移植Linux如何制作rootfs安排

粉丝问题

如何制作rootfs？安排！想直奔主题的，直接跳到第四章。

一、分析

1． 文件系统简介

理论上说一个嵌入式设备如果内核能够运行起来，且不需要运行用户进程的话，是不需要文件系统的，文件系统简单的说就是一种目录结构，由于 linux操作系统的设备在系统中是以文件的形式存在，将这些文件进行分类管理以及提供和内核交互的接口，就形成一定的目录结构也就是文件系统，文件系统是为用户反映系统的一种形式，为用户提供一个检测控制系统的接口。

根文件系统，我认为根文件系统就是一种特殊的文件系统，那么根文件系统和普通的文件系统有什么区别呢？

由于根文件系统是内核启动时挂在的第一个文件系统，那么根文件系统就要包括Linux启动时所必须的目录和关键性的文件；

例如Linux启动时都需要有init目录下的相关文件，在 Linux挂载分区时Linux一定会找／etc／fstab这个挂载文件等，根文件系统中还包括了许多的应用程序bin目录等，任何包括这些Linux 系统启动所必须的文件都可以成为根文件系统。

Linux支持多种文件系统，包括ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、yaffs、romfs和nfs等，为了对各类文件系统进行统一管理，Linux引入了虚拟文件系统VFS（Virtual File System），为各类文件系统提供一个统一的操作界面和应用编程接口。

Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。

不同的文件系统类型有不同的特点，因而根据存储设备的硬件特性、系统需求等有不同的应用场合。在嵌入式Linux应用中，主要的存储设备为 RAM（DRAM， SDRAM）和ROM（常采用FLASH存储器），常用的基于存储设备的文件系统类型包括：jffs2， yaffs， cramfs， romfs，ramdisk， ramfs／tmpfs等。

2． 基于FLASH的文件系统

2．1 Cramfs：Compressed ROM File System

?它的速度快，效率高，其只读的特点有利于保护文件系统免受破坏，提高了系统的可靠性。由于以上特性，Cramfs在嵌入式系统中应用广泛。

但是它的只读属性同时又是它的一大缺陷，使得用户无法对其内容对进行扩充。Cramfs映像通常是放在Flash中。

2．2 jffs2

?Jffs2： 日志闪存文件系统版本2 （Journalling Flash FileSystem v2）

?主要用于NOR型闪存，基于MTD驱动层，特点是：可读写的、支持数据压缩的、基于哈希表的日志型文件系统，并提供了崩溃／掉电安全保护，提供“写平衡”支持等。

?缺点主要是当文件系统已满或接近满时，因为垃圾收集的关系而使jffs2的运行速度大大放慢。jffs不适合用于NAND闪存主要是因为NAND闪存的容量一般较大，这样导致jffs为维护日志节点所占用的内存空间迅速增大，另外，jffs 文件系统在挂载时需要扫描整个FLASH的内容，以找出所有的日志节点，建立文件结构，对于大容量的NAND闪存会耗费大量时间。

2．3．yaffs：Yet Another Flash File System

?yaffs／yaffs2是专为嵌入式系统使用NAND型闪存而设计的一种日志型文件系统。与jffs2相比，它减少了一些功能（例如不支持数据压缩），所以速度更快，挂载时间很短，对内存的占用较小。另外，它还是跨平台的文件系统，除了Linux和eCos，还支持WinCE， pSOS和ThreadX等。yaffs／yaffs2自带NAND芯片的驱动，并且为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户可以不使用Linux中的MTD与 VFS，直接对文件系统操作。当然，yaffs也可与MTD驱动程序配合使用。

?yaffs与yaffs2的主要区别在于，前者仅支持小页（512 Bytes） NAND闪存，后者则可支持大页（2KB） NAND闪存。同时，yaffs2在内存空间占用、垃圾回收速度、读／写速度等方面均有大幅提升。

2．4． 网络文件系统NFS （Network File System）

NFS是由Sun开发并发展起来的一项在不同机器、不同操作系统之间通过网络共享文件的技术。

在嵌入式Linux系统的开发调试阶段，可以利用该技术在主机上建立基于NFS的根文件系统，挂载到嵌入式设备，可以很方便地修改根文件系统的内容。

所采用的工具：mkfs．cramfs，mkfs．jffs2，mkfs．yaffs

http：／／sourceforge．net／projects／cramfs／

http：／／sourceforge．net／projects／jffs2os／

http：／／sourceforge．net／projects／yaffs／

二、根文件系统的组成

1． 根文件系统目录

内容简介

bin ：基本的可执行文件opt ：添加的软件包boot ：启动时需要的一些文件proc ：内核及进程信息的虚拟文件系统dev ： 设备文件root：root用户目录etc： 系统配置文件sbin：系统管理的程序home ： 用户目录tmp ： 临时文件lib ： 库文件usr ： 应用程序mnt ： 挂载文件系统的挂载点var ： 存放系统日志或一些服务程序的临时文件

