3.4 根文件系统构建

根文件系统首先是内核启动时所mount(挂载)的第一个文件系统，内核代码映像文件保存在根文件系统中，而系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些基本的初始化脚本和 服务等加载到内存中去运行.

3.4.1 BusyBox 构建根文件系统

3.4.1.1 BusyBox 简介

BusyBox 是一个集成了大量 的 Linux 命令和工具的软件，像 ls、mv、ifconfig 等命令 BusyBox 都会提供。BusyBox 就是一 个大的工具箱，这个工具箱里面集成了 Linux 的许多工具和命令。一般下载 BusyBox 的源码， 然后配置BusyBox，选择自己想要的功能，最后编译即可。

3.4.2 编译BusyBox 构建根文件系统

一般我们在 Linux 驱动开发的时候都是通过 nfs 挂载根文件系统的，当产品最终上市开卖的时候才会将根文件系统烧写到 EMMC或者NAND中。

在 nfs 共享文件夹中创建存放根目录的目录 rootfs

解压 busybox；

1 修改Makefile，添加编译器

同Uboot 和 Linux 移植一样，打开 busybox 的顶层Makefile，添加ARCH和CROSS_COMPILE 的值：

CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf
ARCH ?= arm

2 busybox 中文字符支持

如果默认直接编译 busybox 的话，在使用 SecureCRT 的时候中文字符是显示不正常的，中文字 符会显示为“?”，比如你的中文目录，中文文件都显示为“?”。不知道从哪个版本开始 busybox 中的 shell 命令对中文输入即显示做了限制，即使内核支持中文但在 shell 下也依然无法正确显 示。

所以我们需要修改 busybox 源码，取消 busybox 对中文显示的限制，打开文件 busybox1.29.0/libbb/printable_string.c，找到函数 printable_string，缩减后的函数内容如下：

const char* FAST_FUNC printable_string(uni_stat_t *stats, const char *str) 
{
     
    char *dst; 
    const char *s;
    s = str;
    while (1) {
     
        //...... 
		if (c < ' ')
			break;
		/* 注释掉下面这个两行代码 */ 
        /*
        if (c >= 0x7f) 
        	break; 	
        */
		s++;
	} 
#if ENABLE_UNICODE_SUPPORT 
    dst = unicode_conv_to_printable(stats, str);
#else
{
     
	char *d = dst = xstrdup(str);
	while (1) {
    
		unsigned char c = *d; 
        if (c == '\0') 
            break;
		/* 修改下面代码 */
		/* 
		if (c < ' ' || c >= 0x7f) */ 
        	if( c < ' ') 
                *d = '?';
		d++; 
    }
...... 
#endif
    return auto_string(dst);
}

接着打开文件 busybox-1.29.0/libbb/unicode.c

static char *FAST_FUNC unicode_conv_to_printable2(uni_stat_t *stats, const char *src, unsigned width, int flags)
{
    
	char *dst;
	unsigned dst_len;
	unsigned uni_count;
	unsigned uni_width;
	if (unicode_status != UNICODE_ON)
	{
    
		char *d;
		if (flags & UNI_FLAG_PAD)
		{
    
			d = dst = xmalloc(width + 1); 
            /* 修改下面一行代码 */
			/* 
			*d++ = (c >= ' ' && c < 0x7f) ? c : '?'; 
			*/ 
            *d++ = (c >= ' ') ? c : '?';
			src++;
		}
		*d = '\0';
	}
	else
	{
    
		d = dst = xstrndup(src, width);
		while (*d)
		{
    
			unsigned char c = *d; 
            /* 修改下面一行代码 */
			/* if (c < ' ' || c >= 0x7f) */ 
            	if (c < ' ')
					*d = '?';
			d++;
		}
	}
	return dst;
}

