename_\]
199
200     Generate GRUB2 menuentry in _filename_. If _filename_ is not
201     specified `grub.cfg` is used. The content of the menuentry can be
202     customized with __\--grub-preable__, __\--grub2-prolog__ or
203     __\--grub\_prefix__ options.
204
205     In order to use the the generated menuentry on your development
206     machine that uses GRUB2, append the following snippet to
207     `/etc/grub.d/40_custom` file and regenerate your grub configuration,
208     i.e. run update-grub on Debian/Ubuntu.
209
210         if [ -f /path/to/nul/build/grub.cfg ]; then
211           source /path/to/nul/build/grub.cfg
212         fi
213
214 - \--grub2-prolog=_prolog_
215
216     Specifies text _preable_ that is put at the beginning of the entry
217     GRUB2 entry.
218
219 - \-m, --make\[=make command\]
220
221     Runs `make` to build files that are not generated by novaboot itself.
222
223 - \--name=_string_
224
225     Use the name _string_ instead of the name of the novaboot script.
226     This name is used for things like a title of grub menu or for the
227     server directory where the boot files are copied to.
228
229 - \--no-file-gen
230
231     Do not generate files on the fly (i.e. "<" syntax) except for the
232     files generated via "<<WORD" syntax.
233
234 - \-p, --pulsar\[=mac\]
235
236     Generates pulsar bootloader configuration file named `config-_mac_`
237     The _mac_ string is typically a MAC address and defaults to
238     _novaboot_.
239
240 - \--scons\[=scons command\]
241
242     Runs `scons` to build files that are not generated by novaboot
243     itself.
244
245 - \--strip-rom
246
247     Strip _rom://_ prefix from command lines and generated config files.
248     The _rom://_ prefix is used by NUL. For NRE, it has to be stripped.
249
250 - \--gen-only
251
252     Exit novaboot after file generation phase.
253
254 ## Target connection check
255
256 If supported by the target, the connection to it is made and it is
257 checked whether the target is not occupied by another novaboot
258 user/instance.
259
260 - \--iprelay=_addr\[:port\]_
261
262     Use TCP/IP relay and serial port to access the target's serial port
263     and powercycle it. The IP address of the relay is given by _addr_
264     parameter. If _port_ is not specified, it default to 23.
265
266     Note: This option is supposed to work with HWG-ER02a IP relays.
267
268 - \-s, --serial\[=device\]
269
270     Target's serial line is connected to host's serial line (device). The
271     default value for device is `/dev/ttyUSB0`.
272
273     The value of this option is exported in NB\_NOVABOOT environment
274     variable to all subprocesses run by `novaboot`.
275
276 - \--stty=_settings_
277
278     Specifies settings passed to `stty` invoked on the serial line
279     specified with __\--serial__ option. If this option is not given,
280     `stty` is called with `raw -crtscts -onlcr 115200` settings.
281
282 - \--remote-cmd=_cmd_
283
284     Command that mediates connection to the target's serial line. For
285     example `ssh server 'cu -l /dev/ttyS0'`.
286
287 - \--remote-expect=_string_
288
289     Wait for reception of _string_ after establishing the the remote
290     connection before continuing.
291
292 ## File deployment phase
293
294 In some setups, it is necessary to copy the files needed for booting
295 to a particular location, e.g. to a TFTP boot server or to the
296 `/boot` partition.
297
298 - \-d, --dhcp-tftp
299
300     Turns your workstation into a DHCP and TFTP server so that the OS can
301     be booted via PXE BIOS (or similar mechanism) on the test machine
302     directly connected by a plain Ethernet cable to your workstation.
303
304     The DHCP and TFTP servers require root privileges and `novaboot`
305     uses `sudo` command to obtain those. You can put the following to
306     _/etc/sudoers_ to allow running the necessary commands without
307     asking for password.
308
309         Cmnd_Alias NOVABOOT = /bin/ip a add 10.23.23.1/24 dev eth0, /bin/ip l set dev eth0 up, /usr/sbin/dhcpd -d -cf dhcpd.conf -lf dhcpd.leases -pf dhcpd.pid, /usr/sbin/in.tftpd --foreground --secure -v -v -v --pidfile tftpd.pid *, /usr/bin/touch dhcpd.leases, /usr/bin/pkill --pidfile=dhcpd.pid, /usr/bin/pkill --pidfile=tftpd.pid
310         your_login ALL=NOPASSWD: NOVABOOT
311
312 - \--iso\[=filename\]
313
314     Generates the ISO image that boots NOVA system via GRUB. If no filename
315     is given, the image is stored under _NAME_.iso, where _NAME_ is the name
316     of the novaboot script (see also __\--name__).