2． 嵌入式环境需要移植的目录

根文件系统中的每一个目录都有特定的用途和目的 ，但并不是所有的目录在嵌入式环境下都需要，我们只创建需要的一些目录：

／bin ／sbin ／etc ／proc ／tmp ／var ／dev ／mnt

Linux根文件系统至少应包括以下几项内容。

基本的文件系统结构，包含一些必需的目录比如：／dev，／proc，／bin，／etc，／lib，／usr，／tmp等。基本程序运行所需的库函数，如glibc。基本的系统配置文件，比如rc．sysinit，inittab等脚本文件。必要的设备文件支持：／dev／hd＊，／dev／tty＊，／dev／fd0。基本的应用程序，如sh，ls，cp，mv等。3． 移植需要做的工作把全局配置文件放入／etc目录下。将设备文件信息放入／dev目录下，设备名可以作为符号链接定位在／dev中或／dev子目录中的其他设备存在。操作系统核心定位在／或／boot，若操作系统核心不是作为文件系统的一个文件存在，不应用它。库存放的目录是／lib。存放系统编译后的可执行文件、命令的目录是／bin，／sbin，／usr。

三、 默认预置条件

1） 交叉编译工具

需要预先安装好交叉编译器 ，一口君安装版本是：arm－none－linux－gnueabi－gcc默认在ubuntu中安装目录是：

／home／peng／toolchain／gcc－4．6．4／
2） tftp服务器

开发板下载内核镜像和设备树需要借助tftp服务器，配置信息如下：

peng＠ubuntu：～＄ cat ／etc／default／tftpd－hpa
＃ ／etc／default／tftpd－hpa
TFTP＿USERNAME＝＂tftp＂
TFTP＿DIRECTORY＝＂／tftpboot＂
TFTP＿ADDRESS＝＂0．0．0．0：69＂
TFTP＿OPTIONS＝＂－－secure＂

服务器根目录是＊tftpboot＊＊

3） nfs服务器

内核启动后挂载文件系统需要通过nfs服务器，nfs服务器设置如下：

peng＠ubuntu：～＄ cat ／etc／exports
＃ ／etc／exports： the access control list for filesystems which may be exported
＃ to NFS clients． See exports（5）．
＃
＃ Example for NFSv2 and NFSv3：
＃ ／srv／homes hostname1（rw，sync，no＿subtree＿check） hostname2（ro，sync，no＿subtree＿check）
＃
＃ Example for NFSv4：
＃ ／srv／nfs4 gss／krb5i（rw，sync，fsid＝0，crossmnt，no＿subtree＿check）
＃ ／srv／nfs4／homes gss／krb5i（rw，sync，no＿subtree＿check）
＃
／source／rootfs ＊（rw，sync，no＿subtree＿check）
四、文件系统制作步骤

1、 源码下载

我们选择的版本是busybox－1．22．1．tar．bz2下载路径为：

http：／／busybox．net／downloads／

2、 解压源码＄ tar xvf busybox－1．22．1．tar．bz2

3、 进入源码目录＄ cd busybox－1．22．1

4、 配置源码

选择制作静态库，并设置交互编译工具链的前缀arm－none－linux－gnueabi－如果是其他工具链，按照例子填写即可。

＄ make menuconfig
Busybox Settings －－－＞
Build Options －－－＞
［＊］ Build BusyBox as a static binary （no shared libs）
［ ］ Force NOMMU build
［ ］ Build with Large File Support （for accessing files ＞ 2 GB）
（arm－none－linux－gnueabi－） Cross Compiler prefix
（） Additional CFLAGS

5、 编译＄ make

6、 安装

busybox默认安装路径为源码目录下的＿install

＄ make install

7、 进入安装目录下

默认创建以下4个文件或者文件夹

＄ cd ＿install
＄ ls
bin linuxrc sbin usr

8、 创建其他需要的目录＄ mkdir dev etc mnt proc var tmp sys root

9、 添加库

我们安装的交叉工具链中有我们所需要的可以在开发板上使用的库， 将其拷贝到＿install目录下即可：

＄ cp ／home／linux／toolchain／gcc－4．6．4／arm－arm1176jzfssf－linux－gnueabi／lib／ ． －a

修改文件权限并删除静态库和共享库文件中的符号表

＄chmod ＋w lib
＄chmod ＋w lib
＄ rm lib．a
＄ arm－none－linux－gnueabi－strip lib

删除不需要的库，确保所有库大小不超过8M

＄ du －mh lib／

10、 添加系统启动文件

在etc下添加文件inittab，文件内容如下：

＃this is run first except when booting in single－user mode．
：：sysinit：／etc／init．d／rcS
＃ ／bin／sh invocations on selected ttys
＃ start an ＂askfirst＂ shell on the console （whatever that may be）
：：askfirst：－／bin／sh
＃ stuff to do when restarting the init process
：：restart：／sbin／init
＃ stuff to do before rebooting
：：ctrlaltdel：／sbin／reboot

