BusyBox制作嵌入式Linux Cramfs根文件系统详解

时间：2022-04-29 08:48:54
BusyBox制作嵌入式Linux Cramfs根文件系统详解 开发环境：Ubuntu9.04 内核版本：Linux-2.6.24.7 开 发板 ：FS2410 编 译 器：arm-linux-gcc-4.1.1 BusyBox：Busybox-1.11.1 CramFS ：CramFS-1.1 注意：由于要制作的根文件系统使用了mdev(BusyBox简化版的udev），因此，需要内核支持sysfs、procfs和ramfs （tmpfs）文件系统以及hotplug（uevent）事件机制。 浅蓝色为命令，橘红色为代码和脚步
1、准备根文件系统
使用shell脚本create_rootfs.sh，建立根文件系统的目录框架
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ vi create_rootfs.sh
create_rootfs.sh内容如下：
#!/bin/sh
echo "------Create rootfs directons......"
mkdir rootfs
cd rootfs
echo "--------Create root,dev......"
mkdir root dev etc bin sbin mnt sys proc lib home tmp var usr
mkdir usr/sbin usr/bin usr/lib usr/modules
mkdir mnt/usb mnt/nfs mnt/etc mnt/etc/init.d
mkdir lib/modules
chmod 1777 tmp
cd ..
echo "-------make direction done---------"
为create_rootfs.sh添加执行权限
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ chmod a+x create_rootfs.sh
执行create_rootfs.sh，建立根文件系统的目录框架
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ ./create_rootfs.sh
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ cd rootfs
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ ls
bin dev etc home lib mnt proc root sbin sys tmp usr var
2、创建设备文件

mdev 是通过 init 进程来启动的，在使用 mdev 构造 /dev 目录之前，init 至少要用到设备文件/dev/console、/dev/null ，所以需要事先建立这两个设备文件:
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ cd dev
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ sudo mknod -m 660 console c 204 64
[sudo] password for lingd:
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ sudo mknod -m 660 null c 1 3
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ ls -l
total 0
crw-rw---- 1 root root 5, 1 2010-04-02 15:49 console
crw-rw---- 1 root root 1, 3 2010-04-02 15:50 null

注意：本来console的主次设备号应为5和1.但是因为init在执行完/etc/init.d/rcS脚本后，就会在一个控制台上，按照inittab的指示开一个shell（或者是开getty+login，这样用户就会看到提示输入用户名的提示符）。在mdev -s未执行之前，/dev目录下只有我们创建的/dev/null和/dev/console，也就是说，没有控制台可供init用来按照inittab的指示开一个shell。而在s3c24xx 系列芯片的串口驱动里面用了s3c2410_serial做为设备名（在内核源码的“drivers/serial/s3c2410.c”文件的949行），因此，启动时可用s3c2410_serial0、s3c2410_serial1或s3c2410_serial2作为init用来按照inittab的指示开一个shell的控制台，这里我用了串口0，即s3c2410_serial0（主次设备号为204和64）作为控制台。这里直接将console当s3c2410_serial0，所以console的主次设备号才会为204和64。

3、准备配置文件和系统启动时所需的文件
 3.1、mdev配置文件mdev.conf
mdev会在/etc目录下找mdev的配置文件: mdev.conf. 如果该文件不存在，那么在执行mdev –s这个命令时，会提示找不到mdev.conf。我们不需要mdev规则，所以只是touch生成一个空文件就OK了。当然也可以根据mdev的规则来编写mdev.conf。我把所有配置文件都是在/mnt/etc下，而不是/etc，后面解释这么做的原因。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ cd ../mnt/etc
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ touch mdev.conf
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ ls
init.d mdev.conf   3.2、linuxrc

linuxrc位于根文件系统的顶层目录/，这里为rootfs。/Linuxrc 执行init 进程初始化文件。主要工作是把已安装根文件系统中的/etc 安装为ramfs，并拷贝/mnt/etc/目录下所有文件到/etc，这里存放系统启动后的许多特殊文件；接着Linuxrc 重新构建文件分配表inittab；之后执行系统初始化进程/sbin/init。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ cd ../..
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ vi linuxrc
linuxrc内容如下：
#!/bin/sh
echo "Processing /linuxrc"
echo "mount /etc as ramfs"
/bin/mount -n -t ramfs ramfs /etc 
/bin/cp -a /mnt/etc/* /etc
echo "re-create the /etc/mtab entries"
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/bon/3 /
/bin/mount -f -t ramfs ramfs /etc
echo "start init"
exec /sbin/init
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ ls
bin dev etc home lib linuxrc mnt proc root sbin sys tmp usr var

