JZ2440：busybox构建根文件系统

时间：2022-03-28 16:32:18
busybox版本是：1.24.2

我的nfs的目录是  /source
设置的uboot的启动参数是：
LIP2440 # 
baudrate=115200
bootargs= noinitrd boot=/dev/nfs rw nfsroot=10.100.151.215:/source/fs_mini,tcp ip=10.100.151.222:10.100.151.215:10.100.151.2:255.255.255.0:jz2440::off console=ttySAC0,115200 mem=64M init=/linuxrc user_debug=31
bootcmd= tftp 31000000 uImage;bootm 31000000
bootdelay=3
ethact=dm9000
gatewayip=10.100.151.1
ipaddr=10.100.151.222
netmask=255.255.255.0
serverip=10.100.151.215
stderr=serial
stdin=serial
stdout=serial
其中：user_debug=31 是多打印一些错误的信息。


1. 从make defconfig开始：

    make defconfig

2. 启动图形界面进一步配置：

    make menuconfig
Busybox Settings  --->
     Build Options  --->
         [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
        (arm-none-linux-gnueabi-) Cross Compiler prefix（静态编译和交叉编译工具的前缀）
         (-march=armv4t) Additional CFLAGS
     Installation Options ("make install" behavior)  --->
         (/source/fs_mini) BusyBox installation prefix（重定向生成的文件存放的位置）
    Busybox Library Tuning--->
        [*]Username completion（自动补全功能）
        [*]Fancy shell prompts
        [*]Query  cursor  position  from  termina

make busybox（编译buxybox）
make install（将生成的文件放到 /source/fs_mini）

3. 注意事项：

3.1 在busybox中有一个选项：

Busybox Settings  --->
     General Configuration  --->
         [ ] Don't use /usr
这一选项并没有选上，考虑到生成的文件中的 /usr 中都是软连接，并不会占用太大的空间，我的空间足够，选择默认，不选。

3.2 上边的编译选项 CFLAGS 的原因：

我用的交叉编译器是 arm-none-linux-gnueabi-gcc ，是网上提供的通用版本的工具，当我用默认来编译busybox时，
用 arm-none-linux-gnueabi-readelf -A busybox 去查看busybox的 elf 时，打印如下：
zyl@vmpc:/source/fs_mini/bin$ arm-linux-gnueabi-readelf  -A busybox
File Attributes
  Tag_CPU_name: "5TE"
  Tag_CPU_arch: v5TE
  Tag_ARM_ISA_use: Yes
  Tag_THUMB_ISA_use: Thumb-1
  Tag_ABI_PCS_wchar_t: 4
  Tag_ABI_FP_rounding: Needed
  Tag_ABI_FP_denormal: Needed
  Tag_ABI_FP_exceptions: Needed
  Tag_ABI_FP_number_model: IEEE 754
  Tag_ABI_align_needed: 8-byte
  Tag_ABI_align_preserved: 8-byte, except leaf SP
  Tag_ABI_enum_size: int
也以这个工具去打印内核的vmlinux：
zyl@vmpc:~/wor_lip/linux-3.4.112$  arm-linux-gnueabi-readelf  -A vmlinux
Attribute Section: aeabi
File Attributes
  Tag_CPU_name: "4T"
  Tag_CPU_arch: v4T
  Tag_ARM_ISA_use: Yes
  Tag_THUMB_ISA_use: Thumb-1
  Tag_ABI_PCS_wchar_t: 4
  Tag_ABI_FP_denormal: Needed
  Tag_ABI_FP_exceptions: Needed
  Tag_ABI_FP_number_model: IEEE 754
  Tag_ABI_align_needed: 8-byte
  Tag_ABI_enum_size: int

我们看到前两项是不同的，这直接导致如下的错误：
VFS: Mounted root (nfs filesystem) on device 0:12.
Freeing init memory: 140K
linuxrc (1): undefined instruction: pc=000eea38
Code: e12fff1e 03a00001 13a00000 e12fff1e (e16f2f11) 
Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init! exitcode=0x00000004

