busy文件系统制作

Busybox根文件系统制作

1         目的

本文主要介绍基于busybox根文件系统的制作，并介绍linux根文件系统的相关知识。

2         Linux文件系统概述

根文件系统概念：内核镜像文件，内核启动后运行的第一个程序(init)，给用户提供操作界面的shell程序，应用程序所依赖的库。这些必须，基本的文件合成为根文件系统。

这些文件存放在一个分区中。根文件系统挂接(mount)在根目录下。

Linux支持比较多的文件格式：如fat16,fat32,ntfs,ext2,ext3,jffs2,yaffs等，除此之外，还支持虚拟文件系统，sysfs,proc，这些虚拟文件并不存在于实际的存储设备上，而是在访问时,linux内核临时生成。

3         Linux根文件系统目录结构

 

3.1       文件系统目录描述

3.1.1        /bin目录

该目录存放所有用户都可以使用的,基本的命令，这些命令在挂接其他文件系统之前可以使用，所以/sbin目录必须和根文件系统在同一个分区中。

/bin目录中常用的命令有：cat,chgrp,chmod,cp,ls,sh,kill,mount,umount,mkdir,mknod.

3.1.2        /sbin目录

该目录存放系统命令，即只有系统管理员能够使用的命令，系统命令还可以存放在/usr/bin，/usr/local/sbin目录下。/sbin目录中存放的是基本的系统命令，它们用于启动系统，修复系统等。与/bin目录类似，在挂接其他文件系统之前就可以使用/sbin，所以/sbin目录必须和根文件系统在同一个分区。

/sbin中常用的命令有：shutdown,reboot,fdisk,fsck

不是急迫需要使用的系统命令存放在/usr/bin目录下。本地安装的系统命令存放在/usr/local/sbin目录下。

3.1.3        /dev目录

该目录下存放的是设备文件。设备文件是linux中特有的数据类型，在linux系统中，以文件的方式访问各种外设，即通过读写某个设备文件操作某个具体硬件。比如/dev/ttySAC0可以访问到串口0

设备文件有字符设备和块设备。执行ls /dec/命令能查看实际的硬件设备的主设备号，次设备号。主设备号用来表示是哪类设备，次设备号用来标示是同类设备中的第几个。

3.1.4        /etc目录

该目录下存放各种配置文件。对于busybox存放的系统启动的相关配置文件。

3.1.5        /lib目录

该目录存放下存放的是共享库和可加载模块，共享库用于启动系统，运行根文件系统中的可执行程序，比如/bin,/sbin下的程序。其他不是根文件系统必须的库文件可以存放在其他目录,/usr/lib,/var/lib等

3.1.6        /home目录

此目录是可选目录，对于普通用户，在/home目录下都有一个子目录，里面存放相应的配置文件。

3.1.7        /root目录

根目录用户

3.1.8        /usr目录

此目录可以存放在另一个分区中，在系统启动后在挂接到根文件系统中的usr目录下。里面存放的是共享目录和只读的程序和数据。

3.1.9        /var目录

存放的是可变数据。

3.1.10    /proc目录

这是一个空目录，用作proc文件系统的挂载点，proc文件系统式虚拟的文件系统。它没有对应实际的硬件设备。

3.1.11    /mnt目录

用于临时挂接某个文件系统的挂接点，通常是空目录。

3.1.12    /tmp目录

存放临时文件的，通常是空目录。

4         Linux文件属性介绍

linux包含以下几种文件属性：普通文件，目录文件，字符设备文件，块设备文件，FIFO，套接口，连接文件。

5         Busybox移植

5.1       简介

Busybox是一个遵循GPL v2协议的开源项目。Busybox将众多的unix命令集集合到一个很小的可执行程序中，可以用来替换GNU fileutils,shellutils工具集，它设置还集成了http服务器和telnet服务器。但与相应的GNU工具相比，所提供的选项较少，但是能够满足一般应用。

Busybox在编写过程中对文件大小进行优化，并考虑系统资源有限的情况。动态链接的busybox只有几百KB，即使静态链接也只有1M左右。

创建一个最小系统，使用busybox，只需要在/dev目录下创建必要的设备节点，在/etc目录下 创建一些配置文件就可以了，如果busybox是动态链接，还需要在/lib目录下包含相应的库文件。

