制作跟文件系统

最新推荐文章于 2024-09-14 19:58:53 发布

杨柳

最新推荐文章于 2024-09-14 19:58:53 发布

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文章标签： command linux library http服务器工具编译器

本文介绍构建根文件系统的过程，包括BusyBox的配置与编译、关键库文件的选择、手工构建核心目录等内容。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

根文件系统是制作：

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

2、tar xjvf busybox-1.7.0.tar.bz2 解包

3、修改Makefile 文件，指明交叉编译器路径。

4、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。

2）、Installation Options -- Applets links (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。

3）、Installation Options -- (/work/nfs_root/fs_mini3) BusyBox

installation prefix，表示busybox 的安装位置。我们选择

/work/nfs_root/fs_mini3

4）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

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

5、编译busybox make

6、安装busybox make install

安装完成后，可以看到在/work/nfs_root/fs_mini3 目录下生成了

binsbinusr/binusr/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：

进入目录查看：

$ ls

bin linuxrc sbin usr

$ ls -l bin

total 740

busybox 以它娇小的身躯容纳了数以百计的命令代码，实在是让人佩

服不已，其不愧嵌入式系统瑞士军刀之美誉。据说，busybox 的作者

身患绝症，这更让人钦佩GNU 开源软件的作者们。

三、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for ARM 的C 库，并将其放置于/lib 目录。

要自己写C 库的源代码吗？不用！还记得交叉编译工具链

的3 个组成部分吗？交叉编译器、for ARM 的C 库和二进制工具。

哈哈，for ARM 的C 库是现成的，我们只需要拷贝过来就可以了。遗

憾的是：整个C 库目录下的文件总大小有26M。而我们根文件系统

所在分区不过区区16M 而已，根本放不下。怎么办呢？

dennis@dennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3$ du -s --si

/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib

26M /work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib

需要C 库目录下所有的文件吗？no，absolutely no! 让我们来分析一

下glibc 库目录下内容的组成。该目录下的子目录和文件共分8 类：

• 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

很显然，第1、2、3、4、7 类文件和目录是不需要拷贝的。

由于动态链接的应用程序本身并不含有它所调用的C 库函数的代码，

因此执行时需要动态链接库加载器来为它加载相应的C 库文件，所

以第6 类文件是需要拷贝的。

除此之外，第5 类文件当然要拷贝。但第5 类文件的大小也相当大。

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ du -c --si *.so*

7.2M total

需要全部拷贝吗？非也，非也！其实，需要哪些库完全取决于要运行

的应用程序使用了哪些库函数。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

dennis@dennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3$ arm-linux-readelf

-a bin/busybox | grep 'Shared'

0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libcrypt.so.1]

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

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

可知：busybox 只用到了3 个库：通用C 库（libc）、数学库（libm）、

加密库（libcrypt），因此我们只需要拷贝这3 个库的库文件即可。

但是每个库都有4 个文件，4 个文件都要拷贝吗？当然不是。

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ ls -l libcrypt[.-]*

-rwxr-xr-x 1 dennis dennis 30700 2008-01-22 05:32

libcrypt-2.3.6.so

-rw-r--r-- 1 dennis dennis 23118 2008-01-22 05:32 libcrypt.a

lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 13 2008-12-22 15:38 libcrypt.so ->

libcrypt.so.1

lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 17 2008-12-22 15:38 libcrypt.so.1 ->

libcrypt-2.3.6.so

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ ls -l libm[.-]*

-rwxr-xr-x 1 dennis dennis 779096 2008-01-22 05:31 libm-2.3.6.so

-rw-r--r-- 1 dennis dennis 1134282 2008-01-22 05:32 libm.a

lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 9 2008-12-22 15:38 libm.so ->

libm.so.6

lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 13 2008-12-22 15:38 libm.so.6 ->

libm-2.3.6.so

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ ls -l libc[.-]*

-rwxr-xr-x 1 dennis dennis 1435660 2008-01-22 05:48 libc-2.3.6.so

-rw-r--r-- 1 dennis dennis 2768280 2008-01-22 05:31 libc.a

-rw-r--r-- 1 dennis dennis 195 2008-01-22 05:34 libc.so

lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 13 2008-12-22 15:38 libc.so.6 ->

libc-2.3.6.so

4 个文件中的.a 文件是静态库文件，是不需要拷贝的。另外3 个文件

是：

• 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。

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。

通过以上分析，我们只需要拷贝3 个库（每个库各1 个主修订版本的

符号链接和1 个实际的共享链接库）以及动态链接库加载器（1 个符

号链接和1 个实体文件）。步骤如下：

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ mkdir /work/nfs_root/fs_mini3/lib

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ cp libcrypt-* /work/nfs_root/fs_mini3/lib

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ cp -l libcrypt.so.* /work/nfs_root/fs_mini3/lib

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ cp libm-* /work/nfs_root/fs_mini3/lib

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ cp -l libm.so.* /work/nfs_root/fs_mini3/lib

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ cp libc-* /work/nfs_root/fs_mini3/lib

