（三）linux之根文件系統的制作

（一）準備工作

Ubuntu 16.04系統
linux-3.5內核:linux-3.5-20190929
交叉編譯工具arm-linux-gcc-4.5.1-v6-vfp-20120301.rar
busybox源碼包：busybox-1.21.1.rar

（二）工具介紹

（1）交叉編譯器

這個其實之前就已經講過了，不懂的參考我的另一篇文章linux安裝交叉編譯環境
交叉編譯器和本地編譯器是相對應的概念，在嵌入式開發的時候，由于目標板的資源有限，我們一般在電腦上編譯好在目標板上運行的程序，然后下到板子里，這就需要用到交叉編譯器的概念。具體的

（2）NFS文系統

NFS（NetWork Filesystem System）文件系統是基于網絡傳輸文件，在嵌入式領域應用十分廣泛，可以用于主機和嵌入式設備之間無縫傳輸文件。
NFS服務是基于客戶端和服務器模式，NFS服務器是提供輸出文件（共享文件）的計算機。NFS客戶端是訪問輸出文件的計算機，它可以將輸出目錄掛載到自己系統中的某個目錄中，然后像訪問本地文件一樣去訪問NFS服務器中的輸出文件。

關于NFS的具體教程可以參考NFS網絡文件系統詳解，不過本節我們直接使用，并不影響我們操作。

（3）busybox的作用

Busybox是一個集成了上百個常用linux命令和工具的軟件，是一個遵循GPL協議開源項目。Busybox將眾多的UNIX命令集合進一個很小的可執行程序中，與相應的GNU工具相比，所能提供的選項比較少，但是也足夠一般的應用了，Busybox主要用于嵌入式系統，是一個“萬能工具”，可使用在數字電視、mp3、音響、小型服務器等嵌入式產品中。
在使用Busybox創建根文件系統的時候，只需要在/dev目錄下創建必要的設備節點，在/etc目錄下增加一些配置文件即可，當然，如果Busybox使用動態鏈接，那么還需要再/lib目錄下包含庫文件。

（三）制作步驟

（1）安裝交叉編譯器

參考linux安裝交叉編譯環境

（2）搭建NFS服務器

安裝nfs服務

$ sudo apt-get install nfs-kernel-server nfs-common

修改配置文件

$ sudo vim /etc/exports
注：“exports”文件用于配置NFS服務器中輸出的共享目錄
修改內容如下：
/driver/rootfs  *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)
注：/root/rootfs為與nfs服務客戶端共享的目錄，可自行創建，這個路徑必須為絕對路徑。
*：允許所有的網段訪問，也可以使用具體的IP
192.168.1.* 指定網段，在該網段中的用戶可以掛載
ro : 只讀
rw：掛接此目錄的客戶端對該共享目錄具有讀寫權限
sync：資料同步寫入內存和硬盤
no_root_squash：root用戶具有對根目錄的完全管理訪問權限。
no_subtree_check：不檢查父目錄的權限

3.重啟nfs服務和rpcbind 服務

$ sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server  restart
$ sudo /etc/init.d/rpcbind  restart

（3）NFS服務的測試

1.檢查客戶端和服務端的網絡是否連通（ping命令）

ping  服務主機IP
//可以使用windows 的命令行ping你的虛擬機
//有另一臺虛擬機的可以使用別的虛擬機

2.查看服務端的共享目錄

showmount  -e  服務主機IP
//虛擬機linux操作

3.將與nfs服務客戶端共享的目錄掛載到本地

mount -t nfs -o nolock 服務主機IP:目標機的共享目留  /mnt  
//虛擬機linux操作

注：/mnt 指定將共享目錄掛載的路徑, -t nfs 指定掛在協議是那臺ip地址的主機，mount nfs時，默認選項包括文件鎖，依賴于portmap提供的動態端口分配功能，因此需要解鎖，因此一般直接在指令中直接加上-o nolock。

4.通過訪問/mnt即可訪問共享目錄的內容

ls  /mnt
//虛擬機linux操作

5.取消掛載

umount  /mnt

注：/mnt 指定將共享目錄掛載的路徑,要和掛載時的路徑相同。

（四）busybox安裝

在Ubuntu系統根目錄新建driver目錄
將busybox-1.21.1.rar在windows解壓后，復值到虛擬機的driver目錄下
對busybox-1.21.1.tar.bz2進行指令解壓

   tar  -xvf  busybox-1.21.1.tar.bz2

配置 BusyBox

a) cd busybox-1.21.1.