5.2       编译和安装busybox

5.3       获取源码

从，版本任意选择，本版本选择的是1.13.4busybox

获得源码包后，解压到相应目录。

5.4       配置busybox

在busybox1.13.4目录下，执行make menuconfig命令进入busybox配置界面。

下面对配置界面的相关界面做简要介绍，对于不同的版本，配置界面可能有细微差别，但是这个不影响busybox的功能配置

5.4.1        Busybox settings

这个包含通用的设置，在它的子目录中包含以下配置选项

Busybox settings build option：

这个选项中可以指定交叉编译的路径和使用静态库还是动态库。本文实现的交叉编译路径是在busybox根目录下修改Makefile中指定，而库是用的动态库。

同时还包括调试选项和busybox选项微调功能选项，移植过程中，选择的是默认状态，不需要更改。

Installation options：busybox的安装路径，安装路径也可以在命令行通过显示的指定。

5.4.2        Archival utilities

这个配置选项中包含各种格式的解压或打包命令的配置如：tar,rpm,gzip等。

5.4.3        Linux module utilities

配置模块加载命令选项等

5.4.4        Linux system utilities

配置选项包含系统的命令：如mount，umount，fdisk,mdev(busybox支持udev的一种格式)，同时包含各种文件系统的支持等。

5.4.5        Networking utilities

此配置选项包含实际的网络配置命令，如ping，telenet，arp命令等。

5.4.6        其他

配置选项中还包括shell的选择，VI编辑器的选择等。在实际配置过程中，都是用的默认，可根据实际应用修改。

选择相应的配置界面后，保存配置退出即可。

5.5       编译修改Makefile

修改busybox根目录下的Makefile指定交叉编译环境变量

第164行：CROSS_COMPILE=/usr/local/arm/4.2.2-eabin/usr/bin/arm-linux-

指定交叉编译工具

第189行：ARCH?=arm

指定交叉编译工具后，可以执行make命令编译busybox，最后是安装，安装路径可以按busybox默认的路径安装在_install目录中，也可以make CONFIG_PREFIG=dir_path install 可以将busybox安装到指定的目录。

     安装完成后将在指定的安装目录下生成如下4个文件，目录

1：bin

2：linuxrc->bin/busybox

3：sbin

4：usr

其中linurc都是到/bin/busybox的连接文件。

5.6       构建根文件系统

5.6.1        简介

所谓构建根文件系统：就是在系统下创建各种目录，并在各种目录中创建各种文件。比如在/bin,/sbin下存放各种可执行程序，在/etc目录下存放配置文件，在/lib目录下存放库文件。

