使用BusyBox制作linux根文件系统（CramFS+mdev）
操作系统：Ubuntu9.04
内核版本：linux-2.6.24.7
开发板：博创arm2410s
交叉编译工具：arm-linux-gcc-4.1.1
BusyBox：busybox-1.11.1
CramFS：CramFS-1.1
注意：由于要制作的根文件系统使用了mdev(BusyBox简化版的udev），因此，需要内核支持sysfs、procfs和ramfs（tmpfs）文件系统以及hotplug（uevent）事件机制。
浅蓝色为命令，橘红色为代码和脚本
1、准备根文件系统
使用shell脚本create_rootfs.sh，建立根文件系统的目录框架
vi create_rootfs.sh
create_rootfs.sh内容如下：
#!/bin/sh
echo "------Create rootfs directons......"
mkdir rootfs
cd rootfs
echo "--------Create root,dev......"
mkdir root dev etc bin sbin mnt sys proc lib home tmp var usr
mkdir usr/sbin usr/bin usr/lib usr/modules
mkdir mnt/usb mnt/nfs mnt/etc mnt/etc/init.d
mkdir lib/modules
chmod 1777 tmp
cd ..
echo "-------make direction done---------"
为create_rootfs.sh添加执行权限
chmod a+x create_rootfs.sh
执行create_rootfs.sh，建立根文件系统的目录框架
./create_rootfs.sh
cd rootfs
ls
bin dev etc home lib mnt proc root sbin sys tmp usr var
2、创建设备文件
mdev 是通过 init 进程来启动的，在使用 mdev 构造 /dev 目录之前，init 至少要用到设备文件/dev/console、 /dev/null ，所以需要事先建立这两个设备文件:
cd dev
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ sudo mknod -m 660 console c 204 64
[sudo] password for lingd:
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ sudo mknod -m 660 null c 1 3
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ ls -l
total 0
crw-rw---- 1 root root 5, 1 2010-04-02 15:49 console
crw-rw---- 1 root root 1, 3 2010-04-02 15:50 null
注意：本来console的主次设备号应为5和1.但是因为init在执行完/etc/init.d/rcS脚本后，就会在一个控制台上，按照inittab的指示开一个shell（或者是开getty+login，这样用户就会看到提示输入用户名的提示符）。在mdev -s未执行之前，/dev目录下只有我们创建的/dev/null和/dev/console，也就是说，没有控制台可供init用来按照inittab的指示开一个shell。而在s3c24xx 系列芯片的串口驱动里面用了s3c2410_serial做为设备名（在内核源码的“drivers/serial/s3c2410.c”文件的949行），因此，启动时可用s3c2410_serial0、s3c2410_serial1或s3c2410_serial2作为init用来按照inittab的指示开一个shell的控制台，这里我用了串口0，即s3c2410_serial0（主次设备号为204和64）作为控制台。这里直接将console当s3c2410_serial0，所以console的主次设备号才会为204和64。
3、准备一些配置文件和系统启动时所需的文件
3.1、mdev配置文件mdev.conf
mdev会在/etc目录下找mdev的配置文件: mdev.conf. 如果该文件不存在，那么在执行mdev –s这个命令时，会提示找不到mdev.conf。我们不需要mdev规则，所以只是touch生成一个空文件就OK了。当然也可以根据mdev的规则来编写mdev.conf。我把所有配置文件都是在/mnt/etc下，而不是/etc，后面解释这么做的原因。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ cd ../mnt/etc
touch mdev.conf
ls
init.d mdev.conf
3.2、linuxrc
linuxrc位于根文件系统的顶层目录/，这里为rootfs。/Linuxrc 执行init 进程初始化文件。主要工作是把已安装根文件系统中的/etc 安装为ramfs，并拷贝/mnt/etc/目录下所有文件到/etc，这里存放系统启动后的许多特殊文件；接着Linuxrc 重新构建文件分配表inittab；之后执行系统初始化进程/sbin/init。
cd ../..