[<c000eab4>] (unwind_backtrace+0x0/0xe8) from [<c03272d0>] (panic+0x80/0x1b4)
[<c03272d0>] (panic+0x80/0x1b4) from [<c001b964>] (do_exit+0x63c/0x6f8)
[<c001b964>] (do_exit+0x63c/0x6f8) from [<c001bac0>] (do_group_exit+0x3c/0xb0)
[<c001bac0>] (do_group_exit+0x3c/0xb0) from [<c0025110>] (get_signal_to_deliver+0x150/0x4d4)
[<c0025110>] (get_signal_to_deliver+0x150/0x4d4) from [<c000b868>] (do_signal+0x64/0x548)
[<c000b868>] (do_signal+0x64/0x548) from [<c000c07c>] (do_notify_resume+0x6c/0x78)
[<c000c07c>] (do_notify_resume+0x6c/0x78) from [<c00091f4>] (work_pending+0x24/0x28)

这个错误表示的是 busybox 的配置和生成的内核有些配置不一样，
不一样还有可能是linux内核在编译的时候没有选上而导致。
当然加了 CFLAGS=-march=armv4t  (这个选项从linux内核或者uboot源码的 arch/arm 下的Makefile中可以查到)
之后读取elf如下：
zyl@vmpc:/source/fs_mini/bin$ arm-none-linux-gnueabi-readelf -A busybox 
Attribute Section: aeabi
File Attributes
  Tag_CPU_name: "4T"
  Tag_CPU_arch: v4T
  Tag_ARM_ISA_use: Yes
  Tag_THUMB_ISA_use: Thumb-1
  Tag_ABI_PCS_wchar_t: 4
  Tag_ABI_FP_rounding: Needed
  Tag_ABI_FP_denormal: Needed
  Tag_ABI_FP_exceptions: Needed
  Tag_ABI_FP_number_model: IEEE 754
  Tag_ABI_align_needed: 8-byte
  Tag_ABI_align_preserved: 8-byte, except leaf SP
  Tag_ABI_enum_size: int

这个问题的原因是我采用的工具链是 arm-none-linux-gnueabi 的工具链，它是一个复合的工具链，可以供很多的版本去编译，因此，需要加上选项去告诉它，你现在编译的是那个系列。

3.3 纠正一个错误：

有的人可能会在自己的虚拟机种的ubuntu中实验 busybox ls 来试验busybox是不是用交叉编译工具编译出来的，实验证明，即使是交叉编译工具生成的也可以在Ubuntu中运行

4. 将根文件系统中其他的文件和lib补充完整：

由于多次敲命令，很有可能中间遇到问题，因此将过程写成了一个脚本：
文件的名字： xx_busybox.sh
本文件也可以到仓库中 去取：
#!/bin/bash

mkdir dev etc lib mnt opt proc srv sys tmp var
mkdir -p etc/init.d etc/network etc/mdev.conf
mkdir -p var/run
touch etc/network/if-down.d etc/network/if-post-down.d \
    etc/network/if-pre-up.d etc/network/if-up.d
cd dev
sudo mknod -m 600 console c 5 1
sudo mknod -m 666 null c 1 3
cd ../etc
echo "root::0:0:root:/:/bin/sh" > passwd
echo "root::0:" > group

# etc/init.d/rcS
cd init.d
echo "#!/bin/sh" > rcS
echo "" >> rcS
echo "mount -a" >> rcS
echo "echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug" >> rcS
echo "mdev -s" >> rcS
chmod a+x rcS