5.6.2        创建目录

创建相应的目录，其中有些目录不是必须的，如 tmp,var等。

# mkdir dev etc lib mnt proc var tmp sys root

5.6.3        构建etc目录

Init进程根据/etc/inittab文件来创建其他子进程，比如调用脚本文件配置ip地址，挂接其他文件系统，最后启动shell等。

etc目录下的内容取决运行的程序，在本文件系统移植过程中，主要创建/etc/inittab,etc/init.d/rcS,etc/fatab三个文件

5.6.3.1         etc/inittab解析

/etc/inittab文件中相关的文档和示例代码在busybox的exampiles/bootfloppy/etc/inittab文件中。

/etc/inittab文件中每个条目用来定义一个子进程，并确定它的启动方法，格式如下：

：：：

l         id：表示这个子进程要使用的控制台（即标准输入输出，标准错误设备）如果省略，则使用与init进程一样的控制台。

l         runlevels：对于busybox程序，这个字段没有意义，可以省略

l         action：表示init进程如何控制这个子进程。

l         process：要执行的程序，它可以使可执行程序，也可以是脚本文件。如果process字段前有“-”字符，表示这个程序是可交互的

在/etc/inittab文件的控制下，init进程的行为总结如下：

l         在系统启动前期，init进程首先启动为sysinit,wait,once的3类子进程。

l         在系统正常运行期间，init进程首先启动位respawn,askfirst的两类子进程，并监视他们，发现某个子进程退出时则启动它。

l         在系统退出时，执行位shutdown,restart,ctrlaltdel的3类子进程（之以或全部）

etc/inittab中action字段的含义

Action名称	执行条件	说明
Sysinit	系统启动后最先执行	值执行一次，init进程等待它结束才执行其他动作
Wait	系统执行完sysinit进程后	只执行一次，init进程等待它结束才执行其他动作。
Once	系统执行完wait后	只执行一次，init进程不等待它结束
Respawn	系统执行完once后	Init进程检测发现子进程退出时，重新启动它
Askfirst	启动完respawn后	与respawn类似。不过init进程线输出“请激活控制台”，等待用户回车确定才启动子进程
Shutdown	当系统关机时	重新启动和关闭系统命令
ctrlaltdel	按下ctrl+alt+del
restart	Busyboy中配置了CONFIG_FEATURE_USS_INITTAB, 并且init进程接收到SIGHUP信号时	先读取，解析/etc/inittab文件，在执行restart程序

5.6.4        /etc/inittab实例

在实际busybox中配置 inittab文件格式如下：

：：sysinit：/etc/init.d/rcS

：：askfirst：-/bin/sh

：：ctrlaltdel：/sbin/reboot

：：shutdown：/bin/umount –a –r

6410中使用的配置文件就是此文件配置。

5.6.5        创建/etc/init.d/rcS

这个是一个脚本文件，可以在里面添加想自动执行的命令，例如IP，文件系统挂载，创建设备节点，加载驱动程序等。

6410中使用的脚本文件是如下格式：

#!/bin/sh

/bin/mount –a    //挂载所有的文件系统

mkdir /dev/pts   //创建目录

mount -t devpts devpts /dev/pts    //devpts用来支持外部网络连接的虚拟终端

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug  //设置内核，当有设备插拔时调用/sbin/mdev

mdev –s  //在/dev目录下生成内核支持的所有设备的节点

最后还要修改文件的属性

Chmod  777 etc/init.d/rcS

5.6.6        创建etc/fstab

内容如下

#device  mount-point  type  options   dump fsck order

 proc     /proc      proc  defaults   0    0

 tmpfs    /tmp       tmpfs  defaults  0    0

 sysfs     /sys        sysfs  defaults  0    0

 tmpfs    /dev       tmpfs  defaults  0    0       

device：要挂载的设备

mount-point：挂接点

type：文件系统类型

options：挂载参数，以逗号隔开

dump和fcsk order：用来控制dump,fcsk程序的行为，dump是用来备份文件的程序，fcsk是一个检查磁盘的程序。

dump程序根据dumo字段来决定这个文件系统是否需要备份，如果没有这个字段，或其值为0，则dump程序忽略这个文件系统

fsck程序根据fsck order字段来决定磁盘的检查顺序，一般来说对于根文件系统这个字段设为1，其他文件系统设为2，如果设为0，则fsck程序忽略这个文件系统。      

5.6.7        构建dev目录

实际上,各个linux文件系统中dev目录下的内容基本是类似的。

为了保证根文件系统的正确执行，/dev目录下的各种设备节点都是用的三星光盘中dev目中的设备节点。

5.6.8        创建根文件系统库      

创建根文件系统库有两种方法，一种是拷贝交叉编译工具lib中的库文件，其中包括动态库和静态库，目标文件，但是有些库文件不是必须的，可以通过交叉编译工具保留值需要的库文件即可。

方法一：/usr/local/arm/4.2.2-eabi/lib下的文件全部copy到busybox中的lib目录下，然后通过交叉编译工具arm-linux-strip 去掉不必要的库文件，主要是去掉目录和静态库。减少库文件的体积

方法2：下载uClibc-0.9.28源码包，进入utils子目录生成ldd.host 工具

 cd uClibc-0.9.28/utils

 make ldd.host

 将ldd.host拷贝到ubuntu系统的usr/bin目录下，并修改其权限

 Chmod 777 /usr/bin/ldd.host

 然后在busybox目录中运行ldd.host busybox查找busybox所依赖的库文件，把库文件拷贝到根文件系统的lib目录中即可。

5.6.9         NFS测试

文件系统建立好后，就要通过NFS测试现有的文件系统。测试好后，就可以制作成相应的文件镜像，如yaffs,cramfs,jffs等镜像烧写到实际硬件设备中。根据需求目前不需要做镜像烧写，所以暂时省略该部分的内容。