文章目录

• 1. 根文件系统布局
• 2. 使用BusyBox生成二进制工具
• 2-1. 获取BusyBox源码
• 2-2. 配置BusyBox
• 2-2-1. 选择编译静态库
• 2-2-2. 选择交叉编译工具链
• 2-2-3. 选择安装目录
• 2-2-4. 编译安装
• 3. 构建根文件系统
• 3-1. 完善目录结构
• 3-2. 添加C运行库文件
• 3-3. 添加初始化配置脚本
• 3-3-1. 修改/etc/inittab文件
• 3-3-2. 修改/etc/init.d/rcS文件
• 3-3-3. 修改/etc/fstab文件
• 3-3-4. 修改/etc/profile文件
• 4. 制作根文件系统镜像
• 4-1. 根文件系统类型
• 4-2. 制作UBIFS根文件系统镜像

1. 根文件系统布局

  嵌入式 Linux 根文件系统布局，建议还是按照FHS标准来安排，事实上大多数嵌入式Linux都是这样做的。但是，嵌入式系统可能并不需要桌面/服务器那样庞大系统的全部目录，可以酌情对系统进行精简，以简化Linux的使用。如嵌入式Linux文件系统中通常不会放置内核源码，因而存的 常不会放置内核源码，因而存的 常不会放置内核源码，因而存放源码的 /usr/src目录是不必要的， 甚至连头文件也不需要，即/usr/include目录也不必要；但是 /bin、/dev 、/etc、/lib 、/proc 、/sbin、/usr几个目录是不可或缺的。
  所以，允许嵌入式 Linux 对系统目录结构进行精简，以适应具体用场合的需求，一个典型的嵌入式Linux根文件系统目录如下所示： 典型嵌入式Linux根文件系统目录 目录 内容 bin 系统命令和工具 dev 系统设备文件 etc 系统初始化脚本和配置文件 lib 系统运行库文件 proc proc文件系统 sbin 系统管理员命令和工具 sys sysfs文件系统 tmp 临时文件 usr 用户命令和工具，下分usr/bin和usr/sbin目录 var 系统运行产生的可变数据   要构建一个可用的Linux根文件系统，需要的二进制和库都不少，完全从零开始也是不现实的，推荐参考其它现有可用的文件系统，在原基础上按需修改；或者使用文件系统制作工具如 BusyBox 来实现文件系统的生成。

2. 使用BusyBox生成二进制工具

2-1. 获取BusyBox源码

  Busybox的官方源码下载路径为：https://busybox.net/downloads/。
  目前最新版本为busybox-1.29.3.tar.bz2。

2-2. 配置BusyBox

  解压源码，进入根目录 $ tar jxvf busybox-1.29.3.tar.bz2 $ cd busybox-1.29.3/   首先，执行 $ make menuconfig   进入图形化配置界面

2-2-1. 选择编译静态库

  进入 Settings --->   使用空格键选择编译静态库 --- Build Options [*] Build static binary (no shared libs)   如图：

2-2-2. 选择交叉编译工具链

  在 Settings --->   设置项下，填写交叉编译工具链前缀

2-2-3. 选择安装目录

  在 Settings --->   设置项下，找到 --- Installation Options ("make install" behavior) What kind of applet links to install (as soft-links) ---> (./_install) Destination path for 'make install' (NEW) 默认为当前目录下目录，这里我使用默认_install目录

2-2-4. 编译安装

  退出保存后，执行编译 $ make   大概几分钟后编译完成，执行 $ make install   很快就会安装完成

  进入_install目录，查看生成的文件
  新建一个目录用来存放制作的根文件系统，可以命名为rootfs。将利用BusyBox生成的二进制文件及目录，即_install目录下的所有文件及目录复制到rootfs目录下。

3. 构建根文件系统

  使用BusyBox编译后，仅有 bin、sbin、usr这 3个目录和软链接linuxrc，目录里都是二进制命令工具，这还不足以构成 一个可用的根文件系统，必须进行其它完善工作，才能构建一个可用的根文件系统。

