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