3 配置 busybox

根我们编译Uboot、Linux kernel 一样，我们要先对 busybox 进行默认的配置，有以下几种配置选项：

1. defconfig，缺省配置，也就是默认配置选项。 (一般用这个)
2. allyesconfig，全选配置，也就是选中 busybox 的所有功能。
3. allnoconfig，最小配置。

make defconfig后 make menuconfig，使用图形界面配置：

1. 动态编译

   Location: 
   	-> Settings 
   		-> Build static binary (no shared libs)#取消选中
   

   因为采用静态编译的 话DNS 会出问题！

2.  Location: 
    	-> Settings 
    		-> vi-style line editing commands#选中
   

3.  Location: 
    	-> Linux Module Utilities 
    		-> Simplified modutils#取消选中
   

4.  Location: 
    	-> Linux System Utilities 
    		-> mdev (16 kb) #确保下面的全部选中，默认都是选中的
   

Location:
   -> kernel hacking
   	->Compile-time checks and compiler options
   		-> Debug Filesystem		#选中,编译会产生 debugfs，后面会把他挂载到 /sys/kernel/debug, 
   							#或者 在 deconfig 文件中使能 CONFIG_DEBUG_FS = y

4 编译 busybox

make install CONFIG_PREFIX=/home/luo/linux/nfs/rootfs

编译完成以后会在 busybox 的所有工具和文件就会被安装到 rootfs 目录中:

前面说过 Linux 内核 init 进程最后会查找用户空间的 init 程序，找到以后就会运行这个用 户空间的 init 程序，从而切换到用户态。如果 bootargs 设置 init=/linuxrc，那么 linuxrc 就是可以 作为用户空间的 init 程序，所以用户态空间的 init 程序是 busybox 来生成的。

3.4.3 向根文件系统添加 lib 库

1 向 rootfs 的“/lib”目录添加库文件

在 rootfs 中创建一个名为“lib”的文件夹.

将安装的交叉编译中的库文件复制到 rootfs 中

1. /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linuxgnueabihf/libc/lib
2. /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/lib

将这两个目录的库文件复制到 rootfs 的 lib 中。cp *so* *.a /home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs/lib/ -d

后面的“-d”表示拷贝符号链接.

有个文件比较特殊：

在 ······/libc/lib 中的 ld-linux-armhf.so.3，在 rootfs/lib 中后面有个“->”，表示其是个软连接文件，链接到文件 ld-2.19-2014.08-1-git.so，因为其是一个“快捷方式”，因此大小只有 24B。但是，ld-linuxarmhf.so.3 不能作为符号链接，否则的话在根文件系统中执行程序无法执行！

在 rootfs/lib 中将该文件删除，重新复制。

2 向 rootfs 的 “usr/lib” 目录添加库文件

将 /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/ usr/lib 中的库文件复制到 rootfs/usr/lib 中

3.4.4 创建其他文件夹

3.5 挂载根文件

uboot 里面的 bootargs 环境变量会设置“root”的值，所以我们将 root 的值改为NFS 挂载即可。

在 Linux 内核源码里面有相应的文档讲解如何设置，文档为 Documentation/filesystems/nfs/ nfsroot.txt，格式如下：

root=/dev/nfs nfsroot=[<server-ip>:]<root-dir>[,<nfs-options>] \
		ip=<client-ip>:<server-ip>:<gwip>:<netmask>:<hostname>:<device>:<autoconf>:<dns0-ip>:<dns1-ip>

• ：服务器 IP 地址
• ：根文件系统的存放路径，比如我的就是/home/luo/linux/nfs/rootfs。
• ：NFS 的其他可选选项，一般不设置。
• ：客户端 IP 地址，也就是我们开发板的 IP 地址，Linux 内核启动以后就会使用此 IP 地址来配置开发板。
• ：网关地址
• ：子网掩码
• ：客户机的名字，一般不设置，此值可以空着。
• ：设备名，也就是网卡名，一般是 eth0，eth1….，
• ：自动配置，一般不使用，所以设置为 off。
• ：DNS0 服务器 IP 地址，不使用。
• ：DNS1 服务器 IP 地址，不使用。

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 \
		root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.250:/home/luo/linux/nfs/rootfs \
		ip=192.168.1.251:192.168.1.250:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off' //设置 bootargs