Linuxrc脚本分析
/bin/mount -n -t ramfs ramfs /etc
这句话的作用加载一个ramfs作为/etc目录。这样/etc就是一个可写目录。
从这个脚本可知，你的根文件系统是一个cramfs（只读文件系统），而/etc作为系统运行配置文件的存放地点，可能会写一些运行状态在这里，linuxrc第一件事情就是将一个ramfs mount到/etc只读目录中，使得/etc/目录可写，指定参数 -n的目的是告诉mount不要写/etc/mtab, 这个文件存放当前系统已挂载（mount）的文件系统清单。因为现在/etc/目录还是只读，所以这次mount不要写这个文件，否则会失败。而且mount上后，原/etc会覆盖掉（原/etc下的文件都不见了，umount后会重新出现），所以我们把配置文件都保存在/mnt/etc，mount上ramfs到/etc后，再把配置文件拷贝到/etc。而不是直接将配置文件保存在/etc/下


/bin/cp -a /mnt/etc/* /etc
/etc成为可写目录后，将所有/mnt/etc中的配置文件拷贝到/etc/中，这说明ramfs可能是一个空的ramfs，没有配置文件，或者配置文件比较老。同时也说明这个系统是一个只读系统，每次系统运行中写入的配置不会保留。
将以前mount的那些信息重新写到/etc/mtab中，命令就是下面这些。
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/bon/3 /
/bin/mount -f -t ramfs ramfs /etc
这些命令只是将这些mount信息写到/etc/mtab中，不会实际去mount这些block device，说明你的根文件系统依然是以前的那个/dev/bon/3
exec /sbin/init
执行根文件系统中的init执行程序，使其成为1号进程。shell正式运行。


3.3、修改启动脚本rcS
rcS文件位于/etc/init.d,是busybox版init第一个运行的脚步（常见的init还有Sys V init版，其第一个执行的脚步是/etc/rc.d/rc.sysinit)。/mnt/etc/init.d/rcS 完成各个文件系统的 mount，再执行/mnt/etc/rc.local；通过rcS 可以调用 ifconfig 程序配置网络。rcS 执行完了以后，init 就会在一个 console 上，按照 inittab 的指示开一个 shell，或者是开 getty + login，这样用户就会看到提示输入用户名的提示符。/etc/init.d/rcS文件内容如下：
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ cd mnt/etc/init.d
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc/init.d$ vi rcS
/etc/init.d/rcS内容如下：
#!/bin/sh
echo "Processing /etc/init.d/rcS"
echo "mount -a"
mount -a #mount上fstab文件中所有文件系统
exec /etc/rc.local


3.4、修改/etc/rc.local 
/etc/rc.local是被init.d/rcS 文件调用执行的特殊文件，与Linux 系统硬件平台相关，如安装核心模块、进行网络配置、运行应用程序、启动图形界面等。内容如下：
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc/init.d$ cd ..
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ vi rc.local
/etc/rc.local内容如下：
#!/bin/sh
echo "Processing /etc/rc.local"
echo "get hostname"
/bin/hostname -F /etc/hostname
echo "Starting mdev"
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s
echo "ifconfig eth0 192.168.1.21"
ifconfig eth0 192.168.1.21
echo "**************************************************"
echo "* FS2410 rootfs for linux 2.6.24.7 *"
echo "* arm-linux-gcc version 4.1.1 *"
echo "* 2012-06-30 *"
echo "**************************************************"
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ ls
init.d rc.local

在rc.local使用了"/bin/hostname -F /etc/hostname"来设置主机名(设置主机名主要是为了后面设置命令提示符PS1)。这条命令需要了一个主机名配置文件/etc/hostname，其内容如下： arm2410s
3.5、修改/etc/profile
rc.local 首先执行该文件配置应用程序需要的环境变量等。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ vi profile
/etc/profile内容如下： #/etc/profile
echo "Processing /etc/profile"
echo "set user path"
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
echo "set search library path"
LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib
echo "set PS1"
HOSTNAME=`/bin/hostname`
PS1='\u@\h:\w\$ ' ＃设置命令提示符为ubuntu风格
export PATH LD_LIBRARY_PATH HOSTNAME PS1
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ ls
init.d profile rc.local 改变这四个文件的权限
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ cd ../..
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ chmod 775 linuxrc mnt/etc/init.d/rcS mnt/etc/rc.local mnt/etc/profile