vi linuxrc
linuxrc内容如下：
#!/bin/sh
echo "Processing /linuxrc"
echo "mount /etc as ramfs"
/bin/mount -n -t ramfs ramfs /etc
/bin/cp -a /mnt/etc/* /etc
echo "re-create the /etc/mtab entries"
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/bon/3 /
/bin/mount -f -t ramfs ramfs /etc
echo "start init"
exec /sbin/init
ls
bin dev etc home lib linuxrc mnt proc root sbin sys tmp usr var
Linuxrc脚本分析
/bin/mount -n -t ramfs ramfs /etc
这句话的作用加载一个ramfs作为/etc目录。这样/etc就是一个可写目录。
从这个脚本可知，你的根文件系统是一个cramfs（只读文件系统），而/etc作为系统运行配置文件的存放地点，可能会写一些运行状态在这里，linuxrc第一件事情就是将一个ramfs mount到/etc只读目录中，使得/etc/目录可写，指定参数 -n的目的是告诉mount不要写/etc/mtab, 这个文件存放当前系统已挂载（mount）的文件系统清单。因为现在/etc/目录还是只读，所以这次mount不要写这个文件，否则会失败。而且mount上后，原/etc会覆盖掉（原/etc下的文件都不见了，umount后会重新出现），所以我们把配置文件都保存在/mnt/etc，mount上ramfs到/etc后，再把配置文件拷贝到/etc。而不是直接将配置文件保存在/etc/下
/bin/cp -a /mnt/etc/* /etc
/etc成为可写目录后，将所有/mnt/etc中的配置文件拷贝到/etc/中，这说明ramfs可能是一个空的ramfs，没有配置文件，或者配置文件比较老。同时也说明这个系统是一个只读系统，每次系统运行中写入的配置不会保留。
将以前mount的那些信息重新写到/etc/mtab中，命令就是下面这些。
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/bon/3 /
/bin/mount -f -t ramfs ramfs /etc
这些命令只是将这些mount信息写到/etc/mtab中，不会实际去mount这些block device，说明你的根文件系统依然是以前的那个/dev/bon/3
exec /sbin/init
执行根文件系统中的init执行程序，使其成为1号进程。shell正式运行。
3.3、rcS
rcS文件位于/etc/init.d,是busybox版init第一个运行的脚步（常见的init还有Sys V init版，其第一个执行的脚步是/etc/rc.d/rc.sysinit)。/mnt/etc/init.d/rcS 完成各个文件系统的 mount，再执行/mnt/etc/rc.local；通过rcS 可以调用 ifconfig 程序配置网络。rcS 执行完了以后，init 就会在一个 console 上，按照 inittab 的指示开一个 shell，或者是开 getty + login，这样用户就会看到提示输入用户名的提示符。/etc/init.d/rcS文件内容如下：
cd mnt/etc/init.d
vi rcS
/etc/init.d/rcS内容如下：
#!/bin/sh
echo "Processing /etc/init.d/rcS"
echo "mount -a"
mount -a #mount上fstab文件中所有文件系统
exec /etc/rc.local
3.4、/etc/rc.local
/etc/rc.local是被init.d/rcS 文件调用执行的特殊文件，与Linux 系统硬件平台相关，如安装核心模块、进行网络配置、运行应用程序、启动图形界面等。内容如下：
cd ..
