如何完善根文件系統(tǒng)

1. 完善根文件系統(tǒng)

在用 BusyBox 構(gòu)建根文件系統(tǒng)一文中介紹了根文件系統(tǒng)的制作，rootfs制作完成后測(cè)試時(shí)，提示無(wú)法運(yùn)行“/etc/init.d/rcS”這個(gè)文件，說(shuō)明rootfs仍然不夠完善，下面將介紹如何完善根文件系統(tǒng)。

1.1 創(chuàng)建 /etc/init.d/rcS 文件

rcS 是個(gè) shell腳本，Linux內(nèi)核啟動(dòng)后需要啟動(dòng)一些服務(wù)，rcS就是規(guī)定啟動(dòng)哪些文件的腳本文件。 在 rootfs中創(chuàng)建 /etc/init.d/rcS文件，命令如下：

mkdir -p etc/init.d/
cd etc/init.d/
touch rcS

然后在rcS文件中輸入如下內(nèi)容：

1 #!/bin/sh 
2 
3 PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:$PATH 
4 LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib 
5 export PATH LD_LIBRARY_PATH 
6 
7 mount -a 
8 mkdir /dev/pts 
9 mount -t devpts devpts /dev/pts 
10 
11 echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug 
12 mdev -s

• 第 1 行，表示這是一個(gè) shell 腳本
• 第 3 行，PATH 環(huán)境變量保存著可執(zhí)行文件可能存在的目錄
• 第 4 行，LD_LIBRARY_PATH 環(huán)境變量保存著庫(kù)文件所在的目錄
• 第 5 行，使用 export 來(lái)導(dǎo)出上面這些環(huán)境變量，相當(dāng)于聲明“全局變量”
• 第 7 行，使用 mount 命令來(lái)掛載所有的文件系統(tǒng)，這些文件系統(tǒng)由文件 /etc/fstab來(lái)指定，所以后續(xù)還要?jiǎng)?chuàng)建 /etc/fstab文件
• 第 8 和 9 行，創(chuàng)建目錄/dev/pts，然后將 devpts掛載到 /dev/pts目錄中
• 第 11 和 12 行，使用 mdev 來(lái)管理熱插拔設(shè)備，通過(guò)這兩行，內(nèi)核就可以在 /dev 目錄下自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)

創(chuàng)建好rcS文件后，賦予其可執(zhí)行權(quán)限：

chmod 777 rcS

1.2 創(chuàng)建 /etc/fstab 文件

fstab文件是在 Linux開(kāi)機(jī)以后自動(dòng)配置哪些需要自動(dòng)掛載的分區(qū)，格式如下：

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

• file system：要掛載的特殊的設(shè)備，也可以是塊設(shè)備，比如/dev/sda 等
• mount point：掛載點(diǎn)必須為已經(jīng)存在的目錄
• type：文件系統(tǒng)類(lèi)型，比如 ext2、ext3、proc、romfs、tmpfs 等
• options：掛載選項(xiàng)，用于設(shè)置掛載參數(shù)，一般使用 defaults默認(rèn)選項(xiàng)
  – defaults：rw, suid, dev, exec, auto, nouser, and async
  – auto：系統(tǒng)自動(dòng)掛載，fstab默認(rèn)就是這個(gè)選項(xiàng)
  – noauto ：開(kāi)機(jī)不自動(dòng)掛載
  – nouser：只有超級(jí)用戶(hù)可以?huà)燧d
  – ro：按只讀權(quán)限掛載
  – rw：按可讀可寫(xiě)權(quán)限掛載
  – user：任何用戶(hù)都可以?huà)燧d
• dump：為 1 表示允許備份，為 0 不備份，一般設(shè)置為 0
• pass：磁盤(pán)檢查設(shè)置，為 0 表示不檢查。 根目錄‘/’設(shè)置為 1，其他的都不能設(shè)置為 1，其他的分區(qū)從 2 開(kāi)始。 一般不在 fstab 中掛載根目錄，因此這里一般設(shè)置為 0

