一、導讀

本文描述buildroot中支持的三種系統初始化方式以及buildroot在實際構建過程中是如何工作的。

二、系統初始化的三種方式

我們已經知道，在linux內核啟動后期會嘗試加載用戶空間的init程序，init程序是由內核啟動的第一個用戶空間程序（PID為1），該程序負責啟動用戶空間的服務和程序（例如：Web服務、圖形應用程序、其他網絡服務等）。

在使用buildroot構建linux根文件系統時，其支持三種不同類型的初始化系統，可以在“System configuration”選項下的“Init system”選擇項中進行選擇：

（1）第一種是“BusyBox”

BusyBox 實現了基本的 init 程序，對于大多數嵌入式系統而言，選擇這種方式已經足夠了。啟用“BR2_INIT_BUSYBOX”將確保 BusyBox 會生成并安裝其 init 程序，這也是 Buildroot 的默認解決方案。

BusyBox init程序會在啟動時去讀取/etc/inittab文件。除了掛載一些重要的文件系統之外，默認的 inittab 的主要工作是啟動/etc/init.d/rcS shell腳本，并啟動一個 getty 程序（用于提供登錄提示）。

（2）第二種是“systemV”

該種解決方案使用傳統的sysvinit程序，位于Buildroot目錄package/sysvinit中，在Upstart或Systemd出現之前，這是大多數桌面Linux發行版使用的解決方案。Sysvinit同樣使用inittab文件（其語法與 BusyBox 中的語法略有不同）。與此init解決方案一起安裝的默認inittab 位于package/sysvinit/inittab中。

（3）第三種是“systemd”

systemd是用于Linux的新一代init系統。它的功能遠遠超過傳統的init程序：強大的并行處理能力、使用socket和D-Bus激活啟動服務、按需啟動守護程序、使用Linux控制組跟蹤進程、支持對系統狀態進行快照和還原等等。

systemd在相對復雜的嵌入式系統上很有用，例如：需要D-Bus和服務之間相互通信的系統。值得注意的是systemd會帶來了大量的大型依賴項，例如dbus、udev等。

buildroot如何工作

本小節描述buildroot的工作機制。

在《buildroot使用筆記-01 | 常規使用步驟》一文中，對buildroot的目錄結構進行了分析，可以明確知道：buildroot基本上是一組Makefile文件，這些文件可以對所需軟件進行下載、配置和編譯。除此之外，buildroot中還包含了各種軟件包的補丁：主要是那些涉及交叉編譯工具鏈的軟件包，例如：gcc、binutils和uClibc等。

對于軟件包來說，每個軟件包基本上只有一個Makefile文件，它們以.mk擴展名進行命名。在buildroot中，Makefile分成許多不同的部分：

toolchain/目錄包含與交叉編譯工具鏈相關的所有軟件的Makefile和相關文件：binutils、gcc、gdb、kernel-header 和 uClibc。

arch/目錄包含 Buildroot 支持的所有處理器體系架構的定義。

package/目錄包含所有用戶空間的工具和庫（Buildroot 可以將它們編譯并添加到目標根文件系統）的 Makefile 和相關文件，每個軟件包都有一個子目錄。

linux/目錄包含 Linux 內核的 Makefile 和相關文件。

boot/目錄包含 Buildroot 支持的 Bootloader 的 Makefile 和相關文件。

system/目錄包含對系統集成的支持，例如目標文件系統框架 skeleton 和 init 系統的選擇。

fs/目錄包含與生成目標根文件系統鏡像有關的軟件的 Makefile 和相關文件。

每個目錄至少包含2個文件：

xxx.mk 是用于下載、配置、編譯和安裝軟件包的Makefile。

Config.in 是配置工具描述文件的一部分，用于描述與軟件包相關的選項。

在buildroot配置完成后，主Makefile執行的具體操作步驟如下：

（1）創建所有的輸出目錄：staging、target、build 等（默認在output/目錄中，我們可以使用“O=”來指定另一個路徑）。

（2）生成工具鏈目標。當使用內部工具鏈時，這意味著buildroot會生成交叉編譯工具鏈。當使用外部工具鏈時，這意味著將檢查外部工具鏈的功能并將其導入到Buildroot環境中。

（3）生成TARGETS變量中列出的所有目標。該變量由所有組件的 Makefile 填充。生成這些目標時將生成用戶空間軟件包（庫、程序集）、內核、引導加載程序的編譯以及根文件系統鏡像，在該過程中，會聯網命中、下載所需要的軟件包，然后對其進行編譯構建。在編譯構建過程中，單個操作步驟一般會顯示對應的下載進度提示，過程進度提示等。在執行對應的操作時，還會有相應的提示，類似于下圖所示的信息：

審核編輯：劉清