b) apt-get install libncurses5-dev
注：ubuntu系統缺ncurses devel（提供字符終端處理庫），下載安裝即可

c) make menuconfig

d) 設置共享庫
通過鍵盤的左右鍵選擇select、Exit、help，之后通過enter確定選擇，進行界面的切換。
Busybox Settings —>Build Options —>[*] Build shared libbusybox
按空格選中這個

e) 指定交叉編譯鏈（注意 arm-linux-后面不要有空格）
Busybox Settings —>Build Options —>() Cross Compiler prefix (NEW)

f) 設置安裝路徑（路徑指定為絕對路徑，為安裝生成的根文件系統，目錄層次不要太深，方便之后使用）
Busybox Settings —>
Installation Options (“make install” behavior) —>
(./install) BusyBox installation prefix(NEW)

g) 添加模塊指令

5. 編譯安裝并檢測

# make && make install
# file bin/busybox

通過編譯和安裝，會在/driver/目錄下生成一個相應的rootfs目錄，改目錄下有bin、linuxrc、sbin、usr四個目錄。

6.完善動態鏈接庫
前面操作中busybox設置的是動態鏈接庫，編譯器采用的是arm-linux-gcc，找到安裝arm-linux-gcc的安裝路徑：

root@linux:/driver/rootfs# which arm-linux-gcc
/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/bin/arm-linux-gcc

上面是我的路徑，這個就是要復制出來的動態庫的路徑，而在linux系統下，不同的目錄有著不同的存儲作用，先模仿ubuntu系統，在rootfs 下面新建需要的目錄：

root@linux:/driver/rootfs#  mkdir dev  ./etc/init.d  home  proc  sys  root  opt  tmp  var  lib  -p
root@linux:/driver/rootfs#  cp  -rf  /opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/arm-none-linux-gnueabi/lib/*.so*  ./lib

（五）構建根文件系統

上面介紹了如何安裝Busbybox，建立了bin、linuxrc、sbin、usr等目錄，最小根文件系統的大部分目錄已經建好，現在開始我們制作根文件系統。
1.構建etc目錄
etc/主要是存放系統的配置文件，內核在啟動和運行過程中需要讀取這些配置文件。之前學習進程章節中知道init的進程號為1,是所有進程的父進程，內核初始化完畢之后，init程序開始運行。其他軟件也同時開始運行。init程序通過/etc/inittab文件進行配置、創建其他子進程，比如調用腳本文件配置IP地址、掛接其他文件系統，最后啟動shell等。etc目錄下的內容取決于要運行的程序，本節只需要創建3個文件：etc/inittab、etc/init.d/rcS、etc/fstab。
（1）配置inittab文件
etc/inittab屬于一個運行時配置文件，實際工作的時候 busybox 會解析這個 inittab 文本文件，然后根據解析的內容來決定所要進行的工作，inittab 的格式在 busybox 中定義。

root@linux:/driver/rootfs#  cp  /driver/busybox-1.21.1/examples/inittab  /driver/rootfs/etc/
root@linux:/driver/rootfs#  vim  /driver/rootfs/etc/inittab

注釋或刪除里面的內容，只保留以下4行：

::sysinit:/etc/init.d/rcS      //是init進程啟動的第一個子進程，它是一個腳本
console::askfirst:-/bin/sh		//啟動shell，以/dev/console作為控制臺
::ctrlaltdel:/sbin/reboot		//當按下 Ctrl+Alt+Delete 組合鍵時， init重啟執行程序
::shutdown:/bin/umount  -a  -r

關機時運行 umount 命令卸載所有的文件系統，如果卸載失敗，試圖以只讀方式重新掛載
（2）配置fstab文件
執行mount –a時掛接/etc/fstab指定的文件系統，linux下的etc目錄是用來存放系統配置信息以及軟件安裝配置信息，相當于windows下的注冊表

root@linux:/driver/rootfs#  cp  /etc/fstab  /driver/rootfs/etc/

修改內容如下：

# 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

device：要掛載的設備
注： tmpfs 是一個臨時文件系統，駐留于你的交換分區或是內存中（取決于你的使用情況）。使用它可以高文件訪問速度，并能保證重啟時會自動清除這些文件。
mount point ：設備掛載目錄，需要掛載的文件系統的掛載點
type ：要掛載設備或是分區的文件系統類型
options:掛載參數（noauto,auto、user、exec、ro、rw)對于大多數系統使用”defaults”就可以

常用參數：
auto：執行mount –a時自動掛載
noauto：執行mount –a時不掛載
user：允許普通用戶掛載設備
nouser：只允許root用戶掛載設備
exec：允許掛載設備上的程序
Ro：以只讀方式掛載文件系統
rw：以只寫方式掛載文件系統
sync：修改文件時，會自動寫入設備
default：rw、exec、auto、nouser、async的組合
dump：是否提供備份功能,0為不備份，1為要備份
pass:是否開機時對文件系統進行檢查，該字段被fsck命令用來決定在啟動時需要被掃描的文件系統的順序，根文件系統”/”對應該字段的值應該為1，其他文件系統應該為2。若該文件系統無需在啟動時掃描，則設置該字段為0