在etc下添加文件fstab，文件内容如下：

＃device mount－point type options dump fsck order
proc ／proc proc defaults 0 0
tmpfs ／tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs ／sys sysfs defaults 0 0
tmpfs ／dev tmpfs defaults 0 0

【注意】这里我们挂载的文件系统有三个proc、sysfs和tmpfs。在内核中proc和sysfs默认都支持，而tmpfs是没有支持的，我们需要确保内核有tmpfs的支持。

修改内核配置：

＄ make menuconfig
File systems －－－＞
Pseudo filesystems －－－＞
［＊］ Virtual memory file system support （former shm fs）
［＊］ Tmpfs POSIX Access Control Lists

重新编译内核

在etc下创建init．d目录，并在init．d下创建rcS文件，rcS文件内容为：

＃！／bin／sh
＃ This is the first script called by init process
／bin／mount －a 挂载fstab制定的所有文件系统
echo ／sbin／mdev ＞ ／proc／sys／kernel／hotplug
／sbin／mdev －s

为rcS添加可执行权限：

＄ chmod ＋x init．d／rcS

在etc下添加profile文件，文件内容为：

＃！／bin／sh
export HOSTNAME＝farsight
export USER＝root
export HOME＝root
export PS1＝＂［＄USER＠＄HOSTNAME W］＃ ＂
PATH＝／bin：／sbin：／usr／bin：／usr／sbin
LD＿LIBRARY＿PATH＝／lib：／usr／lib：＄LD＿LIBRARY＿PATH
export PATH LD＿LIBRARY＿PATH
mknod dev／console c 5 1 该文件节点是必须的

重要：新制作的文件系统尺寸若超出8M，删除不需要的库文件，比如c＋＋库等。

11． 测试

制作完毕的根文件系统可以让开发板启动后通过nfs挂载到ubuntu中，

删除原先的／source／rootfs＄ sudo rm －rf ／source／rootfs
将我们新建的根文件系统拷贝到／source／rootfs目录下＄sudo mkdir ／source／rootfs
＄ sudo cp ＿install ／source／rootfs –a
设置uboot环境变量＃ setenv serverip 192．168．9．120
＃ setenv ipaddr 192．168．9．233
＃ setenv bootcmd tftp 41000000 uImage；tftp 42000000 exynos4412－fs4412．dtb；bootm 41000000 – 42000000
＃setenv bootargs root＝／dev／nfs nfsroot＝192．168．9．120：／source／rootfs rw console＝ttySAC2，115200 init＝／linuxrc ip＝192．168．9．233
＃ saveenv

重新启动开发板，查看是否能够正常挂载，功能是否正常

五、制作ramdisk文件系统

通过NFS测试以后，就可以制作ramdisk文件系统了，具体如下：

1、制作一个大小为8M的镜像文件 ＄ cd ～

＄ dd if＝／dev／zero of＝ramdisk bs＝1k count＝8192 （ramdsik为8M）

If： input file

Of： output file

2、格式化这个镜像文件为ext2＄ mkfs．ext2 －F ramdisk

3、在mount下面创建initrd目录作为挂载点＄ sudo mkdir ／mnt／initrd

4、将这个磁盘镜像文件挂载到／mnt／initrd下

注意这里的ramdisk不能存放在rootfs目录中

＄ sudo mount －t ext2 ramdisk ／mnt／initrd
5、将测试好的文件系统里的内容全部拷贝到 ／mnt／initrd目录下面＄ sudo cp ／source／rootfs ／mnt／initrd –a

如果拷贝遇到错误，需要再次删除不需要的库，比如c＋＋库

6、卸载／mnt／initrd＄ sudo umount ／mnt／initrd

7、压缩ramdisk为ramdisk．gz＄ gzip －－best －c ramdisk ＞ ramdisk．gz

8、格式化为uboot识别的格式并拷贝到／tftpboot下＄ mkimage －n ＂ramdisk＂ －A arm －O linux －T ramdisk －C gzip －d ramdisk．gz ramdisk．img
＄ cp ramdisk．img ／tftpboot

9、配置内核支持RAMDISK

制作完 initrd．img．gz后，需要配置内核支持RAMDISK作为启动文件系统

make menuconfig
File systems －－－＞
＜＊＞ Second extended fs support
Device Drivers
SCSI device support －－－＞
＜＊＞ SCSI disk support
Block devices －－－＞
＜＊＞RAM block device support
（16）Default number of RAM disks
（8192） Default RAM disk size （kbytes） （修改为8M）
General setup －－－＞
［＊］ Initial RAM filesystem and RAM disk （initramfs／initrd） support

重新编译内核，复制到／tftpboot

10、在U－BOOT命令行重新设置启动参数：＃ setenv bootcmd tftp 41000000 uImage；tftp 42000000 exynos4412－fs4412．dtb；tftp 43000000 ramdisk．img；bootm 41000000 43000000 42000000
＃ saveenv

重新启动开发板查看能否正常启动

【注意】因为各个开发板命令会有所差异，uboot命令的设置要厂家出厂的手册操作。

标签： 智能手机硬件 、 智能硬件开发 、 智能硬件

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