i.MX6ULL嵌入式Linux開發(fā)4-根文件系統(tǒng)構(gòu)建

前面幾篇介紹了uboot的移植與內(nèi)核的移植，本篇進行根文件系統(tǒng)的構(gòu)建，這是Linux移植三大組成部分的最后一步，根文件系統(tǒng)構(gòu)建好后，就構(gòu)成了一個基礎的、可以運行的嵌入式Linux最小系統(tǒng)。

1 根文件系統(tǒng)簡介

Linux的根文件系統(tǒng)一般也叫做 rootfs，Linux的根文件系統(tǒng)更像是一個文件夾或者叫做目錄，在這個目錄里面會有很多的子目錄。根目錄下和子目錄中會有很多的文件，這些文件是Linux運行所必須的，比如庫、常用的軟件和命令、設備文件、配置文件等等。

根文件系統(tǒng)的這個“根”字就說明了這個文件系統(tǒng)的重要性，它是其他文件系統(tǒng)的根，沒有這個“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 等命令其實就是一個個小軟件，只是這些軟件沒有圖形界面，而且需要輸入命令來運行。這些小軟件就保存在根文件系統(tǒng)中。

在構(gòu)建根文件系統(tǒng)之前，先來看一下根文件系統(tǒng)里面都有些什么內(nèi)容，根文件系統(tǒng)的目錄名字為‘/’ ，就是一個斜杠:

根文件系統(tǒng)的各個文件夾的作用如下：

2 BusyBox構(gòu)建根文件系統(tǒng)

2.1 BusyBox簡介

BusyBox是一個集成了大量的Linux命令（如ls、mv、ifconfig 等命令）和工具的軟件。借助BusyBox，進行配置和編譯，就可以方便的構(gòu)建一個嵌入Linux平臺所需要的根文件系統(tǒng)。

課程BusyBox官網(wǎng)https://busybox.net/下載源碼，如下圖。

左側(cè)的“Get BusyBox”欄有一行“Download Source” ，點擊“Download Source”即可打開 BusyBox 的下載頁。

目前最新的 BusyBox 版本是1.33.1，但這里使用正點原子提供的1.29.0版本的BusyBox（busybox-1.29.0.tar.bz2）

2.2 搭建NFS服務

一般在Linux驅(qū)動開發(fā)的時候都是通過NFS掛載根文件系統(tǒng)的，當調(diào)試好之后再將根文件系統(tǒng)燒寫到 EMMC或者NAND中，因此需要先在ubuntu虛擬機中構(gòu)建NFS服務：

复制sudo apt-get install nfs-kernel-server rpcbind

等待安裝完成，在合適的地方新建一個名為“nfs”的文件夾，供NFS服務器使用。

如我的創(chuàng)建目錄為：复制/home/xxpcb/myTest/nfs

在使用NFS之前，還需要先配置NFS，修改配置文件复制/etc/exports，在后面添加如下所示內(nèi)容：

复制/home/xxpcb/myTest/nfs *(rw,sync,no_root_squash) 

最后重啟NFS服務即可：

复制sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

正常情況會出現(xiàn)如下圖，表示設置成功:

注：我第一次設置時，文件路徑中的一個大小寫字母搞錯了，導致重啟NFS時提示失?。ㄈ缦聢D），所以在設置時要注意細節(jié)！

2.3 修改配置BusyBox

在nfs服務器目錄中創(chuàng)建一個名為复制rootfs的子目錄，用來存放我們的根文件系統(tǒng)。

將复制busybox-1.29.0.tar.bz2發(fā)送到Ubuntu中的合適位置（我存放在 /home/xxpcb/myTest/imx6ull/dts）并解壓：

复制tar -vxjf busybox-1.29.0.tar.bz2 

解壓后的文件如下:

2.3.1 修改Makefile添加編譯器

注：這一步可以不修改，這里修改Makefile的目的是為了在編譯時，可以不用在指定編譯器的架構(gòu)，從而可以縮短手動輸入指令的長度。但我此次測試時，修改Makefile后，輸入make指令的命令進行編譯時，不指定編譯器，還是會提示編譯器找不到之類的問題。所以，此次的測試，我就沒有修改這個Makefile。

如果堅持要修改Makefile，就是修改如下的地方，指定編譯器與架構(gòu)（本篇進行實驗時沒有修改）。

2.3.2 busybox中文字符支持

現(xiàn)在如果直接編譯busybox的，在使用串口工具的時候是不支持中文顯示的，中文字符會顯示為“?” ?？梢酝ㄟ^busybox源碼，來取消 busybox對中文顯示的限制。

打開文件busybox-1.29.0/libbb/printable_string.c，找到函數(shù)printable_string，吧某些程序注釋掉，修改后的函數(shù)內(nèi)容如下：

主要就是禁止字符大于0X7F以后 break 和輸出‘?’