3.6、修改/etc/inittab
内核引导完成后，内核会启动初始化进程init（用户级进程）来进行系统的各项配置。init是系统第一个进程，它是系统上运行的所有其他进程的父进程，他会观察其子进程，并在需要时启动、停止、重启它们。init主要是用来完成系统的各项配置。init从/etc/inittab获取所有信息。想了解BusyBox init及其inittab基本原理的，可以看这篇文章http://blog.chinaunix.net/u3/109117/showart_2208026.html。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ cd mnt/etc
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ vi inittab
/etc/inittab内容如下：
#/etc/inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS
console::askfirst:-/bin/sh ::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
"console::askfirst:-/bin/sh"中的-表示的是让busybox开启一个登录(login)shell,login shell在执行前都会读取配置文件/etc/profile和.profile。由BusyBox源码的shell/ash.c文件可知这一点：
int ash_main(int argc ATTRIBUTE_UNUSED, char **argv) { ………… if (argv[0] && argv[0][0] == '-')
isloginsh = 1;
if (isloginsh) {
state = 1;
read_profile("/etc/profile");
state1:
state = 2;
read_profile(".profile"); ………… }
因为我们在/etc/profile对PATH、LD_LIBRARY_PATH、HOSTNAME、PS1等环境变量进行了修改,所以BusyBox开启的必须是一个login shell（这样可以保证/profile的内容对开发板上所有shell都是有效的）；否则/etc/profile定义的内容将不会执行。 
Please press Enter to activate this console. #启动开发板，引导linux内核并进行各系统配置后，执行到这里。starting pid 797, tty '/dev/console': '-/bin/sh ' #在控制台/dev/console上开启一个login shell 
Processing /etc/profile #执行/etc/profile配置文件 
set user path 
set search library path 
set PS1 root@arm2410s:/# 
root@arm2410s:/# exit #退出当前shell 

Please press Enter to activate this console. #再按回车开启一个新的login shell 
starting pid 799, tty '/dev/console': '-/bin/sh ' 
Processing /etc/profile #再次执行/etc/profile配置文件 
set user path 
set search library path 
set PS1 lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ ls
init.d inittab profile rc.local