vi rc.local
/etc/rc.local内容如下：
#!/bin/sh
echo "Processing /etc/rc.local"
echo "get hostname"
/bin/hostname -F /etc/hostname
echo "Starting mdev"
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s
echo "ifconfig eth0 192.168.1.21"
ifconfig eth0 192.168.1.21
echo "**************************************************"
echo "* *"
echo "* lingd rootfs for linux 2.6.24.7 *"
echo "* *"
echo "* arm-linux-gcc version 4.1.1 *"
echo "* *"
echo "* 2010-03-30 *"
echo "* *"
echo "**************************************************"
ls
init.d rc.local
在rc.local使用了"/bin/hostname -F /etc/hostname"来设置主机名(设置主机名主要是为了后面设置命令提示符PS1)。这条命令需要了一个主机名配置文件/etc/hostname，其内容如下：
arm2410s
3.5、/etc/profile
rc.local 首先执行该文件配置应用程序需要的环境变量等。
vi profile
/etc/profile内容如下：
#/etc/profile
echo "Processing /etc/profile"
echo "set user path"
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
echo "set search library path"
LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib
echo "set PS1"
HOSTNAME=`/bin/hostname`
PS1='\u@\h:\w\$ ' ＃设置命令提示符为ubuntu风格
export PATH LD_LIBRARY_PATH HOSTNAME PS1
ls
init.d profile rc.local
改变这四个文件的权限
cd ../..
chmod 775 linuxrc mnt/etc/init.d/rcS mnt/etc/rc.local mnt/etc/profile
3.6、/etc/inittab
内核引导完成后，内核会启动初始化进程init（用户级进程）来进行系统的各项配置。init是系统第一个进程，它是系统上运行的所有其他进程的父进程，他会观察其子进程，并在需要时启动、停止、重启它们。init主要是用来完成系统的各项配置。init从/etc/inittab获取所有信息。想了解BusyBox init及其inittab基本原理的，可以看这篇文章
http://blog.chinaunix.net/u3/109117/showart_2208026.html。 cd mnt/etc
vi inittab
/etc/inittab内容如下：
#/etc/inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS
console::askfirst:-/bin/sh
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
"console::askfirst:-/bin/sh"中的-表示的是让busybox开启一个登录(login)shell,login shell在执行前都会读取配置文件/etc/profile和.profile。由BusyBox源码的shell/ash.c文件可知这一点：
int ash_main(int argc ATTRIBUTE_UNUSED, char **argv)
{
…………
if (argv[0] && argv[0][0] == '-')
isloginsh = 1;
if (isloginsh) {
state = 1;
read_profile("/etc/profile");
state1:
state = 2;
read_profile(".profile");
…………
}
因为我们在/etc/profile对PATH、LD_LIBRARY_PATH、HOSTNAME、PS1等环境变量进行了修改,所以BusyBox开启的必须是一个login shell（这样可以保证/profile的内容对开发板上所有shell都是有效的）；否则/etc/profile定义的内容将不会执行。
做个小实验(以这次做好的根文件系统为基础)：
Please press Enter to activate this console. #启动开发板，引导linux内核并进行各系统配置后，执行到这里。按下回车键，显示以下内容：
starting pid 797, tty '/dev/console': '-/bin/sh ' #在控制台/dev/console上开启一个login shell
Processing /etc/profile #执行/etc/profile配置文件
set user path
set search library path
set PS1
#
# exit #退出当前shell
Please press Enter to activate this console. #再按回车开启一个新的login shell
starting pid 799, tty '/dev/console': '-/bin/sh '
Processing /etc/profile #再次执行/etc/profile配置文件
set user path
set search library path
set PS1
ls
init.d inittab profile rc.local
3.7、/etc/fstab
文件/etc/fstab存放的是系统中的文件系统信息。当正确的设置了该文件，则可以通过"mount /directoryname"命令来加载一个文件系统，或mount -a来加载该文件中所有文件系统。每种文件系统都对应一个独立的行，每行中的字段都有空格或tab键分开。同时fsck、mount、umount的等命令都利用该程序。
vi fstab
fstab文件内容如下：
#/etc/fstab: static file system information.
