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我的朋友

分类: 嵌入式

2010-08-04 16:57:30

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

关于根文件系统中命令行提示符的显示
http://www.eefocus.com/ayayayaya/blog/10-01/183654_4d808.html
 
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