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Linux“三巨頭”已經(jīng)完成了 2 個(gè)了，就剩最后一個(gè) rootfs(根文件系統(tǒng))了，本章就來學(xué)習(xí)一下根文件系統(tǒng)的組成以及如何構(gòu)建根文件系統(tǒng)。這是 Linux 移植的最后一步，根文件系統(tǒng)構(gòu)建好以后就意味著已經(jīng)擁有了一個(gè)完整的、可以運(yùn)行的最小系統(tǒng)。
? 根文件系統(tǒng)首先是內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)所 mount(掛載)的第一個(gè)文件系統(tǒng)，內(nèi)核代碼映像文件保存在根文件系統(tǒng)中，而系統(tǒng)引導(dǎo)啟動(dòng)程序會(huì)在根文件系統(tǒng)掛載之后從中把一些基本的初始化腳本和服務(wù)等加載到內(nèi)存中去運(yùn)行。
? 根文件系統(tǒng)的這個(gè)“根”字就說明了這個(gè)文件系統(tǒng)的重要性，它是其他文件系統(tǒng)的根，沒有這個(gè)“根”，其他的文件系統(tǒng)或者軟件就別想工作。比如我們常用的 ls、mv、ifconfig 等命令其實(shí)就是一個(gè)個(gè)小軟件，只是這些軟件沒有圖形界面，而且需要輸入命令來運(yùn)行，這些小軟件就保存在根文件系統(tǒng)中；
? 嵌入式 Linux 并沒有將內(nèi)核代碼鏡像保存在根文件系統(tǒng)中，而是保存到了其他地方。比如 NAND Flash 的指定存儲(chǔ)地址、EMMC 專用分區(qū)中。根文件系統(tǒng)是 Linux 內(nèi)核啟動(dòng)以后掛載(mount)的第一個(gè)文件系統(tǒng)，然后從根文件系統(tǒng)中讀取初始化腳本，比如 rcS，inittab 等。根文件系統(tǒng)和 Linux 內(nèi)核是分開的，單獨(dú)的 Linux 內(nèi)核是沒法正常工作的，必須要搭配根文件系統(tǒng)。如果不提供根文件系統(tǒng)，Linux 內(nèi)核在啟動(dòng)的時(shí)候就會(huì)提示內(nèi)核崩潰(Kernel panic)的提示。
? 根目錄，需要大體了解
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? (來源于網(wǎng)絡(luò))
? |?BusyBox 構(gòu)建根文件系統(tǒng)
? BusyBox 是一個(gè)集成了大量的 Linux 命令(如?ls、mv、ifconfig 等命令)和工具的軟件，一般下載 BusyBox 的源碼，然后配置 BusyBox，選擇自己想要的功能，最后編譯即可。BusyBox 可以在其官網(wǎng)下載到，官網(wǎng)地址為：https://busybox.net/，官網(wǎng)比較簡(jiǎn)陋：
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? 讀者可以直接去官網(wǎng)下載，也可以使用原子提供的：
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路徑為：1、例程源碼->6、BusyBox 源碼->busybox-1.29.0.tar.bz2? ? |?搭建NFS服務(wù)
? 一般在 Linux 驅(qū)動(dòng)開發(fā)的時(shí)候都是通過 nfs 掛載根文件系統(tǒng)的，當(dāng)產(chǎn)品最終上市開賣的時(shí)候才會(huì)將根文件系統(tǒng)燒寫到 EMMC 或者 NAND 中。
? 安裝并開啟 Ubuntu 中的 NFS 服務(wù)，使用如下命令安裝 NFS 服務(wù)：
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sudo apt-get install nfs-kernel-server rpcbind? 等待安裝完成，安裝完成以后在用戶根目錄下創(chuàng)建一個(gè)名為“l(fā)inux”的文件夾，以后所有的東西都放到這個(gè)“l(fā)inux”文件夾里面，在“l(fā)inux”文件夾里面新建一個(gè)名為“nfs”的文件夾；
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創(chuàng)建的 nfs 文件夾供 nfs 服務(wù)器使用，以后我們可以在開發(fā)板上通過網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)來訪問 nfs 文件夾，要先配置 nfs，使用如下命令打開 nfs 配置文件/etc/exports： ?
sudo?gedit?/etc/exports? 打開/etc/exports 以后在后面添加如下所示內(nèi)容：
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/home/noah/linux/nfs *(rw,sync,no_root_squash)?
