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构建根文件系统(一)

接着前边内核移植的文章,记录根文件系统的构建。


这里要用到强大的busybox,我选择的版本是busybox-1.18.5.tar.bz2 ,1.17的也可以;之所以选择这个版本是因为基于现在的交叉编译环境,可以正常静态编译busybox的版本貌似就是1.17之后的了(之前测试的是这样),当然用动态的也可以。


这里我讲述两种构建(静态和动态)形式都记录一下。正好这两种构建模式分别与TQ2440开发板手册和嵌入式Linux开发完全手册是对应的,所以整个流程都是参照这两份材料进行的。


根文件系统的构建到底是做什么的呢?说白了就是制作好一个文件目录,按照OS正常启动的必要需求,在对应的位置放上对应的需要的文件和应用程序(比如经常用到的一些命令[不过命令并不是制作文件系统所必须的,只是为了后边维护时用着方便,这也是busybox的实际存在意义,它集成了很多可用于嵌入式的管理命令和系统命令,还有系统启动所必须的一些东西,如init])。另一方面也说明了根文件系统的某些特性,它对应着内核的接口,按照一定的规范,实现了用户和内核的交互(如shell,和目录树),这也是为什么有句话说“挂载根文件系统”。其实文件系统也并不是所有工程所必须的。一切都由需求而定。


首先进行的是动态编译的简单构建,比较简单。并没有配置很多很多用户和一些预期要用到的文件,只是实现了可以挂载以及busybox集成的命令工具,可以用于arm Linux的驱动开发和测试。


1、 编译busybox 。

这里,在busybox解压后的目录里,运行make menuconfig 会看到和kernel一样的配置菜单,可以对其进行配置,大多配置项都是对一些命令支持的选择。有一点用到了必须说一下,就是是否静态编译的选项:

Busybox Settings  --->

Build Options  --->

[ ] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

这里我们先用动态编译。动态编译的话,在配置好文件系统后,要把编译时动态连接到的库手动的拷贝到对应的目录中。


这里就用默认的了(其实默认的配置基本上是所有功能都选上了,图个懒么,万一将来用到选项没有配上,还得回来重新配上,重新编译,重新制作镜像,重新烧写。。。)。

编译时改Makefile中

ARCH ?=arm #1.18版的busybox在190行(我也纠结着俩哥们怎么分开了)

CROSS_COMPILE ?=arm-linux- #1.18版本的在164行


然后我们在工程目录中建一个目录fs1,来存放我们的这个文件系统,即/home/jun/arm/fs1.

弄好以后,执行命令:(ps:在busybox目录下)

$ make CONFIG_PREFIX=/home/jun/arm/fs1 install


待到编译完成以后,会在fs1目录下生产bin  linuxrc  sbin  usr,证明我们已经有了强大功能的命令和工具集,接下来就可以构建我们的根文件系统了。


因为编译是动态链接的,所以我们要把动态链接库准备好,我们是用的arm-linux-gcc编译的,当然用的就是glibc的库喽,去交叉编译器的目录下找一下。


在busybox目录下执行:

$ arm-linux-readelf -a ./busybox|grep "Shared"


会列出shared的lib,我的列出来的是:

0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libm.so.6]

 0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libc.so.6]


然后我们就把这两个依赖到的链接库拷贝到fs1/lib中(没有这个目录就创建一个,我们本来就是在构建根文件系统),另外动态链接还要用到加载器,这里只会看到依赖的库,要手动的复制加载器过来,就是 ld-linux.so.3。


我的所以库都在交叉编译工具目录下的 /home/jun/arm/4.3.3/arm-none-linux-gnueabi/libc/lib 下边,你ls –l 一下发现有玄机,就是我们需要用到的几个文件libm.so.6、 libm.so.6、ld-linux.so.3都是链接文件,实际指向的是:

lrwxrwxrwx   1 jun jun      11 2011-09-20 17:32 libc.so.6 -> libc-2.8.so

lrwxrwxrwx   1 jun jun      11 2011-09-20 17:31 libm.so.6 -> libm-2.8.so

lrwxrwxrwx   1 jun jun       9 2011-09-20 17:31 ld-linux.so.3 -> ld-2.8.so

所以我们不但要把链接文件cp到fs1/lib中,还要把连接到的文件cp过去:

$ cp libc.so.6 libm.so.6 ld-linux.so.3 libc-2.8.so libm-2.8.so ld-2.8.so /home/jun/arm/fs1/lib


