linuxmd 딥다이브
— 1988년 게임기에서 진짜 리눅스를 부팅한다

왜 BusyBox 대신 smolutils를 새로 만들었나 (nommu의 진짜 비용)

smolutils README가 그 이유를 정확히 설명합니다. MMU가 없으면 물리 페이지 공유가 안 됩니다. 일반 리눅스에선 여러 프로그램이 같은 라이브러리(libc 등)를 물리 메모리 한 벌만 두고 나눠 씁니다. nommu에선 그게 불가능해, 프로세스마다 libc·BusyBox 사본을 통째로 또 싣습니다. 하나가 100KB라도 몇 개만 띄우면 4MB가 순식간에 바닥납니다.

그래서 smolutils는 nolibc (노-libc, 리눅스 커널이 제공하는 헤더만으로 된 초경량 libc)에 기대어, 표준 라이브러리 없이(-nostdlib) 아주 작은 정적 실행파일들을 만듭니다. 어디를 볼까: smolutils/common.mk(빌드할 프로그램 목록)와 Makefile.68000(컴파일 플래그).

# common.mk — 만들 프로그램 목록 (BusyBox의 축소판)
PROGS_SYSTEM = init getty startup
PROGS_USER   = smolsh dmesg ls ps cat sha256sum xxd \
               man less uname cp touch chmod chown kill df mount

# Makefile.68000 — 68000 전용, 극한 다이어트 플래그
COPTS += -m68000 -mstrict-align        # 68000 명령어만 사용
_COPTS += -nostdlib -std=c99 -Os -flto # 표준libc 없이, 크기 최우선

멀티콜 바이너리와 "허접하지만 되는" 자체 KConfig

여러 명령을 한 실행파일에 몰아넣고 이름으로 갈라 부르는 멀티콜 바이너리 (multicall binary, BusyBox가 쓰는 그 방식) 패턴을 씁니다. 심볼릭 링크로 mkdir·rmdir·mv를 touch 하나에 연결하는 식으로 코드·용량을 아낍니다. 설정은 커널의 KConfig를 흉내 낸 매크로 한 뭉치(config.h)로 처리하는데, 저자 스스로 주석에 "This is like KConfig, but awful(KConfig 같은데 허접함)"이라 적어둔 게 이 프로젝트의 유머 코드입니다.

// multicall.h — 이름을 비교해 해당 함수로 분기
for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(progs); i++)
    if (strcmp(progs[i].progname, argv0) == 0)
        return progs[i].progcb(argc, argv, envp);

하드웨어에 없는 부품을 드라이버로 "발명"하기

부팅 로그에 등장하는 everdrive-timer·everdrive-blk·ttyVDP0·ttyED0는 전부 이 프로젝트가 새로 짠 커널 드라이버입니다. 특히 ttyVDP0는 메가드라이브의 VDP (Video Display Processor, 화면을 그리는 칩)를 이용해 TV 화면에 진짜 텍스트 콘솔을 띄웁니다 — 스크롤도 되고, 우상단 초록 상자가 "심장박동"(커널 살아있음), 그 아래 빨간 상자가 디스크 활동 표시등입니다. 시리얼(ttyED0)이 PC와의 통로라면, ttyVDP0는 게임기 혼자서도 화면에 뭔가 보여주는 통로입니다.

tarwak — 파일 트리를 "JSON 설계도"로 굽고, 권한까지 심는다

루트 파일시스템을 실제 폴더로 쌓아두지 않고, JSON 한 장으로 기술한 뒤 tar로 굽습니다(그다음 erofs로 변환). 압권은 capability (케이퍼빌리티, root 전체 권한을 쪼갠 세밀한 권한)를 파일의 확장 속성(xattr)으로 심는 부분입니다. 예컨대 ping에는 원시 소켓 권한만 콕 집어 부여합니다 — root로 안 돌려도 되게.

// rootfs.tarwak.json — ping에 필요한 권한만 최소로
"ping": {
    "feature": "net",
    "xattrs": { "security.capability": "cap_net_raw+ep" }
}

U-Boot가 압축 커널을 램에서 펴는 과정

buildlinux.sh는 커널을 빌드한 뒤 strip(디버그 정보 제거)하고 lz4 --best로 압축해 vmlinux.lz4를 만듭니다. 부팅 때 U-Boot가 이걸 램에 올리고 풀어서 실행하죠(로그: 744178 → 1270696 bytes). LZ4 (엘지포, 압축·해제가 아주 빠른 알고리즘)를 고른 건 68000처럼 느린 CPU에서도 해제가 부담 없어서입니다. "느린 저장장치 읽기"와 "느린 CPU 해제" 사이의 균형을 맞춘 선택입니다.

QEMU로 부팅 체험하기 난이도 ★☆☆ 입문

리눅스 PC에서 의존 패키지를 깔고, buildtoolchain.sh부터 순서대로 실행한 뒤 buildqemu.sh·runqemu.sh를 돌립니다. 목표는 딱 하나 — 터미널에 smolsh / > 프롬프트가 뜨는 걸 두 눈으로 보는 것. 실물 하드웨어 없이 "게임기 리눅스"를 만나는 가장 빠른 길입니다.

부팅 로그 한 줄씩 해독하기 난이도 ★☆☆ 입문

README에 붙은 부팅 로그를 위에서 아래로 읽으며, 각 줄을 이 문서의 4번(부트 체인)과 맞춰봅니다. DRAM: 3.8 MiB(EverDrive 램), clocksource: everdrive-timer(시계 등록), Mounted root (erofs ...)(루트 마운트), Run /sbin/init(첫 프로세스)를 직접 짚어보세요. 커널이 깨어나는 순서가 손에 잡힙니다.

smolutils에 새 명령어 하나 추가 난이도 ★★☆ 중급

echo나 pwd 같은 간단한 명령을 직접 만들어 봅니다. ① echo.c를 작성하고 ② common.mk의 PROGS_USER에 이름을 추가한 뒤 ③ rootfs.tarwak.json의 /bin에 등록하면, 다시 빌드했을 때 셸에서 불러 쓸 수 있습니다. nolibc 환경이라 표준 라이브러리가 없다는 제약을 몸으로 느끼는 게 핵심 수확입니다.

커널 설정 바꿔보기 난이도 ★★☆ 중급

configlinux.sh는 menuconfig(커널 설정 메뉴)를 띄운 뒤, 바뀐 설정을 megadrive_defconfig로 다시 저장합니다. 필요 없어 보이는 기능을 하나 꺼서 커널을 더 작게 만들어 보고, vmlinux.lz4 크기가 어떻게 변하는지 관찰하세요. "임베디드에서 커널을 다이어트한다"의 첫 경험입니다.

everdrive 드라이버 읽어내기 난이도 ★★★ 고급

linux 서브모듈을 클론해 arch/m68k 아래에서 everdrive-blk·ttyVDP 드라이버 소스를 찾아 읽습니다. "SD카드 이미지가 어떻게 /dev/edblk라는 디스크로 둔갑하는지", "VDP 타일이 어떻게 콘솔 글자가 되는지"를 코드에서 확인해 보세요. 리눅스 드라이버 모델(등록·probe·읽기/쓰기 콜백)을 실물 예제로 익히는 최고의 교재입니다.