3-1. 完善目录结构

  根据典型嵌入式Linux根文件系统目录，在rootfs目录中创建其他目录 $ mkdir dev etc lib proc sys tmp var

3-2. 添加C运行库文件

  库文件可直接从交叉工具链获取，一般在工具链的libc/lib/目录下。我这里是在ubuntu下安装的Linaro的交叉工具链
  库文件是在/usr/arm-linux-gnueabihf/lib/目录下，拷贝动态链接库文件到新制作的根文件系统根目录下/lib目录里
  这里只是拷贝动态链接库。一般开发程序使用动态编译需要板子上动态库的支持才能运行，所以拷贝动态库。而静态库一般在静态编译的时候用到，由于交叉编译的工作放在了PC上所以板子上不需要静态库，所以没有必要拷贝，这样还可以减小根文件系统的体积。
  一般使用gcc编译后的可执行文件、目标文件和动态库都带有调试信息和符号信息，这些在调试的时候用到，但是却增大了文件的大小。通常在PC上调试，或者调试时使用这些带有调试信息和符号信息的库文件，程序发布后使用去掉这些信息的库文件，可以大大缩小根文件系统的体积。这里我们去掉这些信息，方法是使用strip工具： $ arm-linux-gnueabihf-strip ./*

3-3. 添加初始化配置脚本

  初始化配置脚本放在在/etc目录下，用于系统启动所需的初始化配置脚本。BusyBox提供了一些初始化范例脚本，在examples/bootfloppy/etc/目录下。将这些配置文件复制到 ”目录下。将这些配置文件复制到 ”目录下。将这些配置文件复制到新制作的根文件系统etc目录下 cp -ra ../busybox/busybox-1.29.3/examples/bootfloppy/etc/* etc/   添加后如图所示：

3-3-1. 修改/etc/inittab文件

  /etc/inittab文件是init进程解析的配置文件，通过这个配置文件决定执行哪个进程，何时执行。
  将文件修改为 # 系统启动时 ::sysinit:/etc/init.d/rcS # 系统启动按下Enter键时 ::askfirst:-/bin/sh # 按下Ctrl+Alt+Del键时 ::ctrlaltdel:/sbin/reboot # 系统关机时 ::shutdown:/sbin/swapoff -a ::shutdown:/bin/umount -a -r # 系统重启时 ::restart:/sbin/init   以上内容定义了系统启动时，关机时，重启时，按下Ctrl+Alt+Del键时执行的进程。

3-3-2. 修改/etc/init.d/rcS文件

#! /bin/sh # 挂载 /etc/fstab 中定义的所有文件系统 /bin/mount -a # 挂载虚拟的devpts文件系统用于用于伪终端设备 /bin/mkdir -p /dev/pts /bin/mount -t devpts devpts /dev/pts # 使用mdev动态管理u盘和鼠标等热插拔设备 /bin/echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug # 扫描并创建节点 /sbin/mdev -s

3-3-3. 修改/etc/fstab文件

  /etc/fstab文件存放的是文件系统信息。在系统启动后执行/etc/init.d/rcS文件里/bin/mount -a命令时，自动挂载这些文件系统。
  内容如下 # proc /proc proc defaults 0 0 sysfs /sys sysfs defaults 0 0 tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0 tmpfs /dev tmpfs defaults 0 0   注：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，我们需要添加tmpfs的支持。

3-3-4. 修改/etc/profile文件

  /etc/profile文件作用是设置环境变量，每个用户登录时都会运行它。
  将文件内容修改为 # 主机名 export HOSTNAME=zyz # 用户名 export USER=root # 用户目录 export HOME=/root # 终端默认提示符 export PS1="[$USER@$HOSTNAME:$PWD]# " # 环境变量 export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin # 动态库路径 export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib:$LD_LIBRARY_PATH      因为指定了root用户的家目录为/root，所以需要创建该目录，否则执行cd ~时会失败 $ mkdir root   登录系统后效果为 ... Please press Enter to activate this console. [root@zyz:/]# [root@zyz:/]# cd ~ [root@zyz:/root]# [root@zyz:/root]# echo $PATH /bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin   至此，根文件系统就基本构建好了。