2、 构建根文件系统。


主要构件的目录为/etc、/dev 。其他的目录一条命令就OK了。

这里的/dev要用busybox提供的mdev来实现。

mdev 是busybox 自带的一个简化版的udev, 适合于嵌入式的应用埸合。 其具有使用简 单的特点。它的作用,就是在系统启动和热插拔或动态加载驱动程序时,自动产生驱动程序 所需的节点文件。 在以busybox为基础构建嵌入式linux 的根文件系统时,使用它是最优的选择。默认的配置单中已经加入了mdev的支持。优秀的mdev不但可以动态更新dev目录,还支持热插拔。

不但busybox要添加对mdev的支持,内核也要添加,因为这个必须有内核的底层支持才可以动态识别设备变更、动态创建设备文件。主要是通过添加内核对sysfs、tmpfs文件系统的支持,因为udev其实是通过读取sysfs信息来动态构建的设备文件:所以在内核中设置CONFIG_SYSFS、CONFIG_TMPFS配置项:


找不到可以在配置项里搜索一下:

| Symbol: SYSFS [=y]                                                                |

  | Prompt: sysfs file system support                                                 |

  |   Defined at fs/sysfs/Kconfig:1                                                   |

  |   Depends on: EMBEDDED                                                            |

  |   Location:                                                                       |

  |     -> File systems                                                               |

  |       -> Pseudo filesystems                                                       |

  |   Selected by: GFS2_FS && BLOCK && EXPERIMENTAL && (64BIT || LBD) && GFS2_FS_LOCK |

  |                                                                                   |

  +--------------------------------- Search Results ----------------------------------+

  | Symbol: TMPFS [=y]                                                                |

  | Prompt: Virtual memory file system support (former shm fs)                        |

  |   Defined at fs/Kconfig:99                                                        |

  |   Location:                                                                       |

  |     -> File systems                                                               |

  |       -> Pseudo filesystems                                                       |

  |                                                                                   |

  |                                                                                   |

  | Symbol: TMPFS_POSIX_ACL [=y]                                                      |

  | Prompt: Tmpfs POSIX Access Control Lists                                          |

  |   Defined at fs/Kconfig:111                                                       |

  |   Depends on: TMPFS                                                               |

  |   Location:                                                                       |

  |     -> File systems                                                               |

  |       -> Pseudo filesystems                                                       |

  |         -> Virtual memory file system support (former shm fs) (TMPFS [=y])        |

  |   Selects: GENERIC_ACL                                                            |

  +---------------------------------------------------------------------------(100%)--+


搜索结果可以看出,两个都主要依赖于下边选项,都选上,重新编译我们的内核镜像就好了。

-> File systems 

  -> Pseudo filesystems

其实上述选项也是默认的都选好的。

好的,开始喽……


a.构建/etc    /*这里的/—根目录指的是fs1,这就是我们构建的根目录,制作镜像时就是把fs1的整个目录及子目录打包成镜像的*/

$ mkdir etc

$ touch etc/inittab

$ chmod 777 inittab

$ vi etc/inittab       #用vi编辑器打开并加入如下内容

#/etc/inittab

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

s3c2410_serial0::askfirst:-/bin/sh

::ctrlaltdel:/sbin/reboot

::shutdown:/bin/umount -a -r

$ cd etc

$ mkdir init.d

$ touch init.d/rcS

$ chmod 777 rcS

$ vi init.d/rcS      #用vi编辑器打开并加入如下内容

#!/bin/sh

ifconfig eth0 192.168.1.111

mount -a

mkdir /dev/pts

mount -t devpts devpts /dev/pts

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

mdev –s

$ touch fstab

$ vi fstab #用vi编辑器打开并加入如下内容

proc    /proc   proc    defaults        0       0

tmpfs   /tmp    tmpfs   defaults        0       0

sysfs   /sys    sysfs   defaults        0       0

tmpfs   /dev    tmpfs   devaults        0       0


OK,基本上差不多了,接下来是创建几个必要的设备文件,和其他目录:


因为mdev是一个程序,程序的运行就要创建进程,而linux的第一个进程是init进程,init进程至少要用到设备文件:/dev/console 、/dev/null 。所以先创建这两个设备文件:

$ cd /home/jun/arm/fs1/ #确保当前是在fs1目录下

$ mkdir dev

$ cd dev

$ sudo mknod console c 5 1

$ sudo mknod null c 1 3


然后是创建其他必要的目录:

$ mkdir proc mnt tmp sys root

Ok,构建完成。可以用来制作镜像。

$ mkyaffs2image fs1 fs1.bin #在/home/jun/arm/下


烧入板子测试一下先。。。。。。。。。。。。


额,报错如下:

……

yaffs_read_super: isCheckpointed 0

VFS: Mounted root (yaffs filesystem) on device 31:2.

Freeing init memory: 120K

Warning: unable to open an initial console.

Failed to execute /linuxrc.  Attempting defaults...