（3）配置rcS文件（此文件存放在rootfs下的etc目錄中的init.d目錄下）
rcS為腳本文件，在init配置文件中定義了此為第一個要執行的程序，那就最先執行。可以在此腳本中添加自動執行的命令，內容如下：

   #!/bin/sh                                                    /bin/mount -a mkdir -p /dev/pts 						//將文件 /etc/fstab 中指明的文件掛載到對應的掛載點mount -t devpts devpts /dev/ptsecho /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug  //熱插拔事件時產生設備節點的支持mdev  -s							  //在/dev目錄下生成內核支持的所有設備的結點/bin/hostname ubuntu				      //Ubuntu為主機名，自己定義

（4）配置profile文件
inittab中執行了這樣一個語句“::respawn:-/bin/sh”。啟動/bin/sh程序時會啟動ash的配置信息，而它就是/etc/profile,sh會把profile的所有配置全部都運行一遍，因此用戶可以把自己的啟動程序放在這里。配置內容如下：

USER="`id -un`"
LOGNAME=$USER
PS1='[\u@\h \W]# '
PATH=$PATH
HOSTNAME=`/bin/hostname`  		#不要少了“`”這個符號
export USER LOGNAME PS1 PATH

注：這個文件是添加環境變量，以實現控制臺終端命令提示符號模板功能，這些命令包含用戶\u，用戶名配置需要etc/group 和etc/passwd兩個文件，可直接從虛擬機的 Linux 系統的 /etc 目錄中復制這兩個文件到自己開發板根文件系統 etc 目錄。
root@linux:/driver/rootfs# cp /etc/group /etc/passwd /driver/rootfs/etc/

（5）創建控制臺設備文件和萬能垃圾桶
兩個設備文件在內核掛載完文件系統后，系統會利用mdev自動創建，可是在此之前，即在內核掛載文件系統之前。init進程會用到這兩個設備文件。如果沒有這兩個設備文件會提示如下一些信息

root@linux:/driver/rootfs# ls  -l  /dev/console  /dev/null
crw------- 1 root root 5, 1 4月   8 11:51 /dev/console
crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 4月   8 11:51 /dev/null 
root@linux:/driver/rootfs#  mknod  dev/console  c  5  1
root@linux:/driver/rootfs#  mknod  dev/null  c  1  3

注：/dev/console創建的文件是字符設備（c），主設備號是5，次設備號是1，只能用mknod命令創建，其作用是通過串口向內核傳送命令的平臺；同理/dev/null，/dev/null看作"黑洞"，等價于一個只寫文件，所有寫入內容都會永遠丟失。

（6）修改配置文件權限

root@linux:/driver/rootfs/etc#  pwd
/driver/rootfs/etc
root@linux:/driver/rootfs/etc#  ls
fstab  group  init.d  inittab  passwd  profile
root@linux:/driver/rootfs/etc#  ls  ./init.d/
rcS
root@linux:/driver/rootfs/etc#  chmod +x fstab inittab  ./init.d/rcS

（7） NFS文件系統掛接
由于前面的操作已經在系統安裝時已經安裝 NFS 服務器，所以只需要配置和啟動服務即可編輯/etc/exports 文件加入允許其它計算機訪問的目錄和訪問權限（注意是Ubuntu系統下的etc 目錄）。

root@linux:/driver/rootfs/etc#  vim  /etc/exports

輸入以下內容：

/driver/rootfs/  *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)  
注意：目錄與 IP 之間用<Tab>鍵

（8）關 linux 防火墻
a) 檢查防火墻的狀態

root@linux:/driver/rootfs/etc#  ufw  status

若狀態為不活躍，證明防火墻已經關閉，否則執行：ufw disable
到目前為止跟文件系統已經制作成功。

（六）下載測試

我們下載到tiny4412開發板測試一下：
在下載之前還要設置IP地址：
（1） windows靜態ip設置

（2）關閉windows防火墻
（3）虛擬機的網絡設置
虛擬機工具欄–>編輯–>虛擬網絡編輯器
虛擬機工具欄–>編輯
tuliu
（4）配置Ubuntu ip

root@linux:~#  ifconfig ens33 192.168.1.2
root@linux:~#  /etc/init.d/networking  restart

（5）鏈接串口，進入uboot交互模式，設置啟動參數
在終端輸入

set bootargs 'noinitrd root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.2:/driver/rootfs ip=192.168.1.5:192.168.1.2:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off init=/linuxrc console=ttySAC0 lcd=S70'

注意：此操作為一行指令，不要有換行，可以放到文本中取消換行
NFS文件夾具體的路徑
nfsroot=192.168.1.2:/driver/rootfs ip=192.168.1.5:192.168.1.2:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off
格式說明：
nfsroot=虛擬機Linux系統IP:根文件系統絕對路徑 ip=開發板IP:虛擬機Linux系統IP:網關:子網掩碼::開發板的網卡設備名(一般是eth0，不是虛擬機):off
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