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

# etc/profile
echo "#!/bin/sh" >> profile
echo "" >> profile
echo "export HOSTNAME=lip" >> profile
echo "export USER=root" >> profile
echo "export HOME=root" >> profile
echo 'export PS1='$USER@$HOSTNAME:\w\$ ' >> profile
echo "PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin" >> profile
echo 'LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib:$LD_LIBRARY_PATH' >> profile
echo "export PATH LD_LIBRARY_PATH" >> profile
echo "source /etc/bash.bashrc" >> profile

echo "export TZ="CST-8" >> profile

echo "hwclock -w" >> profile


# etc/fstab
echo "#device mount-point type options dump fsck order" > fstab
echo "proc /proc proc defaults 0 0" >> fstab
echo "tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0" >> fstab
echo "sysfs /sys sysfs defaults 0 0" >> fstab
echo "tmpfs /dev tmpfs defaults 0 0" >> fstab

# etc/bash.bashrc
echo "#.bashrc" > bash.bashrc
echo "" >> bash.bashrc
echo "# User specific aliases and function" >> bash.bashrc
echo "" >> bash.bashrc
echo "alias ll='ls -l'" >> bash.bashrc
echo "" >> bash.bashrc
echo "# Source global definitions" >> bash.bashrc
echo "" >> bash.bashrc
echo "if [ -f /etc/bashrc ]; then" >> bash.bashrc
echo "    ./etc/bashrc" >> bash.bashrc
echo "fi" >> bash.bashrc

# lib
cd ../lib
echo "#!/bin/bash" > xx_lib.sh
echo "" >> xx_lib.sh
echo "CROSSTOOL_PREFIX=arm-none-linux-gnueabi" >> xx_lib.sh
echo "CROSSTOOL_LIB_PATH=~/arm-2014.05/arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/lib"\
    >> xx_lib.sh
echo 'cp $CROSSTOOL_LIB_PATH/* . -a' >> xx_lib.sh
echo 'echo "cp $CROSSTOOL_LIB_PATH . -a"' >> xx_lib.sh
echo "rm *.a" >> xx_lib.sh
echo '$CROSSTOOL_PREFIX-strip *' >> xx_lib.sh
echo 'echo "$CROSSTOOL_PREFIX-strip *"' >> xx_lib.sh
chmod a+x xx_lib.sh



将这个文件加上可执行权限(chmod a+x xx_busybox.sh)，
将这个脚本放到刚生成的根文件系统的文件夹下，我的是/source/fs_mini ，
然后执行 ./xx_busybox.sh
之后进入到lib目录下看到 xx_lib.sh 脚本，打开脚本，将CROSSTOOL_PREFIX和CROSSTOOL_LIB_PATH
变量分别改成自己的交叉工具的前缀和要搬移到此lib目录下的文件的路径更改，
然后执行 ./xx_lib.sh 即可，然后查看 这个lib 文件夹的大小，保证小于5M 。

5. 对于这个脚本创建的几个文件的说明如下：

5.1 etc下的几个文件：

     etc/inittab        -- init初始化解析的 配置文件
     etc/profile        -- shell 配置
     etc/init.d/rcS    --  sysint初始的 脚 本 ，开机后自动运行的程序可以在这里设置
     etc/fstab           -- rcS 脚本中的 mount -a命令
①etc/inittab
#this is run first except when booting in single-user mode.
::sysinit:/etc/init.d/rcS (初始化脚本设置成rcS)
# /bin/sh invocations on selected ttys
# start an "askfirst" shell on the console (whatever that may be)
::askfirst:-/bin/sh (询问是不是进入console)
# stuff to do when restarting the init process
::restart:/sbin/init (重启调用的是 init )
# stuff to do before rebooting
::ctrlaltdel:/sbin/reboot (定义 ctrl+alt+del 为重启)
该文件中每个条目用来定义一个子进程，并确定它的启动方法，格式如下：
<id>：<runlevels>：<action>：<process>
id：表示这个系统要使用的控制台（即标准输入、标准输出、标准错误设备）。如果省略，则使用与 init 进程一样的控制台。
runlevels：对于 BusyBox init程序，这个字段没有意义，可以省略。
action：表示 init 程序如何控制这个子进程。
process：要执行的程序，它可以是可执行程序，也可以是脚本。
其中，action 字段的意义如下图：
JZ2440：busybox构建根文件系统
如果想让系统起来后一直重复的执行hello程序可以在inittab中添加如下一句：
::respawn:/home/hello
此部分参照：http://www.programgo.com/article/92903254449/

