详解制作根文件系统

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目录

前言

具体步骤 

一.编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录

二.利用交叉编译工具链，构建/lib目录

三.手工构建/etc目录 

四.手工构建最简化的/dev目录

五.创建其它空目录

六.配置系统自动生成/proc目录和构建完整的/dev目录

七.制作根文件系统的映像文件

squashfs文件系统制作

jffs2文件系统制作

UBI文件系统制作

一些错误的记录

总结

文件系统中一些目录文件的记录

/etc/inittab

前言

FHS（Filesystem Hierarchy Standard）标准介绍

当我们在linux下输入ls  / 的时候，见到的目录结构以及这些目录下的内容都大同小异，这是因为所有的linux发行版在对根文件系统布局上都遵循FHS标准的建议规定。

该标准规定了根目录下各个子目录的名称及其存放的内容：

制作根文件系统就是要建立以上的目录，并在其中建立完整目录内容。其过程大体包括

• 编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录
• 利用交叉编译工具链，构建/lib目录
• 手工构建/etc目录
• 手工构建最简化的/dev目录
• 创建其它空目录
• 配置系统自动生成/proc目录
• 利用udev构建完整的/dev目录
• 制作根文件系统的映像文件

具体步骤 

首先建立根文件系统文件 rootfs

mkdir rootfs

接下来就是生成根目录下各个子目录了

一.编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录

1、找到SDK中提供的busybox

或者自己下载busybox

https://busybox.net/downloads/

7z  x  busybox.7z

cd busybox

2、修改Makefile

ARCH            ?=  mips

CROSS_COMPILE   ?= mips-linux-gnu-

 这里ARCH会从CROSS_COMPILE 提取，所以我就没有修改

备注：（如果不想修改Makefile也可以通过make menuconfig配置编译编译工具链和编译选项， Busybox Settings  —>Build Options 下）

3、make menuconfig配置busybox

busybox配置主要分两部分

第一部分是Busybox Settings，主要编译和安装busybox的一些选项。这里主要需要配置：

1）、Build Options

Build BusyBox as a static binary (no shared libs)，表示编译busybox时，是否静态链接C库。我们选择动态链接C库，所以这里不勾选。

2）、Installation Options (“make install” behavior)

 What kind of applet links to install (as soft-links)  —>(X) as soft-links，表示安装busybox时，将各个命令安装为指向busybox的软链接还是硬链接。我们选择软链接。

Installation Options (“make install” behavior)  —>  (./_install) BusyBox installation prefix表示busybox的安装位置，我这里用的是默认的。

3）Busybox Library Tuning

保留Command line editing以支持命令行编辑；

保留History size以支持记忆历史命令；

选中Tab completion和Username completion以支持命令自动补全

我这里默认都是选中的。

第二部分是Applets，他将busybox的支持的几百个命令分门别类。我们只要在各个门类下选择想要的命令即可。这里我们基本保持默认设置。

1）选中Networking Utilities — httpd下的Enable -u <user> option，以启用http服务器的功能allows the server to run as a specific user

4、编译安装

make defconfig 生成默认配置

make

make  install

安装完成之后安装目录_install下生成了bin  sbin  usr/bin  usr/sbin目录，其下包含了我们常用的命令，这些命令都是指向bin/busybox的软链接，而busybox本身的大小不到800K：

cp  -r  _install/* rootfs

 如果没有busybox的话也可以从网上下载，修改项差别不大

从http://www.busybox.net/ 下载busybox-1.7.0.tar.bz2

tar xjvf busybox-1.7.0.tar.bz2解包

修改Makefile文件

二.利用交叉编译工具链，构建/lib目录

光有应用程序（命令）是不够的，因为应用程序本身需要使用C库的库函数，因此还必需制作C库，并将其放置于/lib目录

• 目标文件，如crtn.o，用于gcc链接可执行文件
• libtool库文件（.la），在链接库文件时这些文件会被用到，比如他们列出了当前库文件所依赖的其它库文件，程序运行时无需这些文件
• gconv目录，里面是各种链接脚本，在编译应用程序时，他们用于指定程序的运行地址，各段的位置等
• 静态库文件（.a），例如libm.a，libc.a
• 动态库文件 （.so、.so.[0-9]*）
• 动态链接库加载器ld-2.3.6.so、ld-linux.so.2
• 其它目录及文件

