ARM Linux根文件系統Root Filesystem的製作

2021-01-18 電子產品世界
http://xianzilu.spaces.live.com/blog/fakehandlerpage.aspx?wa=wsignin1.0

http://xianzilu.spaces.live.com/blog/cns!4201FDC93932DDAF!290.entry

本文引用地址：

http://www.eepw.com.cn/article/201611/317986.htm

關於根文件系統的製作，網絡上有很多文章，大多數都只講到建幾個目錄，然後用Busybox做個Shell，有很多關鍵的東西沒有說。經過很長時間的摸爬滾打，我終於能夠白手起家建立一個根文件系統了。其實我也不懂得原理，只是告訴大家我的作法，其中也不免有錯誤，歡迎大家指正。

首先介紹根文件系統的組成：目錄、Shell、庫、腳本，一個個來。

根文件系統要包含這些必須有的目錄：/dev、/bin、/usr、/sbin、/lib、/etc、/proc、/sys

/dev是devfs（設備文件系統）或者udev的掛在點所在。在使用devfs的內核裡如果沒有/dev，根本見不到Shell啟動的信息，因為內核找不到/dev/console；在使用udev的系統裡，也事先需要在/dev下建立console和null這兩個節點。關於devfs和udev的區別，網上很多文章說。當然如果你的內核已經不支持devfs了（2.6.12以後），可以使用純純的靜態節點。也就是用mknod人工生成。

/bin、/usr/bin、/usr/sbin、/sbin是編譯Busybox這個Shell時候就有的，用於存放二進位可執行文件，就不多解釋了。

/lib用於存放動態連結庫。網上很多文章都說靜態編譯Busybox，可以省去建庫的麻煩過程。這樣做只能讓Busybox啟動，我們自己寫的，或者是編譯的軟體包還是需要動態庫的。除非全部靜態編譯，你可以試試，一個Hello world就要幾百k。關於庫的內容後面仔細說。

/etc是用來存放初始化腳本和其他配置文件的。關於初始化腳本的內容後面仔細說。

/proc是用來掛載存放系統信息虛擬文件系統——「proc文件系統」，「proc文件系統」在內核裡面可以選。如果沒有「proc文件系統」，很多Shell自己的命令就沒有辦法運行，比如ifconfig。「proc文件系統」不像devfs可以自動掛載，它需要使用初始化腳本掛載。另外，udev也需要「proc文件系統」的支持。

/sys用於掛載「sysfs文件系統」，「sysfs文件系統」在內核裡面可以選。目前我認為它就是給udev提供支持的，。「sysfs文件系統」也需要使用初始化腳本掛載。

另外還可以有/tmp、/mnt、/swp、/var這樣的不是嵌入式系統必須的目錄，在說完Shell的製作之後，我再談建立目錄的事情。

Shell很簡單，就是Busybox，上網下載一個來：http://www.busybox.net/downloads/。說Busybox和arm-linux-gcc有兼容性問題，不過我覺得那是比較低版本的時代問題了，我用Busybox 1.8.2和arm-linux-gcc 3.4.1/3.3.2都可以。解壓縮以後找到Makefile裡面的ARCH和CROSS_COMPILE，改成：
ARCH ?= arm
CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-
當然CROSS_COMPILE由你自己的編譯器位置決定，然後
# make menuconfig
# make
# make install
注意配置的時候把一些uCLinux Only的東西去掉，不然會錯；配置的時候還可以修改安裝位置，默認是在Busybox下的「_install」。

之後就可以在Busybox生成的Shell基礎上建立根文件系統了，我就用命令來說吧，Busybox在/home/lxz/busybox，根文件系統在/home/lxz/rootfs

# mkdir /home/lxz/rootfs
# cd /home/lxz/busybox/_install
# cp -r ./ /home/lxz/rootfs

# cd /home/lxz/rootfs
# mkdir dev
# mkdir etc
# mkdir lib
# mkdir proc
# mkdir sys
# mkdir tmp

如果不用devfs，下面的命令是必須的。必須以root用戶執行（用su命令可以切換為root，切換後用exit命令可以返回普通用戶）：

# cd /home/lxz/rootfs/dev
# mknod -m 660 console c 5 1
# mknod -m 660 null c 1 3

如果不使用devfs沒有這兩個靜態節點，console的提示根本就看不到，出現的現象可能是內核提示Free init memory: XXK之後，Warning: Unable to find a initial console之類的，具體的單詞記得不是很準確。我沒有試過使用udev的時候沒有這兩個靜態節點的情況，反正放了也不影響把/dev掛載為tmpfs。