#
proc /proc proc defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
mdev /dev ramfs defaults 0 0
none /tmp ramfs defaults 0 0
注意：已单独mount了的文件系统，就不要出现在/etc/fstab文件中，以免使用mount -a时把先前已经mount上的文件系统被覆盖了。
3.8、/etc/passwd
/etc/passwd文件存放着所有用户的信息，包括账号和密码。内容如下：
#username:password:User ID:Group ID:comment:home directory:shell
root:x:0:0:root:/root:/bin/sh
4、编译busybox
BusyBox下载地址：
tar xjvf busy-1.11.1.tar.bz2
cd busybox-1.11.1
vi Makefile
首先修改 Makefile ,将以下两项改为
CROSS_COMPILE = arm-linux-
ARCH = arm
配置busybox，修改以下选项（其他选项默认就可以了，或者根据需要再裁减一下）：
make menuconfig
Busybox Settings --->
Build Options --->
[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
[ ] Build with Large File Support (for accessing files > 2 GB)
Installation Options --->
[*] Don't use /usr #这项必选选上，否则BusyBox默认安装路径是/usr，原/usr下的东西可能会被覆盖了
Applets links (as soft-links) --->
(./_install) BusyBox installation prefix
Busybox Library Tuning --->
[*] Command line editing
(1024) Maximum length of input
[*] vi-style line editing commands
(15) History size
[*] History saving
[*] Tab completion
[*] Username completion
[*] Fancy shell prompts
这两项必须选上，不然BusyBox将无法识别环境变量PS1里的参数。
Linux Module Utilities --->
[*] insmod
[*] Enable load map (-m) option
[*] Symbols in load map
[*] rmmod
[*] lsmod
[*] Pretty output for 2.6.x Linux kernels
[*] modprobe
[ ] Multiple options parsing
[ ] Fancy alias parsing
[ ] Blacklist support
--- Options common to multiple modutils
[ ] Support tainted module checking with new kernels
[ ] Support version 2.2.x to 2.4.x Linux kernels
[*] Support version 2.6.x Linux kernels
(/lib/modules) Default directory containing modules
(modules.dep) Default name of modules.dep
保存退出 Busybox
make
make install
编译BusyBox时，可能会出现以下错误：
4.1、inotifyd出错
交叉编译busybox－1.11.1时，出现以下错误：
CC miscutils/inotifyd.o
miscutils/inotifyd.c:31:27: linux/inotify.h: No such file or directory
miscutils/inotifyd.c: In function `inotifyd_main':
miscutils/inotifyd.c:61: error: `IN_ALL_EVENTS' undeclared (first use in this function)
miscutils/inotifyd.c:61: error: (Each undeclared identifier is reported only once
miscutils/inotifyd.c:61: error: for each function it appears in.)
miscutils/inotifyd.c:129: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:139: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:140: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:140: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:143: error: invalid application of `sizeof' to incomplete type `inotify_event'
miscutils/inotifyd.c:143: error: dereferencing pointer to incomplete type
make[1]: *** [miscutils/inotifyd.o] Error 1
make: *** [miscutils] Error 2
网上说这是busybox的一个bug，解决方法：去掉对inotifyed的支持，具体步骤如下：
＃ make menuconfig
Miscellaneous Utilities --->
[ ]inotifyd
还有另一个bug是taskset，也要将它去掉，不然编译时又会出错。
Miscellaneous Utilities --->
[ ]taskset
4.2、启动时，BusyBox提示"/bin/sh:can't access tty;job console turn off"
解决方法：
shell --->
[ ]Job Console
[*]Cttyhack
4.3、未定义ARPHRD_INFINIBAND
错误信息如下：
networking/interface.c:818: error: 'ARPHRD_INFINIBAND' undeclared here (not in a function)