这里我们可以使用 交叉编译工具链中 现成的cp过来

找到自己的交叉编译链的安装路径

这里我们只用cp动态库就好了

如果我们只制作最简单的系统，那么我们只需要运行busybox这一个应用程序即可。

通过执行# mips-linux-gnu-readelf -a busybox | grep ‘Shared’确认busybox运行时需要用到的库

• 实际的共享链接库：libLIBRARY_NAME-GLIBC_VERSION.so。当然需要拷贝。
• 主修订版本的符号链接，指向实际的共享链接库：libLIBRARY_NAME.so.MAJOR_REVISION_VERSION，程序一旦链接了特定的链接库，将会参用该符号链接。程序启动时，加载器在加载程序前，会检索该文件。所以需要拷贝。
• 与版本无关的符号链接，指向主修订版本的符号连接（libc.so是唯一的例外，他是一个链接命令行：libLIBRARY_NAME.so，是为编译程序时提供一个通用条目）。这些文件在程序被编译时会被用到，但在程序运行时不会被用到，所以不必拷贝它。

拷贝以下文件

如果有报错Kernel panic – not syncing: Requested init /linuxrc failed (error -2).

这个错误说明/lib目录下动态库还是不完整，就要检查一下是否漏cp了

关于共享库的2个符号链接的作用的特别说明：

• 当 我们使用gcc    hello.c    -o    hello    -lm编译程序时，gcc会根据-lm的指示，加头（lib）添尾（.so）得到libm.so，从而沿着与版本无关的符号链接（libm.so -> libm.so.6）找到libm.so.6并记录在案（hello的ELF头中），表示hello需要使用libm.so.6这个库文件所代表的数学库 中的库函数。而当hello被执行的时候，动态链接库加载器会从hello的ELF头中找到libm.so.6这个记录，然后沿着主修订版本的符号链接 （libm.so.6 -> libm-2.3.6.so）找到实际的共享链接库libm-2.3.6.so，从而将其与hello作动态链接。可见，与版本无关的符号链接是供编译器 使用的，主修订版本的符号链接是供动态链接库加载器使用的，而实际的共享链接库则是供应用程序使用的。

添加厂商工具命令及依赖的动态库

方法类似。mips-linux-gnu-readelf -a 工具名称 | grep ‘Shared’。将缺失的库添加即可。

三.手工构建/etc目录 

/etc 目录存放的是系统程序的主配置文件，因此需要哪些配置文件取决于要运行哪些系统程序。即使最小的系统也一定会运行1号用户进程init，所以我们至少要手 工编写init的主配置文件inittab。busybox的inittab文件的语法、语义与传统的SYSV的inittab有所不同。

inittab 文件中每个条目用来定义一个需要init启动的子进程，并确定它的启动方式，格式 为<id>:<runlevel>:<action>:<process>。例 如：ttySAC0::askfirst:-/bin/sh

• <id>表示子进程要使用的控制台，若省略则使用与init进程一样的控制台
• <runlevel>表示运行级别，busybox init程序这个字段没有意义
• <action>表示init进程如何控制这个子进程
  • sysinit：系统启动后最先执行，只执行一次，init进程等待它结束后才继续执行其它动作
  • wait：系统执行完sysinit条目后执行，只执行一次，init进程等待它结束后才继续执行其它动作
  • once：系统执行完wait条目后执行，只执行一次，init进程不等待它结束
  • respawn：启动完once进程后，init进程监测发现子进程退出时，重新启动它
  • askfirst：启动完respawn进程后，与respawn类似，不过init进程先输出” Please press Enter to activate this console“，等用户输入回车后才启动子进程
  • shutdown：当系统关机时
  • restart：Busybox中配置了CONFIG_FEATURE_USE_INITAB，并且init进程接收到SIGUP信号时执行，先重新读取、解析/etc/inittab文件，再执行restart程序
  • ctrlaltdel：按下ctrl+alt+del键时执行，不过在串口控制台中无法输入它
• <process>表示进程对应的二进制文件。如果前面有-号，表示该程序是“可以与用户进行交互的”