317
318 - \--server\[=\[\[user@\]server:\]path\]
319
320     Copy all files needed for booting to another location (implies __\-g__
321     unless __\--grub2__ is given). The files will be copied (by __rsync__
322     tool) to the directory _path_. If the _path_ contains string $NAME,
323     it will be replaced with the name of the novaboot script (see also
324     __\--name__).
325
326 - \--concat
327
328     If __\--server__ is used and its value ends with $NAME, then after
329     copying the files, a new bootloader configuration file (e.g. menu.lst)
330     is created at _path-wo-name_, i.e. the path specified by __\--server__
331     with $NAME part removed. The content of the file is created by
332     concatenating all files of the same name from all subdirectories of
333     _path-wo-name_ found on the "server".
334
335 - \--rsync-flags=_flags_
336
337     Specifies which _flags_ are appended to `rsync` command line when
338     copying files as a result of _\--server_ option.
339
340 ## Target power-on and reset phase
341
342 - \--on, --off
343
344     Switch on/off the target machine. Currently works only with
345     __\--iprelay__.
346
347 - \-Q, --qemu\[=_qemu-binary_\]
348
349     Boot the configuration in qemu. Optionally, the name of qemu binary
350     can be specified as a parameter.
351
352 - \--qemu-append=_flags_
353
354     Append _flags_ to the default qemu flags (QEMU\_FLAGS variable or
355     `-cpu coreduo -smp 2`).
356
357 - \-q, --qemu-flags=_flags_
358
359     Replace the default qemu flags (QEMU\_FLAGS variable or `-cpu coreduo
360     -smp 2`) with _flags_ specified here.
361
362 - \--reset-cmd=_cmd_
363
364     Command that resets the target.
365
366 ## Interaction with the bootloader on the target
367
368 - \--uboot
369
370     Interact with uBoot bootloader to boot the thing described in the
371     novaboot script. Implementation of this option is currently tied to a
372     particular board that we use. It may be subject to changes in the
373     future!
374
375 - \--uboot-init
376
377     Command(s) to send the U-Boot bootloader before loading the images and
378     booting them.
379
380 ## Target interaction phase
381
382 In this phase, target's serial output is redirected to stdout and if
383 stdin is a TTY, it is redirected to the target's serial input allowing
384 interactive work with the target.
385
386 - \--exiton=_string_
387
388     When _string_ is sent by the target, novaboot exits. This option can
389     be specified multiple times.
390
391     If _string_ is `-re`, then the next __\--exiton__'s _string_ is
392     treated as regular expression. For example:
393
394         --exiton -re --exiton 'error:.*failed'
395
396 - \-i, --interactive
397
398     Setup things for interactive use of target. Your terminal will be
399     switched to raw mode. In raw mode, your system does not process input
400     in any way (no echoing of entered characters, no interpretation
401     special characters). This, among others, means that Ctrl-C is passed
402     to the target and does no longer interrupt novaboot. Use "~~."
403     sequence to exit novaboot.
404
405 - \--expect=_string_
406
407     When _string_ is received from the target, send the string specified
408     with the subsequent __\--send\*__ option to the target.
409
410 - \--expect-re=_regex_
411
412     When target's output matches regular expression _regex_, send the
413     string specified with the subsequent __\--send\*__ option to the target.
414
415 - \--expect-raw=_perl-code_
416
417     Provides direct control over Perl's Expect module.
418
419 - \--send=_string_
420
421     Send _string_ to the target after the previously specified
422     __\--expect\*__ was matched in the target's output. The _string_ may
423     contain escape sequences such as "\\n".
424
425     Note that _string_ is actually interpreted by Perl, so it can contain
426     much more that escape sequences. This behavior may change in the
427     future.
428
429     Example: `--expect='login: ' --send='root\n'`
430
431 - \--sendcont=_string_
432
433     Similar to __\--send__ but continue expecting more input.
434
435     Example: `--expect='Continue?' --sendcont='yes\n'`
436
437 # NOVABOOT SCRIPT SYNTAX
438
439 The syntax tries to mimic POSIX shell syntax. The syntax is defined
440 with the following rules.
441
442 Lines starting with "\#" and empty lines are ignored.
443
444 Lines that end with "\\" are concatenated with the following line after
445 removal of the final "\\" and leading whitespace of the following line.
446
447 Lines of the form _VARIABLE=..._ (i.e. matching '^\[A-Z\_\]+=' regular
448 expression) assign values to internal variables. See ["VARIABLES"](#variables)
449 section.
450
451 Lines starting with `load` keyword represent modules to boot. The
452 word after `load` is a file name (relative to the build directory
453 (see __\--build-dir__) of the module to load and the remaining words are
454 passed to it as the command line parameters.