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ cp -l libc.so.* /work/nfs_root/fs_mini3/lib

dennis@dennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux

/lib$ cp -l ld-* /work/nfs_root/fs_mini3/lib

四、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

o 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

o 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

o 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

o 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

o 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

o shutdown：当系统关机时

o 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

o 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”

我们制作最简单的/etc/inittab 文件，其内容如下：

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

::askfirst:-/bin/sh

::ctrlaltdel:/sbin/reboot

::shutdown:/bin/umount -a –r

制作最简单的脚本程序文件/etc/init.d/rcS，其内容如下：

#!/bin/sh

ifconfig eth0 192.168.2.17

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

五、手工构建最简化的/dev 目录

在linux 机器上，执行ls /dev 可看到几百个设备文件，我需要手工

创建它们吗？maybe，我只需要手工创建几个设备文件！我怎么知道

我应该创建哪几个设备文件呢？管它呢，先看看开发板上可爱的

linux 的反应再说。

启动Linux 操作系统，显示：

VFS: Mounted root (nfs filesystem).

Freeing init memory: 112K

Warning: unable to open an initial console.

这说明，内核已经成功挂载根文件系统，但却未能成功启动第1 个用

户进程init。通过错误消息“unable to open an initial console”搜索内

核源代码，找到init/main.c 文件。

748 static int noinline init_post(void)

749 {

750 free_initmem();

751 unlock_kernel();

752 mark_rodata_ro();

753 system_state = SYSTEM_RUNNING;

754 numa_default_policy();

755

756 if (sys_open((const char __user *) "/dev/console",

O_RDWR, 0) < 0)

757 printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open

an initial console.\n");

758

759 (void) sys_dup(0);

760 (void) sys_dup(0);

761

762 if (ramdisk_execute_command) {

763 run_init_process(ramdisk_execute_command);

764 printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s\n",

765 ramdisk_execute_command);

766 }

767

768 /*

769 * We try each of these until one succeeds.

770 *

771 * The Bourne shell can be used instead of init if we are

772 * trying to recover a really broken machine.

773 */

774 if (execute_command) {

775 run_init_process(execute_command);

776 printk(KERN_WARNING "Failed to execute

%s. Attempting "

777 "defaults...\n", execute_command);

778 }

779 run_init_process("/sbin/init");

780 run_init_process("/etc/init");

781 run_init_process("/bin/init");

782 run_init_process("/bin/sh");

783

784 panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");

785 }

显然，内核错误是由175 行不能打开/dev/console 所致。通过查看已

经安装好的linux 机器的/dev/console 设备文件，可知其是字符设备

文件，主设备号为5，次设备号为1：

dennis@dennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3/etc$ ls -l

/dev/console

crw------- 1 root root 5, 1 2010-04-08 08:40 /dev/console

因此，我们使用下面的命令创建它：

dennis@dennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3/dev$ sud

o mknod console c 5 1

还需要创建其它设备文件吗？只有天知道！再看看linux 的反应。

VFS: Mounted root (nfs filesystem).

Freeing init memory: 112K

init: can't open '/dev/null': No such file or directory

这次我们有经验了，如法炮制，创建/dev/null 设备文件：

dennis@dennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3/dev$ sudo mknod

null c 1 3

再次重启开发板上的linux，显示

VFS: Mounted root (nfs filesystem).

Freeing init memory: 112K

init started: BusyBox v1.7.0 (2010-04-03 23:53:55 CST)

starting pid 229, tty '': '/etc/init.d/rcS'

Please press Enter to activate this console.

starting pid 231, tty '': '/bin/sh'

哈哈，我们成功了，终于可以K 歌去了。

六、创建其它空目录

dennis@dennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3$ mkdir home root

proc sys tmp mnt var

再次重启动开发板上的linux。咦，似乎有些问题。

VFS: Mounted root (nfs filesystem).

Freeing init memory: 112K

init started: BusyBox v1.7.0 (2010-04-03 23:53:55 CST)

starting pid 229, tty '': '/etc/init.d/rcS'

Please press Enter to activate this console.

starting pid 231, tty '': '/bin/sh'

# ps

PID Uid VSZ Stat Command

ps 竟然看不到任何进程的存在！让我想想。对了，ps 的机制是通过

查看/proc 中的内容来获得进程信息的。那么，目前/proc 里有哪些内

容呢？

# ls /proc

竟然空空如野！这可如何是好？

七、配置系统自动生成/proc 目录

其实/proc 是用来提供内核与进程信息的虚拟文件系统，由内核自动

生成目录下的内容。不过需要我们设置一下，将/etc/init.d/rcS 修改为：

#!/bin/sh

ifconfig eth0 192.168.2.17

mount -t proc none /proc

对于mount -t proc none /proc 的解释：通常情况下mount 命令应

该写为mount –t ext2 /dev/hdb1 /proc。但由于现在挂载的/proc 是虚

拟文件系统，它不与任何物理硬盘分区相对应，因此在表示物理硬盘

分区的位置用占位符none 来表示。

重启开发板上的linux，显示成功了：

Please press Enter to activate this console.

starting pid 232, tty '': '/bin/sh'