4. 制作根文件系统镜像

4-1. 根文件系统类型

  如果文件系统已经布局完成， 则可以发到目标中了。通常会制作一个镜像然后通过某种方式固化到目标系统中，具体采用什么样的形发布需要根据资源状况、内核情况和系统需求等方面进行裁决：

• 硬件方面，至少需要考虑主存储介质的类型和大小如Flash是NOR Flash还是NAND Flash，RAM的大小等。
• 内核方面， 则需考虑所裁剪后的支持哪些文件系统采用种最合适， 能满足性、速度等要求。
• 系统需求方面，要考虑运行速度、是否可写压缩等因素。
    常见的可用于根文件系统类型有ramdisk 、cramfs、jffs2 、yaffs/yaffs2和 ubifs等，各类型的特性如表所列。

类型 介质 是否压缩 是否可写 掉电保存 存在于RAM中 Ramdisk 是 是 否 是 cramfs 是 否 - 否 jffs2 NOR Flash 是 是 是 否 yaffs/yaffs2 NAND Flash 否 是 是 否 ubifs NAND Flash 否 是 是 否   尽管文件系统固件以某一种文件系统的镜像发布，但是整个文件系统实际上还是并存多种逻辑文件系统的。例如，一个系统根文件系统以ubifs挂载，但是/dev目录却是以tmpfs挂载的、/sys目录挂载的是sysfs文件系统。
  现在，似乎ubifs是一种趋势。

4-2. 制作UBIFS根文件系统镜像

  Linux下制作UBIFS的命令有两个，mkfs.ubifs和ubinize。

• mkfs.ubifs，将一个目录制作为UBIFS文件系统。使用范例

$ mkfs.ubifs -m 2048 -e 128KiB -c 4096 -r ./rootfs -o rootfs.ubifs   其中 -r, -d, --root=DIR build file system from directory DIR（目录） -m, --min-io-size=SIZE minimum I/O unit size（最小输入输出单元大小） -e, --leb-size=SIZE logical erase block size（逻辑擦除块大小） -c, --max-leb-cnt=COUNT maximum logical erase block count（最大逻辑擦除块数目） -o, --output=FILE output to FILE（输出文件）   所以制作ubifs镜像文件，需要知道3个关键参数，即最小输入输出单元大小，逻辑擦除块大小，最大逻辑擦除块数目，其中最大逻辑擦除块数目可由Flash分区大小和逻辑擦除块大小计算出来，这些信息可以通过u-boot命令查看 => mtdparts default => ubi part rootfs

• ubinize，将mkfs.ubifs制作的UBIFS文件系统制作成含有卷标的可以直接烧写在Flash上的镜像。使用范例

$ ubinize -m 2048 -p 128KiB ubinize.cfg -o rootfs_ubifs.img   其中 -o, --output= output file name（输出文件） -p, --peb-size= size of the physical eraseblock of the flash（物理擦除块大小） this UBI image is created for in bytes, kilobytes (KiB), or megabytes (MiB) (mandatory parameter) -m, --min-io-size= minimum input/output unit size of the flash in bytes   这里需要两个参数物理擦除块大小和最小输入输出单元大小。
  ubinize.cfg是配置文件，内容如下 [ubifs] mode=ubi image=rootfs.ubifs vol_id=0 vol_size=1024MiB vol_type=dynamic vol_name=rootfs vol_flags=autoresize   说明 [ubifs] mode=ubi image=rootfs.ubifs # mkfs.ubi生成的源镜像 vol_id=0 # 卷号 vol_size=1024MiB # 卷大小，一般要设置的比分区大，防止有坏块 vol_type=dynamic # 卷类型，动态卷 vol_name=rootfs # 卷名，rootfs vol_flags=autoresize # 自动大小   至此，根文件系统就制作好了，rootfs_ubifs.img可以烧写到flash使用。