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? 重啟 NFS 服務(wù)，使用命令如下： ?
sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart?
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? ? |?編譯 BusyBox 構(gòu)建根文件系統(tǒng)
? 在nfs服務(wù)器目錄中創(chuàng)建一個(gè)名為rootfs的子目錄，然后把根文件系統(tǒng)放進(jìn)去并解壓：
// 解壓命令 tar -vxjf busybox-1.29.0.tar.bz2?
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? 修改 Makefile，添加編譯器
? ? 打開 busybox 的頂層 Makefile，添加 ARCH 和 CROSS_COMPILE的值，如下所示：
CROSS_COMPILE??=?/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf- ...... ARCH ?= arm?
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? busybox 中文字符支持
? 如果默認(rèn)直接編譯 busybox 的話，在使用串口工具的時(shí)候中文字符是顯示不正常的，中文字符會(huì)顯示為“?”，所以我們需要修改 busybox 源碼，取消 busybox 對(duì)中文顯示的限制； ? 打開文件busybox-1.29.0/libbb/printable_string.c，找到函數(shù) printable_string，然后修改一下，主要就是禁止字符大于0X7F以后 break 和輸出‘?’：
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? 接著打開文件 busybox-1.29.0/libbb/unicode.c，找到如下內(nèi)容： ?
? 配置 busybox
? busybox有以下幾種配置選項(xiàng)：
? ①、defconfig，缺省配置，也就是默認(rèn)配置選項(xiàng)。
? ②、allyesconfig，全選配置，也就是選中 busybox 的所有功能。
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③、allnoconfig，最小配置。
? 一般使用默認(rèn)配置即可，因此使用如下命令先使用默認(rèn)配置來配置一下 busybox：
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make defconfig? busybox 也支持圖形化配置，通過圖形化配置我們可以進(jìn)一步選擇自己想要的功能，輸入如下命令打開圖形化配置界面：
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make menuconfig?
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? 設(shè)置Settings -> Build static binary (no shared libs)
? 選項(xiàng)“Build static binary (no shared libs)”用來決定是靜態(tài)編譯 busybox 還是動(dòng)態(tài)編譯，靜態(tài)編譯的話就不需要庫文件，但是編譯出來的庫會(huì)很大。動(dòng)態(tài)編譯的話要求根文件系統(tǒng)中有庫文件，但是編譯出來的 busybox 會(huì)小很多。這里我們不能采用靜態(tài)編譯！因?yàn)椴捎渺o態(tài)編譯的話 DNS 會(huì)出問題！無法進(jìn)行域名解析：
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? 提示：選中Exit再按回車，就能返回上一級(jí)；
? 設(shè)置Settings -> vi-style line editing commands 按空格鍵進(jìn)行選中和取消，這里要選中(出現(xiàn)*biao'sh)；
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? 配置Linux Module Utilities -> Simplified modutils 默認(rèn)會(huì)選中“Simplified modutils”，這里我們要取消勾選！
? ?
? 配置Linux System Utilities -> mdev (16 kb) 確保下面的全部選中，默認(rèn)都是選中的：
? 設(shè)置Settings -> Support Unicode 使能 busybox 的 unicode 編碼以支持中文：
? 最后按兩下ESC退出設(shè)置，并選擇YES保持存。 busybox 的配置就到此結(jié)束了，大家也可以根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇配置其他的選項(xiàng)，不過對(duì)于初學(xué)者筆者不建議再做其他的修改，可能會(huì)出現(xiàn)編譯出錯(cuò)的情況發(fā)生。
| 編譯 busybox ? ? ?