在 rootfs根文件系統(tǒng)中創(chuàng)建 /etc/fstab文件：

cd etc/
touch fstab

fstab文件內(nèi)容如下：

#
proc 		 /proc 	 proc 	 defaults  0 	    0
sysfs 		 /sys 		 sysfs  defaults  0 	    0
tmpfs 		 /tmp 		 tmpfs  defaults  0 	    0

1.3 創(chuàng)建/etc/inittab文件

inittab 的詳細(xì)內(nèi)容可以參考 busybox 下的文件 examples/inittab。 init 程序會(huì)讀取/etc/inittab這個(gè)文件，inittab 由若干條指令組成。 每條指令的結(jié)構(gòu)都是一樣的，由以“ : ”分隔的 4 個(gè)段組成，格式如下：

:::

• id：每個(gè)指令的標(biāo)識(shí)符，不能重復(fù)。 對(duì)于 busybox的 init而言是用來(lái)指定啟動(dòng)進(jìn)程的控制 tty，一般將串口或者 LCD屏幕設(shè)置為控制 tty
• runlevels：對(duì) busybox 來(lái)說(shuō)此項(xiàng)完全沒(méi)用，所以空著
• action：動(dòng)作關(guān)鍵字，用于指定 process 可能用到的動(dòng)作
• process：具體的動(dòng)作，比如程序、腳本或命令等

參考 busybox的 examples/inittab文件，在 rootfs根文件系統(tǒng)中創(chuàng)建 /etc/inittab文件：

cd etc
touch inittab

inittab文件內(nèi)容如下：

1 #etc/inittab
2 ::sysinit:/etc/init.d/rcS
3 console::askfirst:-/bin/sh
4 ::restart:/sbin/init
5 ::ctrlaltdel:/sbin/reboot
6 ::shutdown:/bin/umount -a -r 
7 ::shutdown:/sbin/swapoff -a

• 第 2 行，系統(tǒng)啟動(dòng)以后運(yùn)行/etc/init.d/rcS 這個(gè)腳本文件
• 第 3 行，將 console 作為控制臺(tái)終端，也就是 ttymxc0
• 第 4 行，重啟的話(huà)運(yùn)行/sbin/init
• 第 5 行，按下 ctrl+alt+del 組合鍵就運(yùn)行/sbin/reboot，用于重啟系統(tǒng)
• 第 6 行，關(guān)機(jī)的時(shí)候執(zhí)行/bin/umount，也就是卸載各個(gè)文件系統(tǒng)
• 第 7 行，關(guān)機(jī)的時(shí)候執(zhí)行/sbin/swapoff，也就是關(guān)閉交換分區(qū)

/etc/inittab 文件創(chuàng)建好以后重啟開(kāi)發(fā)板即可，至此！ 根文件系統(tǒng)要?jiǎng)?chuàng)建的文件就已經(jīng)全部完成了。 接下來(lái)就要對(duì)根文件系統(tǒng)進(jìn)行其他的測(cè)試，比如我們自己編寫(xiě)的軟件運(yùn)行是否正常、是否支持軟件開(kāi)機(jī)自啟動(dòng)、中文支持是否正常以及能不能鏈接等

2. 根文件系統(tǒng)其他功能測(cè)試

根文件系統(tǒng)已經(jīng)完善了，接下來(lái)繼續(xù)測(cè)試根文件系統(tǒng)是否好用

2.1 軟件運(yùn)行測(cè)試

編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的c語(yǔ)言程序運(yùn)行一下，驗(yàn)證庫(kù)文件是否能用

在ubuntu的 rootfs中創(chuàng)建一個(gè)hello.c

#include 

int main(void){
  while(1){
    printf("hello world!\\r\\n"); //打印
    sleep(2); //休眠2秒
  }
}

使用交叉編譯鏈來(lái)編譯程序

arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o hello

編譯后會(huì)生成名為hello的可執(zhí)行文件，可以使用“file”命令查看文件類(lèi)型以及編碼格式，見(jiàn)下圖

可見(jiàn) hello是個(gè)32位的 LSB可執(zhí)行文件，ARM架構(gòu)的，并且是動(dòng)態(tài)鏈接的

重啟開(kāi)發(fā)板，在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行hello文件，程序每隔2秒打印一次，運(yùn)行正常，說(shuō)明根文件系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)庫(kù)沒(méi)有問(wèn)題，“ctrl+c”可中止程序