②etc/profile
#!/bin/sh
export HOSTNAME=lip
export USER=root  (进入命令行后显示的是 root@lip)
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
source /etc/bash.bashrc (执行初始化文件，此处是添加了一个ll命令)
export TZ = "CST-8" (添加时区北京的时区比UTC时间快8小时)
hwclock -w (更新到RTC中)
这里PS1中 \W 是显示一个目录，这里要用 \w 显示完整路径
有一种写法如下，并不是本文件系统中采用的 .bash_profile
$ cat .bash_profile
exec env -i PS1='\u:\W\$ '

-i: 先清除所有环境变量
\u: 列出当前的帐号
\W: 只列出最后一个目录
\w: 列出完整路径（Ubuntu12.04默认为\w，我嫌这个太长了，故改为\W，效果与CentOS一致）
注意：设置完后通过命令source .bashrc以及source .bash_profile使设置生效。
改成\w解决了


③etc/init.d/rcS： --还要添加执行权限chmod a+x init.d/rcS
#!/bin/sh
# This is the first script called by init process
/bin/mount -a (-a 加载文件/etc/fstab中设置的所有设备)
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
/sbin/mdev -s (自动装载 /dev 目录下的设备文件)

④etc/fstab：
#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

  • proc 是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。用户和应用程序可以通过proc得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息，如进程，是动态改变的，所以用户或应用程序读取proc文件时，proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。
  • tmpfs 是虚拟的文件系统，在内存中，可以提高linux读写速度
  • sysfs 文件系统用来表示设备的结构.将设备的层次结构形象的反应到用户空间中.用户空间可以修改sysfs中的文件属性来修改设备的属性值,
第一列：需要挂在的文件系统后者存储设备
第二列：挂在点
第三列：指定文件系统或分区类型
第四列：挂在选项，
   auto: 系统自动挂载，fstab默认就是这个选项
   ro: read-only
   rw: read-write
   defaults: rw, suid, dev, exec, auto, nouser, and async.
第五列：dump，设置是否让备份程序dump备份文件系统，0为忽略，1为备份。
第六列：fsk选项，告诉fsck程序以什么顺序检查文件系统，0为忽略。
配置内核让其支持 tmpfs：（此项只需要确认就好）
     JZ2440：busybox构建根文件系统

5.2 lib目录下边的文件：

lib目录下的文件要有两类文件：
  • 加载器（ld-2.18.so和ld-linux.so.3 -> ld-2.18.so）
  • 动态库文件（.so、,so.[0-9]*）

6. 整个执行过程：

JZ2440：busybox构建根文件系统
linux开机运行后先运行 /linuxrc，linuxrc 调用BusyBox的init 程序，执行：
  1. 设置 init 信号句柄
  2. 初始化 console(s)
  3. 解析inittab文件，/etc/inittab
  4. 运行系统初始化脚本 -> /etc/init.d/rcS
  5. 运行inittab中所有action为wait的命令
  6. 运行inittab中所有action为once的命令
  7. 循环运行：
  •  运行 inittab 中所有action为 respawn 的命令
  •  运行 inittab 中所有action为 askfirst 的命令

busybox -> init (init.c)
      -解析->/etc/inittab(这里有inittab语法) 
      -在inittab中设置 sysinit 动作->etc/init.d/tcS
      -mount -a->/etc/fstab

补充：
        在busybox中添加开机设定网络的文件
        Busybox Settings  --->
                Busybox Library Tuning  --->
                        Support for /etc/networks
        在busybox中添加usb/sd自动识别的问题  --  相当于添加了mdev.conf  --  在busybox中支持
        Linux System Utilities  --->
                [*] mdev
                [*]   Support /etc/mdev.conf

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