輸入如下指令進(jìn)行編譯：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install CONFIG_PREFIX=/home/noah/linux/nfs/rootfs?
?
編譯完成以后會(huì)在 busybox 的所有工具和文件就會(huì)被安裝到 rootfs 目錄中，rootfs 目錄內(nèi)容:
? rootfs目錄下新增bin、sbin和usr三個(gè)目錄，以及l(fā)inuxrc文件。Linux內(nèi)核linit進(jìn)程最后會(huì)查找用戶空間的init程序，找到以后就會(huì)運(yùn)行這個(gè)用戶空間的init程序，從而切換到用戶態(tài)。如果bootargs設(shè)置init=/linuxrc，那么linuxrc就是可以作為用戶空間的init程序，所以用戶態(tài)空間的 init 程序是 busybox 來生成的。
? busybox 的工作就完成了，但是此時(shí)的根文件系統(tǒng)還不能使用，還需要一些其他的文件，繼續(xù)來完善 rootfs。
? |?向根文件系統(tǒng)添加 lib 庫 ?
Linux 中的應(yīng)用程序一般都是需要?jiǎng)討B(tài)庫的，當(dāng)然你也可以編譯成靜態(tài)的，但是靜態(tài)的可執(zhí)行文件會(huì)很大。如果編譯為動(dòng)態(tài)的話就需要?jiǎng)討B(tài)庫，所以我們需要向根文件系統(tǒng)中添加動(dòng)態(tài)庫。
? 向 rootfs 的“/lib”目錄添加庫文件 ?
在 rootfs 中創(chuàng)建一個(gè)名為“l(fā)ib”的文件夾，lib 庫文件從交叉編譯器中獲取，前面搭建交叉編譯環(huán)境的時(shí)候?qū)⒔徊婢幾g器存放到了“/usr/local/arm/”目錄中，具體路徑在：
/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linuxgnueabihf/libc/lib? ?
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? 此目錄下有很多的*so*(*是通配符)和.a 文件，這些就是庫文件，將此目錄下所有的*so*和.a文件都拷貝到 rootfs/lib 目錄中，拷貝命令如下：
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cp *so* *.a /home/noah/linux/nfs/rootfs/lib/ -d? 后面的“-d”表示拷貝符號(hào)鏈接，這里有個(gè)比較特殊的庫文件：ld-linux-armhf.so.3，此庫文件也是個(gè)符號(hào)鏈接，相當(dāng)于 Windows 下的快捷方式。會(huì)鏈接到庫 ld-2.19-2014.08-1-git.so 上，輸入命令如下指令查看此文件詳細(xì)信息：
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ls ld-linux-armhf.so.3 -l? ?
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? ld-linux-armhf.so.3 后面有個(gè)“->”，表示其是個(gè)軟連接文件，鏈接到文件 ld-2.19-2014.08-1-git.so，因?yàn)槠涫且粋€(gè)“快捷方式”，因此大小只有 24B。但是，ld-linux-armhf.so.3 不能作為符號(hào)鏈接，否則的話在根文件系統(tǒng)中執(zhí)行程序無法執(zhí)行！所以我們需要重新復(fù)制ld-linux- armhf.so.3，替換掉這個(gè)軟鏈接。 先將 rootfs/lib 中的 ld-linux-armhf.so.3 文件刪除掉，命令如下：
rm ld-linux-armhf.so.3? 然后重新進(jìn)入到 /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/lib 目錄中，重新拷貝 ld-linux-armhf.so.3，命令如下：
cp ld-linux-armhf.so.3 /home/noah/linux/nfs/rootfs/lib/? 拷貝完成以后再到 rootfs/lib目錄下查看ld-linux-armhf.so.3文件詳細(xì)信息：
ls ld-linux-armhf.so.3 -l? ?
