从零开始制作jffs2文件系统

jffs2文件系统制作过程

JFFS2 是一个开放源码的项目()。 它是在闪存上使用非常广泛的读/写文件系统，在嵌入式系统中被普遍的应用。

1.       安装mkfs工具

MTD主页：

下载MTD：

1.1.   配置参数

下载好MTD软件，解压后

$ make menuconfig

按需要配置参数，下边是在网上搜索到的一个配置方案：

进入 Memory Technology Devices (MTD) --->

            <*> Memory Technology Device (MTD) support

            [*] Debugging

            [*] MTD partitioning support

            [*]  Command line partition table parsing

            [*] Direct char device access to MTD devices

            [*] Caching block device access to MTD devices

            RAM/ROM/Flash chip drivers ----->

            <*> Detect non-CFI AMD/JEDEC-compatible flash chips

            <*> Support for AMD/Fujitsu flash chips

            Mapping drivers for chip access --->

            [*] Support non-linear mappings of flash chips

            Self-contained MTD device drivers --->

            [*] Support for AT45... DataFlash

            NAND Flash Device Drivers ---->

            [*] NAND Device Support

            [*] Support for NAND Flash /SmartMedia on AT91

            File systems ---->

            <*> Second extended fs support

            [*] Inotify file change notification support

            [*] Inotify support for user space

            <*> Filesystem in Userspace support

            Miscellaneous filesystems

            <*> Journalling Flash File System v2 (JFFS2) support

            [*] JFFS2 write-buffering support

            <*> Compressed ROM file system support (cramfs)

      以上配置中没有列出的,都没选；其配置仅做参考，可根据自己的需要自行配置。

    $ make all

1.2.   安装zlib库

由于交叉编译mtd工具时需要zlib.h文件，所以在编译之前先安装zlib库文件。从网上下载zlib-1.2.3.tar.gz解压缩

$ tar zxvf zlib-1.2.3.tar.gz

$ cd zlib-1.2.3

$ ./configure –prefix=/usr/local/arm/arm-linux --shared

修改Makefile如下：

CC=gcc（由于我的mkfs.jffs2是在宿主机下制作文件系统用的，因此不需要采用交叉编译。下边的LDSHARED也是一样，不需要采用交叉工具）

LDSHARED=ld -shared

$ make all

$ make install

注意：这里是安装在/usr/local/arm/arm-linux目录下

1.3.   安装mtd

从网上下载mtd-snapshot-20050519.tar.bz2 解压缩

$ tar jxvf mtd-snapshot-*

$ cd mtd/util

修改该目录下的Makefile:

SBINDIR=/usr/sbin

MANDIR=/usr/man

INCLUDEDIR=/usr/include

LDFLAGS=-L/usr/local/arm/arm-linux/lib           ＃zlib库的库文件所在文件夹

CROSS=                      #用于宿主机下

CC := $(CROSS)gcc

CFLAGS := -I../include -I/usr/local/arm/arm-linux/include -O2 -Wall

 

$ make all

（加上-I/usr/local/arm/arm-linux/include是因为，在编译的过程中出现找不到zlib.h的错误，加上LDFLAGS也还是有同样的错误，所以直接在CFLAG中加上zlib库文件所在的文件夹的位置。）

然后将该目录下生成的 flash_erase,flash_eraseall, mkfs.jffs2工具放在ramdisk文件系统中（我这里放在/bin目录下）。另外，需要将/arm-linux/lib目录下的libz.so, libz.so.1, libz.so.1.2.3文件拷贝到ramdisk文件系统的/lib目录下，否则mkfs.jffs2工具不能使用。

2.       挂载、制作jffs2文件系统

在这里，为了避免重新制作文件系统，我采用了英蓓特公司的MBS-SAM9G45开发板自带的jffs2文件系统Angstrom-x11-image-demo-glibc-at91.rootfs.jffs2。在整个制作jffs2文件系统的过程中，我们采用root权限。

2.1.   挂载文件系统镜像

jffs2文件系统不是块设备，不能直接mount，需要做一些中间步骤。首先，内核必须支持MTD，并且编译了mtdram、mtdblock这两个模块。先先建立一个大于等于要挂载的文件系统的虚拟mtd设备。Angstrom-x11-image-demo-glibc-at91.rootfs.jffs2文件系统为28.2M，那么我先建立一个大于等于28.2M的虚拟mtd设备。（为了避免制作过程当中向文件系统里边添加大文件，我将mtd大小设置为50M*1024=50720K）

$ sudo modprobe mtdram total_size=50720

其中，total_size的单位是KB，指定mtd的大小。

加载mtdblock产生虚拟块设备并把Angstrom-x11-image-demo-glibc-at91.rootfs.jffs2的内容写入生成的虚拟设备中：

$ sudo modprobe mtdblock

$ sudo dd if=/home/Embest_SAM9G45/Angstrom-x11-image-demo-glibc-at91.rootfs.jffs2 of=/dev/mtdblock0