455
456 When the `load` line ends with "<<WORD" then the subsequent lines
457 until the line containing solely WORD are copied literally to the file
458 named on that line. This is similar to shell's heredoc feature.
459
460 When the `load` line ends with "< CMD" then command CMD is executed
461 with `/bin/sh` and its standard output is stored in the file named on
462 that line. The SRCDIR variable in CMD's environment is set to the
463 absolute path of the directory containing the interpreted novaboot
464 script.
465
466 Example:
467   \#!/usr/bin/env novaboot
468   WVDESC=Example program
469   load bin/apps/sigma0.nul S0\_DEFAULT script\_start:1,1 \\
470     verbose hostkeyb:0,0x60,1,12,2
471   load bin/apps/hello.nul
472   load hello.nulconfig <<EOF
473   sigma0::mem:16 name::/s0/log name::/s0/timer name::/s0/fs/rom ||
474   rom://bin/apps/hello.nul
475   EOF
476
477 This example will load three modules: `sigma0.nul`, `hello.nul` and
478 `hello.nulconfig`. sigma0 receives some command line parameters and
479 `hello.nulconfig` file is generated on the fly from the lines between
480 `<<EOF` and `EOF`.
481
482 ## VARIABLES
483
484 The following variables are interpreted in the novaboot script:
485
486 - BUILDDIR
487
488     Novaboot chdir()s to this directory before file generation phase. The
489     directory name specified here is relative to the build directory
490     specified by other means (see ["--build-dir"](#build-dir)).
491
492 - EXITON
493
494     Assigning this variable has the same effect as specifying ["--exiton"](#exiton)
495     option.
496
497 - HYPERVISOR\_PARAMS
498
499     Parameters passed to hypervisor. The default value is "serial", unless
500     overridden in configuration file.
501
502 - KERNEL
503
504     The kernel to use instead of the hypervisor specified in the
505     configuration file with the `$hypervisor` variable. The value should
506     contain the name of the kernel image as well as its command line
507     parameters. If this variable is defined and non-empty, the variable
508     HYPERVISOR\_PARAMS is not used.
509
510 - QEMU
511
512     Use a specific qemu binary (can be overridden with __\-Q__) and flags
513     when booting this script under qemu. If QEMU\_FLAGS variable is also
514     specified flags specified in QEMU variable are replaced by those in
515     QEMU\_FLAGS.
516
517 - QEMU\_FLAGS
518
519     Use specific qemu flags (can be overridden with __\-q__).
520
521 - WVDESC
522
523     Description of the wvtest-compliant program.
524
525 - WVTEST\_TIMEOUT
526
527     The timeout in seconds for WvTest harness. If no complete line appears
528     in the test output within the time specified here, the test fails. It
529     is necessary to specify this for long running tests that produce no
530     intermediate output.
531
532 # CONFIGURATION FILE
533
534 Novaboot can read its configuration from one or more files. By
535 default, novaboot looks for files named `.novaboot` as described in
536 ["Configuration reading phase"](#configuration-reading-phase). Alternatively, its location can be
537 specified with the __\-c__ switch or with the NOVABOOT\_CONFIG
538 environment variable. The configuration file has perl syntax and
539 should set values of certain Perl variables. The current configuration
540 can be dumped with the __\--dump-config__ switch. Some configuration
541 variables can be overridden by environment variables (see below) or by
542 command line switches.
543
544 Supported configuration variables include:
545
546 - $builddir
547
548     Build directory location relative to the location of the configuration
549     file.
550
551 - $default\_target
552
553     Default target (see below) to use when no target is explicitly
554     specified on command line with the __\--target__ option.
555
556 - %targets
557
558     Hash of shortcuts to be used with the __\--target__ option. If the hash
559     contains, for instance, the following pair of values
560
561         'mybox' => '--server=boot:/tftproot --serial=/dev/ttyUSB0 --grub',
562
563     then the following two commands are equivalent:
564
565         ./script --server=boot:/tftproot --serial=/dev/ttyUSB0 --grub
566         ./script -t mybox
567
568 # ENVIRONMENT VARIABLES
569
570 Some options can be specified not only via config file or command line
571 but also through environment variables. Environment variables override
572 the values from configuration file and command line parameters
573 override the environment variables.
574
575 - NOVABOOT\_CONFIG
576
577     Name of the novaboot configuration file to use instead of the default
578     one(s).
579
580 - NOVABOOT\_BENDER
581
582     Defining this variable has the same meaning as __\--bender__ option.
583
584 # AUTHORS
585
586 Michal Sojka <sojka@os.inf.tu-dresden.de>