如果使用udev，還需要把udevd、udevstart、udevadmin這三個文件放到/sbin裡面（我使用udev-117，網上介紹較多的udev-100有9個文件要放）。

庫可是一件非常麻煩的事請。我建議初學者拷貝買的開發板裡面帶的文件系統的庫，如果開發板的文件系統是映像，只需要把映像掛載在某個目錄下就可以訪問，假設映像叫做rootfs.cramfs，可以這樣

# mkdir /home/lxz/evb_rootfs
（切換為root用戶）
# mount -o loop rootfs.cramfs /home/lxz/evb_rootfs
（可以切換為普通用戶）
# cd /home/lxz/evb_rootfs/lib
# cp -r ./ /home/lxz/rootfs/lib

一般開發板裡都會帶有很多庫，但是總體積卻比較大。可以刪掉一些不用的庫來減小體積，但是，，我也不知道那些庫具體含有什麼函數，什麼情況刪什麼；也許以後我會把這部分補上。如果覺得庫體積太大，也可以自己編譯glibc或者uclibc，但是這是非常繁瑣的事請——目前我認為庫應該和編譯器arm-linux-gcc一起製作。有個傻瓜式的方案是使用cross-tool，下載地址：http://www.kegel.com/crosstool/。雖然cross-tool是用來製作交叉編譯器的，但是其過程中生成的glibc卻可以作為副產品為我們所用。cross-tool的使用可以看我之前的這篇文章http://xianzilu.spaces.live.com/blog/cns!4201FDC93932DDAF!274.entry。在成功製作了交叉編譯器之後，就可以從cross-tool的目錄裡把glibc取出來，假設cross-tool的路徑是/home/lxz/cross-tool，編譯出的編譯器叫做arm-linux-gnu-gcc，gcc版本3.4.5，glibc版本2.3.6，想要把glibc庫拷貝到/home/lxz/glibc，下面的操作還是用命令來說明。

# cd /home/lxz/cross-tool/build/arm-linux-gnu-gcc/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/build-glibc

# ../glibc-2.3.6/configure --prefix=/home/lxz/glibc

# make install

等候安裝結束

# cd /home/lxz/glibc

# cp -r lib /home/lxz/rootfs

這樣就把glibc的大部隊拷貝好了，但是這樣還缺兩個庫，我們繼續

# cd /home/lxz/cross-tool/build/arm-linux-gnu-gcc/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/build-gcc/gcc

# cp libgcc_s.so* /home/lxz/rootfs/lib

還缺少一個libtermcap庫，這個就稍微有些麻煩。libtermcap-2.0.8-35-armv4l源碼包的下載地址是http://www.netwinder.org/mirror/pub/netwinder/SRPMS/nw/9/libtermcap-2.0.8-35.src.rpm，你也可以在這裡http://www.netwinder.org/allsrpms.html找到其他版本的。假設libtermcap-2.0.8-35.src.rpm下載到了/home/lxz/libtermcap，下面繼續用命令說明。

# cd /home/lxz/libtermcap

# rpm2cpio libtermcap-2.0.8-35.src.rpm | cpio -ivd
# tar xvjf termcap-2.0.8.tar.bz2
接下來要打13個補丁，很汗啊，請一定按照下面的順序來打補丁

# patch -p0 -i termcap-2.0.8-shared.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-setuid.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-instnoroot.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-compat21.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-xref.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-fix-tc.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-ignore-p.patch
# patch -p0 -i termcap-buffer.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-bufsize.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-colon.patch
# patch -p0 -i libtermcap-aaargh.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-glibc22.patch
# patch -p0 -i libtermcap-2.0.8-ia64.patch

然後到/home/lxz/libtermcap/termcap-2.0.8裡，找到Makefile，修改其中的CC和AR，

CC = /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-gcc

AR = /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-ar

當然，你的編譯器在哪裡就改成相應的內容。如果嫌麻煩，可以從本站資料頁面下載我已經打好補丁，修改好Makefile的包，地址http://cosine.oicp.net/project/common/termcap-2.0.8.tar.bz2。需要注意的是，這個包裡CC = arm-linux-gcc、AR = arm-linux-ar，請設置好預設路徑。然後就可以編譯了：