1）可以构建最简单的文件内容

我们可以制作最简单的/etc/inittab文件，其内容如下：

制作最简单的脚本程序文件/etc/init.d/rcS，其内容如下：

修改shell脚本文件/etc/init.d/rcS的权限，以使其可被执行：

# chmod a+x /etc/init.d/rcS

2）这里我用的是busybox 的 examples/bootfloppy/etc中的文件

etc 目录可参考系统 /etc 下的文件。其中最主要的文件包括 inittab、fstab、init.d/ rcS 文件等，这些文件最好从 busybox 的 examples/bootfloppy/etc 目录下拷贝过来，根据需求自行修改。

修改inittab文件：

::sysinit:/etc/init.d/rcS

console::askfirst:-/bin/sh

::once:/usr/sbin/telnetd -l /bin/login

::ctrlaltdel:/sbin/reboot

::shutdown:/bin/umount -a -r

——————————————————

修改fstab 文件 ：

proc    /proc   proc    defaults        0       0

tmpfs   /tmp    tmpfs   defaults        0       0

sysfs   /sys    sysfs   defaults         0       0

tmpfs   /dev    tmpfs   defaults        0       0

var     /dev    tmpfs   defaults        0       0

——————————————————

修改/init.d/rcS文件：

#!/bin/sh

PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin

runlevel=S

prevlevel=N

umask 022

export PATH runlevel prevlevel

mount -a

mkdir /dev/pts

mount -t devpts devpts /dev/pts

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug

mdev -s

mkdir -p /var/lock

/bin/hostname -F /etc/hostname

# chmod a+x /etc/init.d/rcS， 记得赋权限

——————————————————

修改 profile文件：

#Ash profile

#vim : syntax=sh

#No core files by default

#ulimit -S -c 0 > /dev/null 2>&1                                                                    

USER=”`id -un`”

LOGNAME=$USER

PS1='[\u@\h \W]# ‘           

PATH=$PATH

HOSTNAME=`/bin/hostname`

echo “hello world.”

echo “Done”

export USER LOGNAME PS1 PATH

——————————————————

echo “mipsT40” > etc/hostname  内容自定，将来作为主机名

3）其他文件

复制宿主机下的 /etc/passwd     grop    shadow  到此目录下

同时修改 /etc/inittab

console::respawn:/sbin/getty -L console vt100 # GENERIC_SERIAL

这样就会启动后就需要输入密码才能登陆了

四.手工构建最简化的/dev目录

创建两个设备节点：

#mknod console c 5 1

#mknod null c 1 3

也可以直接从系统中拷贝过来 需要的设备文件。拷贝文件时请使用 cp –R filename。

五.创建其它空目录

根据前面所列的目录，看缺少什么就创建

六.配置系统自动生成/proc目录和构建完整的/dev目录

上面的rcS已经完成了这些操作

七.制作根文件系统的映像文件

可以从以下两种文件系统中选择一种

 squashfs：只读文件系统，压缩率高

 jffs2：可读写文件系统，可选择压缩方式

squashfs 文件系统是一套基于 Linux 内核使用的压缩只读文件系统，压缩率高。 squashfs 具有如下特点： 优点： 压缩率高，数据(data)，节点(inode)和目录(directories)都被压缩，可以节省 flash 空间，最大可以支持 4G 文件系统。 缺点： 无法写操作

squashfs文件系统制作

# mksquashfs rootfs ./rootfs.squashfs.img -b 64K –comp xz

注：制作之前请先删除要保存 squahfs 目录里面同名的 squashfs 文件

squashfs介绍和安装_mayue_web的博客-CSDN博客_squashfs

jffs2文件系统制作

# mkfs.jffs2 –d ./rootfs -l –e 0x8000 -s 0x1000 -o rootfs.jffs2.img –pad=0x

mkfs.jffs2 -o root-uclibc-1.1.jffs2 -r root-uclibc-1.1 -e 0x10000 -s 0x1000 -n -l -X zlib –pad=0x10000