Kernel panic - not syncing: No init found.  Try passing init= option to kernel

……

解决方法: /*估计是创建的设备节点的权限问题,所以删掉重新创建*/

$ cd /home/jun/arm/fs1/dev

$ rm –f  *

$ sudo mknod -m 660 null c 1 3

$ sudo mknod -m 660 console c 5 1

然后重新制作文件系统镜像,并烧写测试。。。。。。。。。。。。。。。。。。

不行,由此看来不单单是权限的而问题了,我查看了一下Uboot(这里是TQ自带的Uboot)的启动命令参数:

bootargs=noinitrd root=/dev/mtdblock2 init=/linuxrc console=ttySAC0


因为我们用的是mdev自动生成的设备文件,所以他默认的是s3c240_serial0、s3c240_serial1、s3c240_serial2……我们把启动参数改一下试试:

输入q可以进入uboot的命令模式。然后输入help或者?可以列出所以的可用命令。


原来的启动参数是:bootargs=noinitrd root=/dev/mtdblock2 init=/linuxrc console=ttySAC0;我们重新设置为:bootargs=noinitrd root=/dev/mtdblock2 init=/linuxrc console=s3c2410_serial0 

设置命令是:

> setenv bootargs 'noinitrd root=/dev/mtdblock2 init=/linuxrc console=s3c2410_serial0' 

> saveenv

然后启动内核就没有输出了:

Start Linux ...

Copy linux kernel from 0x00200000 to 0x30008000, size = 0x00200000 ... Copy Kernel to SDRAM done,NOW, Booting Linux......

Uncompressing Linux.......................................................................................................................... done, booting the kernel.

然后就没有下文了,显然是没有输出了。看来还是console得问题。我们为了还原回去,证明是改为console=s3c2410_serial0造成的,我们重新设置回去:

> setenv bootargs 'noinitrd root=/dev/mtdblock2 init=/linuxrc console=ttySAC0' 

> saveenv

看来还是理解不到位造成的。因为这一换原来的输出也没有了,这证明不是串口加载对接的问题,比较没有对接好的话是没有输出的。回复后报错依旧是:

yaffs_read_super: isCheckpointed 0

VFS: Mounted root (yaffs filesystem) on device 31:2.

Freeing init memory: 120K

Warning: unable to open an initial console.

Failed to execute /linuxrc.  Attempting defaults...

Kernel panic - not syncing: No init found.  Try passing init= option to kernel.

[<c002c700>] (unwind_backtrace+0x0/0xdc) from [<c02b69d0>] (panic+0x40/0x110)

[<c02b69d0>] (panic+0x40/0x110) from [<c00264c0>] (init_post+0xcc/0xf4)

[<c00264c0>] (init_post+0xcc/0xf4) from [<c000859c>] (kernel_init+0xb8/0xe0)

[<c000859c>] (kernel_init+0xb8/0xe0) from [<c004812c>] (do_exit+0x0/0x578)

[<c004812c>] (do_exit+0x0/0x578) from [<00000001>] (0x1)


+++++++++++++++++++++++++++美丽的分割线++++++++++++++++++++++++++++


中间因为换电脑,台式机换笔记本,再回来做开发确实挺纠结的,另外还是win7的系统,驱动问题很纠结。有同样问题的朋友可以看我的另一篇文章,《 》,有介绍相关问题的解决办法。

Well ,大多数网上给的上边问题的解决办法都是说你没有创建console和null设备文件,显然不是这样,那是为什么呢?我也查了一番资料,确实良久无果,最后,就是今天一不小心调好了。因为之前不知道编好的程序没法烧到板子里,所以改好东西后隔了一天才验证了其正确性,努力的回想我的改动,应该还是源于这篇文章的:WARNING: Unable to open an initial console ,我主要只改了一下内核配置:

内核选择如下选项:

Device Drivers  --->

Character devices  --->

     [*] Virtual terminal

 Serial drivers  --->

          <*> 8250/16550 and compatible serial support 

    [*]   Console on 8250/16550 and compatible serial port

  (2) Maximum number of 8250/16550 serial ports 

  (2) Number of 8250/16550 serial ports to register at runtime  

     [*] Unix98 PTY support


原来默认的应该是8和4(上边的Maximum number...和 Number of...);改过后重新编译内核;又到之前构建的根文件系统下的/dev下,把原来的console和null删除了,重新构建一下。就好了:




(虽然挂载成功,但还是有两个小问题的,ifconfig和tmpfs有问题。)




        /dev下有大量的设备文件:一方面说明我们的mdev工作正常;另一方面也说明我们的内核只是简单的移植,没有进一步做优化和裁剪,才使得有这么多实际无用的设备文件。

       

        OK,根文件系统移植的第一阶段就在此画上完美的句号吧。现在可以用于驱动开发了。

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