# ps

PID Uid VSZ Stat Command

1 0 3088 S init

2 0 SW< [kthreadd]

3 0 SWN [ksoftirqd/0]

4 0 SW< [events/0]

5 0 SW< [khelper]

41 0 SW< [kblockd/0]

42 0 SW< [ksuspend_usbd]

45 0 SW< [khubd]

47 0 SW< [kseriod]

59 0 SW [pdflush]

60 0 SW [pdflush]

61 0 SW< [kswapd0]

62 0 SW< [aio/0]

177 0 SW< [mtdblockd]

226 0 SW< [rpciod/0]

232 0 3092 S -sh

233 0 3092 R ps

八、利用udev 构建完整的/dev 目录

高兴地插入U 盘，内核显示识别到了U 盘：

# usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and

address 2

usb 1-1: not running at top speed; connect to a high speed hub

usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice

scsi0 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices

scsi 0:0:0:0: Direct-Access Teclast CoolFlash 0.00 PQ: 0

ANSI: 2

sd 0:0:0:0: [sda] 12560384 512-byte hardware sectors (6431 MB)

sd 0:0:0:0: [sda] Write Protect is off

sd 0:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through

sd 0:0:0:0: [sda] 12560384 512-byte hardware sectors (6431 MB)

sd 0:0:0:0: [sda] Write Protect is off

sd 0:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through

sda: sda1

sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk

但当要使用的时候，却找不到设备文件：

# mount /dev/sda1 /mnt

mount: mounting /dev/sda1 on /mnt failed: No such file or directory

# ls /dev/sda1

ls: /dev/sda1: No such file or directory

/dev 目录下只有可怜巴巴的2 个设备文件。

# ls /dev

console null

在linux 机器上，执行ls /dev 可看到几百个设备文件，难道要我揉

着酸疼的眼睛查看这几百个设备文件的主、次设备号，然后再手工使

用mknod 命令来生成这几百个设备文件吗？那你不如杀了我算了！

其实构建/dev 目录有3 种方法：

• 创建静态设备文件：需要使用mknod 命令事先创建很多设备文

件，麻烦大了

• 使用devfs：使用上存在一些问题，在2.6.13 后已被废弃

• 使用udev(user dev)，我们采用该方法

udev 的原理是：操作系统启动的时候将识别到的所有设备的信息自

动导出到/sys 目录，然后用户态的应用程序udev 根据/sys 中的设备

信息，自动在/dev 目录下创建所有正确的设备文件。因此我们要做

的就是：配置自动生成/sys 目录下的内容并调用mdev（mdev 是

busybox 中对udev 的简化实现）。

# ls /sys

# mount -t sysfs none /sys

# ls /sys

block class firmware kernel power

bus devices fs module

# ls /dev

console null

# mdev -s

# ls -l dev | wc -l

140

# ls /dev/sda*

/dev/sda /dev/sda1

可是，当我们将U 盘拔出后，发现/dev/sda1 并不自动消失；手工删

除/dev/sda1 后，再重新插入U 盘，/dev/sda1 也不会自动生成。我

们需进行如下操作，以使系统能够实现即插即用：

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

将上述工作放到rcS 中：

#!/bin/sh

ifconfig eth0 192.168.2.17

mount -t proc none /proc

mount -t sysfs none /sys

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

mdev -s

九、使用tmpfs 挂载/dev、/tmp、/var 目录

似乎我们的根文件系统已经相当完善了。但仔细想一想Nand flash

的擦写寿命是有限的这个事实，我们就应该明白，我们应该将/dev、

/tmp、/var 三个目录挂载为tmpfs 文件系统。修改rcS 如下：

#!/bin/sh

ifconfig eth0 192.168.2.17

mount -t proc none /proc

mount -t sysfs none /sys

mount -t tmpfs none /dev

mount -t tmpfs none /var

mount -t tmpfs none /tmp

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

mdev -s

十、制作根文件系统的jffs2 映像文件

根文件系统已经制作完毕，最后一个步骤是将其打包为jffs2 映像文

件，以供bootloader 将其烧录到nand flash 上。这只需要执行命令：

dennis@dennis-desktop:/work/nfs_root$ mkfs.jffs2 -n -s 512 -e

16KiB -d fs_mini3 -o fs_mini3.jffs2

这其中：

• -n 表示不要在每个擦除块上都加上清除标记

• -s 512 指明一页大小为512 字节

• -e 16KiB 指明一个擦除块大小为16KB

• -d fs_mini3 指明要打包的目录

• -o fs_mini3.jffs2 指明最终的映像文件名

但由于jffs2 映像文件制作工具程序mkfs.jffs2 尚未安装，另外该程

序需要用到zlib 库，因此我们必须先安装它们：

安装zlib(编译MTD 设备工具包需要它)

• tar xzvf zlib-1.2.3.tar.gz

• cd zlib-1.2.3

• ./configure –shared –prefix=/usr

• make

• sudo make install

安装MTD 工具包（其中含有jffs2 映像文件制作工具）

• tar xjvf mtd-utils-05.07.23.tar.bz2

• cd mtd-utils-05.07.23/util

• make

• sudo make install

搞定