程序運(yùn)行起來(lái)后，會(huì)占用交互窗口，可在運(yùn)行時(shí)加上“&”，即：./hello&，讓其進(jìn)入后臺(tái)運(yùn)行

程序在后臺(tái)運(yùn)行時(shí)，交互串口仍是有打印的，只是這時(shí)可以敲回車(chē)鍵來(lái)輸入命令了，與程序的輸出互不影響，唯一的影響是程序的輸出會(huì)打斷我們的輸入，但可以不理會(huì)打斷，繼續(xù)輸入仍可執(zhí)行命令的

后臺(tái)運(yùn)行的程序，可通過(guò) ps命令查看進(jìn)程id，然后使用 kill -9 pid(進(jìn)程ID)命令來(lái)關(guān)閉后臺(tái)運(yùn)行的程序。 如下圖，輸入ps命令，可見(jiàn) hello程序的進(jìn)程ID為92，輸入kill -9 92（不用理會(huì)被打斷）后回車(chē)，就可看到hello進(jìn)程被關(guān)閉了

2.2 中文字符測(cè)試

在Ubuntu中的 rootfs目錄下新建一個(gè)“中文測(cè)試”文件夾，并新建一個(gè)“測(cè)試文檔.txt”，里面輸入任意中文，下載到開(kāi)發(fā)板后，在開(kāi)發(fā)板命令行模式中，使用cat命令查看中文是否顯示正確

2.3 開(kāi)機(jī)自啟動(dòng)測(cè)試

一般做好產(chǎn)品以后都是需要開(kāi)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)自啟動(dòng)的原理也很簡(jiǎn)單，linux在啟動(dòng)時(shí)，有一個(gè)默認(rèn)的開(kāi)機(jī)啟動(dòng)腳本（/etc/init.d/rcS這個(gè)shell文件），修改這個(gè)腳本，添加自啟動(dòng)相關(guān)內(nèi)容即可

########## /etc/init.d/rcS 文件代碼 ##########
#!/bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib
runlevel=S
umask 022
export PATH LD_LIBRARY_PATH runlevel

mount -a
mkdir /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts

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

#開(kāi)機(jī)自啟動(dòng)，先進(jìn)入hello所在文件夾再執(zhí)行
cd /drivers 
./hello &
cd /

自啟動(dòng)代碼添加完成以后，重啟開(kāi)發(fā)板，可以看到hello這個(gè)軟件已經(jīng)開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行了：

2.4 外網(wǎng)連接測(cè)試

這里的外網(wǎng)是相對(duì)于局域網(wǎng)這個(gè)內(nèi)外而言的，即測(cè)試板子是否能訪(fǎng)問(wèn)百度、QQ這樣的網(wǎng)站，先使用ping指令來(lái)測(cè)試一下：

在網(wǎng)絡(luò)連接正常的情況下，無(wú)法ping通這些網(wǎng)址，是因?yàn)槿鄙儆蛎馕龇?wù)，需要配置域名解析服務(wù)器的IP地址。 一般域名可以設(shè)置為所處網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)地址，比如我的局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)是192.168.10.1，也可以設(shè)置為運(yùn)營(yíng)商的域名解析服務(wù)器地址：114.114.114.114

在rootfs中新建文件/etc/resolv.conf，然后在里面輸入如下內(nèi)容：

nameserver 114.114.114.114
nameserver 192.168.10.1

修改保存退出，再次ping一下百度網(wǎng)站，可以看出 ping成功了！

至此！ 根文件系統(tǒng)就徹底的制作完成。 uboot、kernel、rootfs這三個(gè)共同構(gòu)成了一個(gè)完整的 Linux系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)可以正常運(yùn)行的系統(tǒng)，可以在這個(gè)系統(tǒng)上進(jìn)行 Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。