（注：dd命令是指定大小的块拷贝文件，并在拷贝的同时进行指定的转换。if=file:输入文件名，缺省为标准输入。of=file：输出文件名，缺省为标准输出。）

创建挂载点：

$mkdir /mnt/mtd

现在就可以mount了：

$ sudo mount -t jffs2 /dev/mtdblock0 /mnt/mtd

进入/mnt/mtd之后即可对文件系统进行修改！

2.2.   制作jffs2文件系统镜像

修改（在后边一步讲）好自己的文件系统后，退到已做好的文件系统目录的上一级。比如我的文件系统的挂载点是/mnt/mtd，则退到/mnt目录下，用mkfs.jffs2工具制作jffs2文件系统，如下：

#mkfs.jffs2 -r rootfs -o fs.jffs2 -e 0x20000 --pad=0x500000 -s 0x800 –n -l

即可生成 rootfs.jffs2

Mkfs.jffs2各参数的意义如下：

-r：指定要做成image的目录名。

-o：指定输出image的文件名。

-e：每一块要擦除的block size，默认是64KB.要注意，不同的flash, 其block size会不一样，三星的K9F2G08U0A的block size为0x20000（从其datasheet里可以找到）。在没有加-e选项是，启动会出现以下错误：at91sam user.warn kernel: Empty flash at 0x00f0fffc ends at 0x00f10000。因此，若有类似的错误，加上-e选项，并配置nandflash的块大小，即可消除。

--pad(-p)：用16进制来表示所要输出文件的大小，也就是fs.jffs2的大小，如果实际大小不足此设定的大小，则用0xFF补足。也可以不用此选项，生成的文件系统的大小跟本身大小一致，暂时还不知道有和妙用，但是加上后会少出现很多错误。

-n，-no-cleanmarkers：指明不添加清楚标记（nandflash有自己的校检块，存放相关的信息）。如果挂载后会出现类似：CLEANMARKER node found at 0x0042c000 has totlen 0xc != normal 0x0的警告，则加上-n就会消失。

-l，--little-endian：指定使用小端格式。

还有的选项，不需要了，可以自己看帮助！用如下命令mkfs.jffs2 –h。

3.       修改文件系统 3.1.   需要修改的原因

1、  系统在启动时，会启动很多的项目，而很多的进程是我们根本不需要的，通过对文件系统的修改，可以减少启动项，加快开机速度。

2、  由于开发板提供的文件系统很全面，囊括了声卡、显卡、游戏、液晶显示屏等很多驱动，但是这些都是我所不需要的，因此通过修改文件系统，我们可以裁减掉不需要的驱动、库文件以及所有的配置文件。

3、  在系统启动时，需要加入我们自己启动程序。在这个文件系统中，加入了超级用户自动登录功能、无线网卡驱动自启动以及和FPGA的接口驱动自动加载。

3.2.   删除多余的启动项

所有的启动项都在init.d中实现，按照不同的runlevel，分布在rc0.d~rc6.d以及rcS.d中。rc?.d和/etc/init.d的关系，在下边这篇文章中叙述的相当详细，可以参考学习：

rc?.d中都是指向/etc/init.d中脚本的连接。在rc?.d中，可以看到有K和S开头的两种连接。S开头表示启动，K开头表示不启动。在启动时，系统会执行rc?.d中的所有S开头的所指向的脚本文件。因此，我们只需要修改rc?.d中的连接以及/etc/init.d中的脚本文件，就可以修改启动的项目。

在本文件系统中，我做了如下修改：

rc2.d：关闭S50usb-gadget。

rc3.d：关闭S50usb-gadget、S10alsa-state、S10dropbear。

rc4.d：关闭S50usb-gadget。

rcS.d：关闭S00psplash（旋转进度条，显示开机的进度）、S02banner。

我用的关闭的方法是mv S50usb-gadget K50usb-gadget，这样就关闭了usb-gadget，在需要启动此项时，也很方便启动。当然，这样的操作并没有大幅度减小启动的时间。

3.3.   root用户自动登录

在每次设备启动或者复位的时候，都需要手动在启动结束后输入root以登录系统，而在无人值守的情况下，需要root用户能自动登录，并执行程序。在/etc/inittab中做如下修改即可实现root用户自动登录：

默认启动runlevel为5，即id: 5 :default

注释掉登录的那行代码，即#S:2345:respawn:/sbin/getty 115200 ttyS0

添加如下登录代码：S1:2345:respawn:/sbin/getty /usr/bin/autologin 115200 ttyS0。启动autologin程序需要自己完成，/usr/bin/是autologin所在位置，这个位置可以自己任意选取。

编写autologin.c程序如下：

#include

#include

 

int main ( )

{

execlp(“login”, “login”, “-f”, “root”, 0);