出错：

1. VFS: Unable to mount root fs via NFS, trying floppy.VFS: Cannot open root device “nfs” or unknown-block(2,0),

   开发板的 linux 和服务器的 linux nfs版本不一样，查看 nfs 安装修改 服务器 linux 版本。

2. IP-config error

   ip 地址设置错误，再检查一遍

3.6 完善根文件系统

3.6.1 创建/etc/init.d/rcS 文件

rcS 是个 shell 脚本，Linux 内核启动以后需要启动一些服务，而 rcS 就是规定启动哪些文件的脚本文件。在 rootfs 中创建/etc/init.d/rcS 文件，然后在 rcS 中输入如下所示内容：

#!/bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:$PATH#保存着可执行文件可能存在的目录
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib#保存着库文件所在的目录
export PATH LD_LIBRARY_PATH
mount -a #命令来挂载所有的文件系统，这些文件系统由文件/etc/fstab 来指定
mkdir /dev/pts #创建目录/dev/pts，然后将 devpts 挂载到/dev/pts 目录中。
mount -t devpts devpts /dev/pts 
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug#使用mdev 来管理热插拔设备，通过这两行，Linux 内核就可以在/dev 目录下自动创建设备节点。
mdev -s

要给 rcS 执行权限

该文件可用来在开机的时候就启动一些程序，而不用手动启动

3.6.2 创建/etc/fstab 文件

在 rootfs中创建/etc/fstab文件，fstab在Linux开机以后自动配置哪些需要自动挂载的分区，格式如下：

<file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>

• ：要挂载的特殊的设备，也可以是块设备，比如/dev/sda 等等。
• ：挂载点。
• ：文件系统类型，比如 ext2、ext3、proc、romfs、tmpfs 等等。
• ：挂载选项，在Ubuntu 中输入“man mount”命令可以查看具体的选项。一般使用 defaults，也就是默认选项，defaults 包含了 rw、suid、 dev、 exec、 auto、 nouser 和 async。
• ：为 1 的话表示允许备份，为 0 不备份，一般不备份，因此设置为 0。
• ：磁盘检查设置，为 0 表示不检查。根目录‘/’设置为 1，其他的都不能设置为 1，其他的分区从 2 开始。一般不在 fstab 中挂载根目录，因此这里一般设置为 0

#<file system>	<mount point>	<type>	<options>	<dump>	<pass>
proc			/proc			proc	defaults	0		0
tmpfs			/tmp			tmps	defaults	0		0
sysfs			/sys			sysfs	defaults	0		0
debugfs			/sys/kernel/debug	debugfs	defaults	0	0

其中 debugfs 是为了查看 pinctrl 子系统生成的配置信息…….

3.6.3 创建/etc/inittab 文件

init 程序会读取 /etc/inittab 这个文件，inittab 由若干条指令组成。每条指令的结构都是一样的，由以 “:” 分隔的 4 个段组 成，格式如下：

<id>:<runlevels>:<action>:<process>

• ：每个指令的标识符，不能重复。但是对于 busybox 的 init 来说，有着特殊意义。对于 busybox 而言用来指定启动进程的控制 tty，一般我们将串口或者 LCD 屏幕设置为控 制 tty。

• ：对 busybox 来说此项完全没用，所以空着。

• ：动作，用于指定可能用到的动作。
  

• ：具体的动作，比如程序、脚本或命令等。
  

• 第 2 行，系统启动以后运行/etc/init.d/rcS 这个脚本文件。

• 第 3 行，将 console 作为控制台终端，也就是 ttymxc0。

• 第 4 行，重启的话运行/sbin/init。

• 第 5 行，按下 ctrl+alt+del 组合键的话就运行/sbin/reboot，看来 ctrl+alt+del 组合键用于重启系统。

• 第 6 行，关机的时候执行/bin/umount，也就是卸载各个文件系统。

• 第 7 行，关机的时候执行/sbin/swapoff，也就是关闭交换分区。