# cd /home/lxz/libtermcap/termcap-2.0.8

# make

# ln -s libtermcap.so.2.0.8 libtermcap.so.2

# cp libtermcap.so* /home/lxz/rootfs/lib

這樣，Shell啟動所需要的基本庫就都備齊了。但是，這些庫裡面還含有調試信息，體積稍大，可以把這些信息去掉（當然不去掉也沒有什麼影響）。

# cd /home/lxz/rootfs/lib

# arm-linux-strip *.so*

至此，庫就製作好了。

有了以上的東西，Shell還是不能正常工作。可能會是內核提示Free init memory: XXK之後就什麼輸出也沒有了，這時候向終端敲入文字，可以顯示；就是沒有終端提示符，不理會輸入的命令。這是因為初始化腳本沒有啟動Shell。下面介紹這些腳本。

首先是/etc/inittab。內核啟動、根文件系統掛載之後所必須的一個文件，其中列舉了Shell和整個系統初始化、關閉所需的命令。如果你想讓Shell出現，那麼只需要加入這麼一行「::askfirst:/bin/ash」。當然如果在編譯Busybox的時候選擇的shell不是「ash」，而是hush、lash、msh之類，那就改成相應的東西。除了啟動Shell，inittab還幹了很多事情，我就用我的inittab來說明了。注意，在編譯Busybox的時候要選上touch、syslogd、klogd等命令。

# Startup the system
null::sysinit:/bin/mount -o remount,rw /
null::sysinit:/bin/mount -t proc proc /proc
null::sysinit:/bin/mount -a
null::sysinit:/bin/hostname -F /etc/hostname

# Now run any rc scripts
::sysinit:/etc/init.d/rcS

# Now invoke shell
::askfirst:/bin/ash

# Logging junk
null::sysinit:/bin/touch /var/log/messages
null::respawn:/sbin/syslogd -n -m 0
null::respawn:/sbin/klogd -n

# Stuff to do for the 3-finger salute
::ctrlaltdel:/sbin/reboot

# Stuff to do before rebooting
null::shutdown:/usr/bin/killall klogd
null::shutdown:/usr/bin/killall syslogd
null::shutdown:/bin/umount -a -r
null::shutdown:/sbin/swapoff -a

好，把上面這些儲存為inittab，啟動系統。應該出現兩個提示，沒有/etc/fstab和/etc/init.d/rcS。目前我的理解/etc/fstab是用來執行mount -a命令的，裡面是文件系統的掛載表。還是用我的fstab來說明。

#


/dev/root / ext2 rw,noauto 0 1
proc /proc proc defaults 0 0
devpts /dev/pts devpts defaults,gid=5,mode=620 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0

還有/etc/init.d/rcS，這在PC上是用來執行/etc/init.d下所有初始化腳本的一個腳本，，請原諒我不懂得怎麼寫這種腳本，對於嵌入式系統，根本不需要這麼複雜，直接寫在/etc/init.d/rcS裡面了。還是用我的/etc/init.d/rcS來說明，其中啟動udev的那些指令對於使用靜態設備節點和devfs的系統不適用。

# Start udev
/bin/mount -t tmpfs tmpfs /dev
/sbin/udevd --daemon
/sbin/udevstart

# Configure net interface
/sbin/ifconfig lo 127.0.0.1 up
/sbin/route add -net 127.0.0.0 netmask 255.0.0.0 lo
/sbin/ifconfig eth0 192.168.2.25 netmask 255.255.255.0
/sbin/route add default gw 192.168.2.1

如果用的是udev，還必須有udev的配置腳本。這個寫起來有些麻煩，我們可以直接用udev自己帶的那些腳本，位置在udev目錄下的etc/udev/udev.conf和etc/udev/rules.d裡面的文件。把這些放到根文件系統中去，etc/udev/udev.conf變為根文件系統的/etc/udev/udev.conf，etc/udev/rules.d裡面的文件變為/etc/udev/rules.d裡面的文件。

至此，一個可用的最簡單文件系統就完成了。之後，可以使用mkcramfs、mkyaffs之類的工具製作文件映像，這我就不多說了。需要注意的是，cramfs文件系統是只讀的，就算用的是initrd加載的cramfs也一樣是只讀的，這對根文件系統的/var目錄有一定的影響。除了本文中說的辦法，還可以用buildroot這個工具來建，但是現在我還在嘗試中，以後再說。如果你嫌上面的這一切都很麻煩，可以從本站資料站下載我給Linux 2.6.19內核做的最簡文件系統（1.5M），地址是http://cosine.oicp.net/project/at91rm9200/root.img，cramfs格式映像。

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