}

然后编译autologin.c，注意要使用交叉编译器。

$ /usr/local/arm-2007q1/bin/arm-none-linux-gnueabi-gcc –o autologin autologin

将编译好的autologin可执行文件复制到/usr/bin目录下。也可以放到其他目录下，相应的修改/etc/inittab即可。

至此，重新制作文件系统镜像后，烧写进nandflash，即可自动登录root用户。

3.4.   添加自己的启动项

因为rcS是每个系统都必须启动的项，因此在rcS中添加启动项是最直接的方法。（在我们的系统的中没有rc.local文件，网上有很多在rc.local中添加自启动的方法）

我需要自动加载无线网卡驱动、FPGA接口驱动以及开启DHCP服务。

首先，将无线网卡和FPGA的驱动以及DHCP的可执行文件以及配置文件拷贝进相应的文件夹（可执行放的文件夹可以自己设置，在写执行脚本的时候注意路径，配置文件需要按规则放）。在这里，我将无线网卡驱动rt3070sta.ko拷贝到/usr/src中，rt3070sta.ko驱动加载后需要读取的配置文件RT2870STA.dat放在/etc/Wireless/RT2870STA中。将FPGA的接口驱动fpgadev拷贝到/usr/src。在编译内核时，已经添加了dhcp服务，因此在/sbin和/usr/sbin中分别放有客户端uhdpc和服务端uhdpd，拷贝配置文件udhcpd.conf到/etc下，在/var/lib/misci下新建（touch命令）一个文件udhcpd.leases。修改所有文件的权限为755(chmod 755 xxx)。

其次，需要在/etc/init.d中添加执行的脚本文件，在此脚本文件中添加你要执行的代码。编写autoset_sta脚本如下：

#!/bin/sh

 

#Auto set wireless card and FPGA driver

/sbin/insmod /usr/src/rt3070sta.ko

/sbin/insmod /usr/src/fpgadev.ko\

 

/sbin/udhcpc

最后，修改文件权限并在rcS.d中添加指向init.d/autoset_sta的连接。

$ chmod 755 autoset_sta

$ cd ../rcS.d

$ ln –sf ../nit.d/autoset_sta S99autoset_sta

制作好文件系统后，烧写重启即可自动加载这些驱动以及服务。

3.5.   减小文件系统体积

原始文件系统28.2MB，在加上自己的文件后，达到了30MB。嵌入式下存储资源是宝贵的，为了减少所占资源，必须对文件系统进行瘦身。

进入/etc，删除不必要的启动脚本文件，比如X11的文件。

进入/lib，删除比需要的库文件。

进入/usr，删除games。

进入/usr/bin，删除没用的命令。

进入/usr/lib，删除没用的库文件。这里库文件相当多，达到16M之巨，而里边大多是我们不用的库，例如libaudiofile.so.0、libsoundgen.so.0、libmad*、libICE等，还有关于图像和界面的库等，这些都可以删掉。全部删除后，/usr/lib可以小到3M~6M。当然，这都得看具体应用，对与我来讲，我所用到的就是网络编程、多线程、无线网卡、SPI通信、串口通信等东西，所以能删除很多不必要的库。但是因为启动项删除的不够干净，在启动的过程当中，仍然会用到/usr/lib中的很多库，因此会出现很多错误，但并不影响我的操作。

进入/usr/share，删除没有用的doc以及applications。。。。。

基本裁剪已经差不多了，重新编译文件系统，输出的大小为16M左右。

（还需要好好把系统的整个启动已经程序的调用搞清楚一下，这还可以大大的裁剪）

4.       问题及解决方法

Q：在启动过程中出现at91sam user.warn kernel: Empty flash at 0x00f0fffc ends at 0x00f10000问题

A：在mkfs.jffs2的时候，加上-e 0x20000指定擦除块的大小。-e是指定擦除块的大小，我们使用的nandflash的块大小为128K字节，因此-e后的参数为(128*1024)10=(20000)16。

 

Q：启动的时候出现CLEANMARKER node found at 0x00f10000 has totlen 0xc != normal 0x0问题。

A：在mkfs.jffs2的时候，加上-n选项。-n, --no-cleanmarkers。指明不添加清楚标记（nand flash 有自己的校检块，存放相关的信息。）如果挂载后会出现类似：CLEANMARKER node found at 0x0042c000 has totlen 0xc != normal 0x0 的警告，则加上-n 就会消失。

 

Q：解决jffs2_scan_eraseblock(): Magic bitmask 0x1985 not found at 0x01649298: 0xa25e instead问题的方法

A：在mkfs.jffs2的时候加上-s 2048（页大小，由芯片决定）以及-l(小端模式)两个选项。-s是指明页的大小，我们使用的nandflash的页的大小为2048字节。-l指明为小端模式，一般嵌入式下均为小端模式。

 

说明：

1、  在文件系统制作的过程，均需要使用root用户权限；

2、  一般嵌入式下只有root用户登录，因此文件系统中的所有文件都需要具有root可执行权限，如果用其他用户登录，请保证文件系统中文件（特别是自己添加的文件）的相应可执行权限。

 

还不清楚的问题：

1、  启动过程还不明白

2、  如何更有效的减少启动时间？