make[1]: *** [networking/interface.o] Error 1
make: *** [networking] Error 2
通过查看内核源代码目录中的“include/linux/ifarp.h”文件可知“ARPHRD_INFINIBAND”的值为“32”。然后修改“networking/interface.c”文件，在其中添加：
#define ARPHRD_INFINIBAND 32 /* InfiniBand */
默认在_install目录中生成基本的文件系统, 包括以下目录或文件bin、sbin、linuxrc该目录下包含了基本的 shell 命令.将编译好的BusyBox的_Install目录下的bin和sbin用tar命令打包复制到~/rootfs目录，解压后删除打包文件。
cd _install
ls
bin linuxrc sbin
tar zcvf rootfs.tar.gz bin sbin
ls
bin linuxrc rootfs.tar.gz sbin
mv rootfs.tar.gz ../../rootfs
ls
bin linuxrc sbin
cd ../../rootfs
ls
bin etc lib mnt root sbin tmp var
dev home linuxrc proc rootfs.tar.gz sys usr
tar zvxf rootfs.tar.gz
rm rootfs.tar.gz
5、lib库文件复制到rootfs/lib目录下（根据需要复制）
cd /opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib
cp -dR ld* ~/arm2410s/rootfs/lib
cp -dR libc*.so* ~/arm2410s/rootfs/lib
cp -dR libcrypt* ~/arm2410s/rootfs/lib
cp -dR libgcc_s.so* ~/arm2410s/rootfs/lib
cp -dR libm* ~/arm2410s/rootfs/lib
cp -dR libpthread.so* ~/arm2410s/rootfs/lib
6、生成CramFS文件系统镜像文件CramFS.img
首先从下载cramfs-1.1.tar.gz
cd ~/arm2410s
tar zxvf cramfs-1.1.tar.gz
cd cramfs-1.1
ls
COPYING cramfsck.c GNUmakefile linux mkcramfs.c NOTES README
make
gcc -W -Wall -O2 -g -I. mkcramfs.c -lz -o mkcramfs
gcc -W -Wall -O2 -g -I. cramfsck.c -lz -o cramfsck
在 cramfs-1.1目录下会出现两个bin文件mkcramfs和cramfsck
ls
COPYING cramfsck.c linux mkcramfs.c README
cramfsck GNUmakefile mkcramfs NOTES
把他们copy到/usr/bin:
sudo cp mkcramfs cramfsck /usr/bin
创建根文件系统的cramfs镜像
mkcramfs ../rootfs CramFS01.img
Directory data: 6020 bytes
Everything: 908 kilobytes
Super block: 76 bytes
CRC: 526c6bb5
warning: gids truncated to 8 bits (this may be a security concern)
ls
COPYING cramfsck GNUmakefile mkcramfs NOTES
CramFS01.img cramfsck.c linux mkcramfs.c README
测试一下刚生成的CramFS01.img：
sudo mount -o loop -t cramfs ~/CramFS01.img /mnt/usb
ls /mnt/usb
查看是否有bin、etc等目录
编译cramfs时出现如下错误：
mkcramfs.c:37:18: zlib.h: No such file or directory
mkcramfs.c: In function `write_superblock':
mkcramfs.c:392: warning: implicit declaration of function `crc32'
mkcramfs.c:392: error: `Z_NULL' undeclared (first use in this function)
mkcramfs.c:392: error: (Each undeclared identifier is reported only once
mkcramfs.c:392: error: for each function it appears in.)
mkcramfs.c: In function `do_compress':
mkcramfs.c:598: warning: implicit declaration of function `compress2'
mkcramfs.c:598: error: `Z_BEST_COMPRESSION' undeclared (first use in this function)
mkcramfs.c:599: error: `Z_OK' undeclared (first use in this function)
mkcramfs.c:600: warning: implicit declaration of function `zError'
mkcramfs.c: In function `main':
mkcramfs.c:824: error: `Z_NULL' undeclared (first use in this function)
make: *** [mkcramfs] Error 1
原因没安装zlib-devel包
在ubuntu软件源里zlib和zlib-devel叫做zlib1g zlib1g.dev
$ sudo apt-get install zlib1g
$ sudo apt-get install zlib1g.dev
参考文章
ARM嵌入式Linux系统开发技术详解 杨水清、张剑、施云飞等编著
飞凌OK-2440-III文件系统移植-------busybox+mdev
使用Busybox制作CRAMFS文件系统成功
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