参数简介：

-o, –output=FILE 指定生成文件的文件名.(default: stdout)

-r, -d, –root=DIR 指定需要制作的文件夹目录名.(默认：当前文 件夹)

-e, –eraseblock=SIZE 设定擦除块的大小为(默认: 64KB)

-s, –pagesize=SIZE 节点页大小(默认: 4KB)

-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。

-l, –little-endian 指定使用小端格式

-X, –enable-compressor=COMPRESSOR_NAME 指压缩格式

-p, –pad[=SIZE] 通常用 16 进制表示输出文件系统大小，不足部 分用 0xff 补充

UBI文件系统制作

（1）mkfs.ubifs 制作 UBI 文件系统（不带卷集信息）

UBI 内部空间开销 大致包含:

 2 个可擦除块用来存储 UBI 分区表

 1 个可擦除块用来做磨损均衡

 1 个可擦除块用来做 atomic LEB 更新

 按每 1024 个可擦除块预留 20 个可擦除块的比例，预留空间做坏块管理(不足 1024 的，按 1024 算)，假设 预留 B1

 每个可擦除块，预留 2 个 page size 存储 EC header 和 VID header，如果 Nand Flash 支持 sub-pages 则每 个可擦除块预留 1 个 page size 存储 EC header 和 VID header

 MTD 分区中的坏块个数 B2

 坏块管理开销为 MAX(B1,B2) (B1,B2 哪个大就以哪个计算)

举例 以一个 50M 的 MTD 分区，假定可擦除块的 size 为 128KiB，共 400 个可擦除块，page size 为 2KiB，不支持 sub-pages，并且无坏块，则其 UBI 预留空间为:

(20 + 4) * 128KiB + 4KiB * (400 – 20 – 4) = 4576KiB

可以用来创建 volume 的空间为: 50M – 4576KiB = 46624KiB

一些错误的记录

1、文件系统打到内核中启动时报错

问题原因

文件系统缺少 init软连接

ln -s init bin/busybox

补充：如果不是这个原因 就要检查一下 busybox 和 lib是不是对应的，busybox 必须要使用与之对应的工具链中的库才行。

2、挂载jffs2系统报错 ： jffs2: jffs2_scan_eraseblock(): Magic bitmask 0x1985 not found at 0x00000018: 0x2000 instead

我遇到这个问题的原因分区没擦，在uboot里面erase擦除了就好了

jffs2系统挂载不上的常见原因 · 荔枝派Zero指南 · 看云 (kancloud.cn)

总结

参考 详解制作根文件系统_复兴之路-CSDN博客

Uboot和系统移植（19）——- 根文件系统构建过程详解_big_C的博客-CSDN博客

文件系统中一些目录文件的记录

/etc/inittab

::sysinit:/etc/init.d/rcS #::respawn:-/bin/sh #::askfirst:-/bin/sh #::askfirst:-/bin/login ::askconsole:/bin/login # Stuff to do before rebooting #::ctrlaltdel:/sbin/reboot ::shutdown:/usr/bin/killall klogd ::shutdown:/usr/bin/killall syslogd ::shutdown:/bin/sync ::shutdown:/bin/umount -a -r ::shutdown:/sbin/swapoff -a # Stuff to do when restarting the init process ::restart:/sbin/init # Put a getty on the serial port 0 ::respawn:/sbin/getty -L ttyS0  vt100 

屏蔽掉串口登录栏：

::respawn:/sbin/getty -L ttyS0 vt100  它指定了在特定的终端（TTYS0）上启动一个getty。这个getty将使用vt100终端类型，波特率为。

屏蔽掉此行，串口登录将会被屏蔽，如下，串口将不会有登录栏

给串口增加登录密码

::respawn:/sbin/getty -L ttyS0 vt100  即可

部分平台可能不管用，此时可以

注释掉#console::respawn:/sbin/getty -L console vt100 # GENERIC_SERIAL

添加即可