接著打開文件busybox-1.29.0/libbb/unicode.c，修改如下內(nèi)容：

2.3.3 配置busybox

有以下幾種配置選項：

defconfig：缺省配置，也就是默認配置選項

allyesconfi：全選配置，也就是選中 busybox 的所有功能

allnoconfig：最小配置

一般使用默認配置即可，因此使用如下命令先使用默認配置來配置一下 busybox：

复制make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- defconfig 

busybox也支持圖形化配置，通過圖形化配置我們可以進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：

复制make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

(1) 設置Settings -> Build static binary (no shared libs)

選項“Build static binary (no shared libs)”用來決定是靜態(tài)編譯還是動態(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很大。動態(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 會小很多。這里我們不使用靜態(tài)編譯，所以保持默認不選即可。

(2) 設置Settings -> vi-style line editing commands

這個要勾選，通過按鍵“y”實現(xiàn)勾選，使得方括號內(nèi)出現(xiàn)星號

(3) 配置Linux Module Utilities -> Simplified modutils

默認會選中“Simplified modutils” ，這里我們要取消勾選！ 使用鍵盤上的“n”鍵取消方括號中的星號。

(4) 配置Linux System Utilities -> mdev (16 kb)

確保下面的全部選中，默認都是選中的

(5) 設置Settings -> Support Unicode

要將默認沒有勾選的复制Check $LC_ALL項選中！

最后按兩下ESC退出設置，并選擇YES保持存。

2.4 編譯busybox構(gòu)建根文件系統(tǒng)

輸入如下指令進行編譯：

复制make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install CONFIG_PREFIX=/home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs

編譯完成以后， busybox的所有工具和文件就會被安裝到rootfs目錄中，如下圖：

rootfs目錄下有bin、sbin和usr三個目錄，以及l(fā)inuxrc文件。Linux內(nèi)核linit進程最后會查找用戶空間的init程序，找到以后就會運行這個用戶空間的init程序，從而切換到用戶態(tài)。如果bootargs設置init=/linuxrc，那么linuxrc就是可以作為用戶空間的init程序。

2.5 向根文件系統(tǒng)添加lib庫

busybox編譯完成后，此時的根文件系統(tǒng)還不能使用， 還需要一些其他的文件。

2.5.1 向rootfs/lib中添加

上面的busybox使用的是動態(tài)庫編譯，所以還需要向根文件系統(tǒng)中添加動態(tài)庫。

先在rootfs中創(chuàng)建一個名為“l(fā)ib”的文件夾。lib庫文件從交叉編譯器中獲取，之前搭建交叉編譯環(huán)境的時候?qū)⒔徊婢幾g器存放到了“/usr/local/arm/”目錄中，進入對應的目錄：

复制cd /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/lib 

此目錄下有很多的so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:

复制cp *so* *.a /home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs/lib/ -d 

后面的“-d”表示拷貝符號鏈接，這里有個比較特殊的庫文件：ld-linux-armhf.so.3，此庫文件也是個符號鏈接，相當于 Windows 下的快捷方式。會鏈接到庫 ld-2.19-2014.08-1-git.so 上，輸入命令如下指令查看此文件詳細信息:

复制ls ld-linux-armhf.so.3 -l

ld-linux-armhf.so.3 后面有個“->” ，表示其是個軟連接文件，鏈接到文件ld-2.19-2014.08-1-git.so，因為其是一個“快捷方式” ，因此大小只有 24B。但是，ld-linux-armhf.so.3不能作為符號鏈接，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制ld-linux- armhf.so.3，替換掉這個軟鏈接。

先刪除這個軟連接文件:

复制rm ld-linux-armhf.so.3

然后重新進入到 /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：

复制cp ld-linux-armhf.so.3 /home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs/lib/

拷貝完成以后再到 rootfs/lib 目錄下查看ld-linux-armhf.so.3文件詳細信息，此時ld-linux-armhf.so.3 已經(jīng)不是軟連接了，而是實實在在的一個庫文件，而且文件大小為 724392B。

繼續(xù)進入如下目錄中：

复制cd /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，我們將其也拷貝到 rootfs/lib 目錄中，命令如下：

复制cp *so* *.a /home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs/lib/ -d 

rootfs/lib 目錄的庫文件就這些了，完成以后的rootfs/lib目錄如圖：

2.5.2 向rootfs/usr/lib中添加

在复制rootfs/usr目錄下創(chuàng)建一個名為lib的目錄， 將如下目錄中的庫文件拷貝到rootfs/usr/lib目錄下：

复制/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：

复制cp *so* *.a /home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs/usr/lib/ -d