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此時(shí)ld-linux-armhf.so.3已經(jīng)不是軟連接了，而是實(shí)實(shí)在在的一個(gè)庫文件，而且文件大小為 724392B。 繼續(xù)進(jìn)入如下目錄中： ?
/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/lib? 此目錄下也有很多的的*so*和.a 庫文件，將其也拷貝到 rootfs/lib 目錄中，命令如下：
cp *so* *.a /home/noah/linux/nfs/rootfs/lib/ -d? 復(fù)制完后，rootfs/lib 目錄的庫文件如圖：
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? 向 rootfs 的“usr/lib”目錄添加庫文件 ?
在 rootfs 的 usr 目錄下創(chuàng)建一個(gè)名為 lib 的目錄，將如下目錄中的庫文件拷貝到 rootfs/usr/lib目錄下：
/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/lib? 將此目錄下的 so 和.a 庫文件都拷貝到 rootfs/usr/lib 目錄中，命令如下： ?
cp *so* *.a /home/noah/linux/nfs/rootfs/usr/lib/ -d? 完成以后的 rootfs/usr/lib 目錄如圖所示： ?
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至此，根文件系統(tǒng)的庫文件就全部添加好了，可以使用“du”命令來查看一下 rootfs/lib 和rootfs/usr/lib 這兩個(gè)目錄的大小，命令如下：
cd rootfs //進(jìn)入根文件系統(tǒng)目錄 du ./lib ./usr/lib/ -sh //查看 lib 和 usr/lib 這兩個(gè)目錄的大小結(jié)果如圖所示： ?
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? 創(chuàng)建其他文件夾 ?
在根文件系統(tǒng)中創(chuàng)建其他文件夾，如 dev、proc、mnt、sys、tmp 和 root 等，命令如下：
mkdir?dev?proc?mnt?sys?tmp?root? ?
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注意：根文件系統(tǒng)源碼和解壓后的源碼剪切到別的文件夾；
|?根文件系統(tǒng)初步測(cè)試
接下來使用測(cè)試一下前面創(chuàng)建好的根文件系統(tǒng) rootfs，測(cè)試方法就是使用 NFS 掛載；
uboot里面的bootargs環(huán)境變量會(huì)設(shè)置root的值，需要將root的值改為NFS掛載，設(shè)置格式如下：
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root=/dev/nfs nfsroot=[:] [, ] ip= : : : : : : : :
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根據(jù)上面的格式bootargs環(huán)境變量的root值如下：
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root=/dev/nfs?nfsroot=192.168.2.55:/home/noah/linux/nfs/rootfs,proto=tcp?rw?ip=192.168.2.50:192.168.2.55:192.168.2.1:255.255.255.0::eth0:off
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啟動(dòng)開發(fā)板，串口連接開發(fā)板，進(jìn)入uboot命令行模式，然后設(shè)置bootargs環(huán)境變量，命令如下：
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setenv?bootargs?'console=ttymxc0,115200?root=/dev/nfs?nfsroot=192.168.2.55:/home/noah/linux/nfs/rootfs,proto=tcp?rw?ip=192.168.2.50192.168.2.1off' saveenv
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設(shè)置好以后使用“boot”命令啟動(dòng)Linux內(nèi)核;
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tftp 80800000 zImage tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb bootz 80800000 - 83000000
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在進(jìn)入根文件系統(tǒng)的時(shí)候會(huì)有下面這一行錯(cuò)誤提示：
can't run '/etc/init.d/rcS': No such file or directory提示很簡(jiǎn)單，說是無法運(yùn)行“/etc/init.d/rcS”這個(gè)文件，因?yàn)檫@個(gè)文件不存在。制作的 rootfs 還是缺文件，后續(xù)一步一步的完善。 --END--
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