完成以后的rootfs/usr/lib目錄為：

至此，根文件系統(tǒng)的庫文件就全部添加好了，可以在复制rootfs目錄下使用“du”命令來查看一下/lib和/usr/lib 這兩個目錄的大?。?/p>

复制du ./lib ./usr/lib/ -sh  

2.6 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，創(chuàng)建完后的效果：

3 根文件系統(tǒng)初步測試

3.1 bootargs環(huán)境變量設置

使用NFS掛載的方式來測試上面創(chuàng)建好的根文件系統(tǒng)rootfs。

uboot里面的bootargs環(huán)境變量會設置root的值，需要將root的值改為NFS掛載，設置格式如為：

复制root=/dev/nfs nfsroot=[:][,] ip=::::::::

复制：服務器IP，存放根文件系統(tǒng)的Ubuntu的IP地址，比如我的192.168.5.105。

复制 ：根文件系統(tǒng)的存放路徑，比如我的就是/home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs。

复制：NFS 的其他可選選項，一般不設置。

复制 ：客戶端IP ，開發(fā)板的IP地址，Linux內(nèi)核啟動以后就會使用此IP地址來配置開發(fā)板。我的為92.168.5.102。

复制 ：網(wǎng)關(guān)地址，我的就是 192.168.5.1。

复制：子網(wǎng)掩碼，我的就是 255.255.255.0。

复制：客戶機的名字，一般不設置，此值可以空著。

复制 ：設備名，也就是網(wǎng)卡名，一般是 eth0，eth1….，正點原子與野火的開發(fā)板均為ENET2為eth0，ENET1為eth1。這里我們使用ENET2，所以網(wǎng)卡名就是 eth0。

复制 ：自動配置，一般不使用，所以設置為 off。

复制：DNS0 服務器 IP 地址，不使用。

复制 ：DNS1 服務器 IP 地址，不使用。

根據(jù)上面的格式bootargs環(huán)境變量的root值如下：

复制root=/dev/nfs nfsroot=192.168.5.105:/home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs,proto=tcp rw ip=192.168.5.102:192.168.5.105:192.168.5.1:255.255.255.0::eth1:off

啟動開發(fā)板，串口連接開發(fā)板，進入uboot命令行模式，然后設置bootargs環(huán)境變量，命令如下：

复制setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.5.105:/home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs,proto=tcp rw ip=192.168.5.102:192.168.5.105:192.168.5.1:255.255.255.0::eth1:off' 
saveenv  

設置好以后使用“boot”命令啟動Linux內(nèi)核

Linux內(nèi)核的啟動還是按照上一篇介紹的，使用tftp將zImage和設備樹傳輸?shù)介_發(fā)板中運行。

這里注意一下，因為此次測試，我將zImage和dtb文件移入了tftp目錄中的nxp文件夾中，所以傳輸指令需要修改一下：

复制setenv bootcmd 'tftp 80800000 nxp/zImage; tftp 83000000 nxp/imx6ull-myboard.dtb; bootz 80800000 - 83000000' 
saveenv

然后就可以使用boot命令來進行tftp傳輸了。

3.2 NFS掛載錯誤與解決方法

3.2.1 錯誤提示

在使用boot命令來進行tftp傳輸了，啟動內(nèi)核時，出現(xiàn)了NFS根文件系統(tǒng)不能掛載的錯誤：

复制VFS: Unable to mount root fs via NFS, trying floppy.

VFS: Cannot open root device "nfs" or unknown-block(2,0): error -6

3.2.2 無效的解決方法

先是嘗試了多種方法，都不能解決問題，這些無效的方法包括：

嘗試修改配置，將Linux System Utilities ->Support mounting NFS file選中（無效）

嘗試將nfs目錄的下的rootfs文件夾賦予777的權(quán)限（無效）

嘗試換用其它的串口軟件(SecureCRT)來操作（無效）

3.2.3 有效的解決方法

最后，參考這篇博文：https://blog.csdn.net/InFoport/article/details/90317697

通過在bootargs添加中添加复制nfsvers=4，這個選項，就可以正常掛載nfs的文件系統(tǒng)了：

复制setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.5.105:/home/xxpcb/myTest/nfs/rootfs,proto=tcp,nfsvers=4 rw ip=192.168.5.102:192.168.5.105:192.168.5.1:255.255.255.0::eth1:off' 

注：無效方法中的Linux System Utilities ->Support mounting NFS file，因開啟后也不起作用，后續(xù)測試就將其改為默認的不勾選。

3.3 文件系統(tǒng)使用測試

按下回車鍵，就進入了文件系統(tǒng)，使用ls命令就可以看到了系統(tǒng)文件。

再使用touch命令來新建一個中文名稱的文件，也是OK的。

4 總結(jié)

本篇使用BusyBox來構(gòu)建根文件系統(tǒng)，并通過NFS網(wǎng)絡調(diào)試的方式實現(xiàn)根文件系統(tǒng)掛載測試，實測時解決了NFS根文件系統(tǒng)不能掛載的問題，最終根文件系統(tǒng)基本功能測試正常。

審核編輯：湯梓紅