3.7、修改/etc/fstab
文件/etc/fstab存放的是系统中的文件系统信息。当正确的设置了该文件，则可以通过"mount /directoryname"命令来加载一个文件系统，或mount -a来加载该文件中所有文件系统。每种文件系统都对应一个独立的行，每行中的字段都有空格或tab键分开。同时fsck、mount、umount的等命令都利用该程序。 lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ vi fstab fstab文件内容如下：
#/etc/fstab: static file system information.
#<File system> <mount pt> <type> <options> <dump> <pass>
proc /proc proc defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
mdev /dev ramfs defaults 0 0
none /tmp ramfs defaults 0 0
注意：已单独mount了的文件系统，就不要出现在/etc/fstab文件中，以免使用mount -a时把先前已经mount上的文件系统被覆盖了。   3.8、修改/etc/passwd /etc/passwd文件存放着所有用户的信息，包括账号和密码。内容如下： #username:password:User ID:Group ID:comment:home directory:shell root:x:0:0:root:/root:/bin/sh 4、交叉编译busybox BusyBox下载地址：http://www.busybox.net/
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ tar xjvf busy-1.11.1.tar.bz2
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ cd busybox-1.11.1
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1$ vi Makefile
首先修改 Makefile ,将以下两项改为
CROSS_COMPILE = arm-linux-
ARCH = arm配置busybox，修改以下选项（其他选项默认就可以了，或者根据需要再裁减一下）：
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1$ make menuconfig
Busybox Settings --->
Build Options --->
[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
[ ] Build with Large File Support (for accessing files > 2 GB)
Installation Options --->
[*] Don't use /usr #这项必选选上，否则BusyBox默认安装路径是/usr，原/usr下的东西可能会被覆盖了
Applets links (as soft-links) ---> 
(./_install) BusyBox installation prefix
Busybox Library Tuning --->
[*] Command line editing
(1024) Maximum length of input 
[*] vi-style line editing commands 
(15) History size 
[*] History saving 
[*] Tab completion 
[*] Username completion 
[*] Fancy shell prompts 这两项必须选上，不然BusyBox将无法识别环境变量PS1里的参数。
Linux Module Utilities ---> 
[*] insmod 
[*] Enable load map (-m) option 
[*] Symbols in load map 
[*] rmmod 
[*] lsmod 
[*] Pretty output for 2.6.x Linux kernels 
[*] modprobe
[ ] Multiple options parsing 
[ ] Fancy alias parsing 
[ ] Blacklist support 
--- Options common to multiple modutils 
[ ] Support tainted module checking with new kernels 
[ ] Support version 2.2.x to 2.4.x Linux kernels 
[*] Support version 2.6.x Linux kernels 
(/lib/modules) Default directory containing modules 
(modules.dep) Default name of modules.dep保存退出 Busybox
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1$ make
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1$ make install 编译BusyBox时，可能会出现以下错误，根据不同的平台有不同的错误，视具体情况而定：   4.1、inotifyd出错
交叉编译busybox－1.11.1时，出现以下错误：
CC miscutils/inotifyd.o
miscutils/inotifyd.c:31:27: linux/inotify.h: No such file or directory
miscutils/inotifyd.c: In function `inotifyd_main':
miscutils/inotifyd.c:61: error: `IN_ALL_EVENTS' undeclared (first use in this function)
miscutils/inotifyd.c:61: error: (Each undeclared identifier is reported only once
miscutils/inotifyd.c:61: error: for each function it appears in.)
miscutils/inotifyd.c:129: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:139: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:140: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:140: error: dereferencing pointer to incomplete type
miscutils/inotifyd.c:143: error: invalid application of `sizeof' to incomplete type `inotify_event'
miscutils/inotifyd.c:143: error: dereferencing pointer to incomplete type
make[1]: *** [miscutils/inotifyd.o] Error 1
make: *** [miscutils] Error 2
 网上说这是busybox的一个bug，解决方法：去掉对inotifyed的支持，具体步骤如下：
＃ make menuconfig
Miscellaneous Utilities --->
[ ]inotifyd
 还有另一个bug是taskset，也要将它去掉，不然编译时又会出错。
Miscellaneous Utilities --->
[ ]taskset
4.2、启动时，BusyBox提示"/bin/sh:can't access tty;job console turn off" 解决方法： shell --->
[ ]Job Console [*]Cttyhack
4.3、未定义ARPHRD_INFINIBAND
错误信息如下：
networking/interface.c:818: error: 'ARPHRD_INFINIBAND' undeclared here (not in a function)
make[1]: *** [networking/interface.o] Error 1
make: *** [networking] Error 2   通过查看内核源代码目录中的“include/linux/ifarp.h”文件可知“ARPHRD_INFINIBAND”的值为“32”。然后修改“networking/interface.c”文件，在其中添加：
#define ARPHRD_INFINIBAND 32 /* InfiniBand */ 默认在_install目录中生成基本的文件系统, 包括以下目录或文件bin、sbin、linuxrc该目录下包含了基本的 shell 命令.将编译好的BusyBox的_Install目录下的bin和sbin用tar命令打包复制到~/rootfs目录，解压后删除打包文件。   lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1$ cd _install
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1/_install$ ls
bin linuxrc sbin
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1/_install$ tar zcvf rootfs.tar.gz bin sbin
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1/_install$ ls
bin linuxrc rootfs.tar.gz sbin
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1/_install$ mv rootfs.tar.gz ../../rootfs
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1/_install$ ls
bin linuxrc sbin
lingd@ubuntu:~/arm2410s/busybox-1.11.1/_install$ cd ../../rootfs
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ ls
bin etc lib mnt root sbin tmp var
dev home linuxrc proc rootfs.tar.gz sys usr
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ tar zvxf rootfs.tar.gz
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ rm rootfs.tar.gz

5、lib库文件复制到rootfs/lib目录
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ cd /opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib
lingd@ubuntu:/opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib$ cp -dR ld* ~/arm2410s/rootfs/lib
lingd@ubuntu:/opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib$ cp -dR libc*.so* ~/arm2410s/rootfs/lib
lingd@ubuntu:/opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib$ cp -dR libcrypt* ~/arm2410s/rootfs/lib
lingd@ubuntu:/opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib$ cp -dR libgcc_s.so* ~/arm2410s/rootfs/lib
lingd@ubuntu:/opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib$ cp -dR libm* ~/arm2410s/rootfs/lib
lingd@ubuntu:/opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib$ cp -dR libpthread.so* ~/arm2410s/rootfs/lib

6、生成CramFS文件系统镜像文件CramFS.img
首先从http://sourceforge.net/projects/cramfs/下载cramfs-1.1.tar.gz
lingd@ubuntu:/opt/crosstool/gcc-4.1.1-glibc-2.3.2/arm-linux/arm-linux/lib$ cd ~/arm2410s
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ tar zxvf cramfs-1.1.tar.gz
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ cd cramfs-1.1
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ ls
COPYING cramfsck.c GNUmakefile linux mkcramfs.c NOTES README
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ make
gcc -W -Wall -O2 -g -I. mkcramfs.c -lz -o mkcramfs
gcc -W -Wall -O2 -g -I. cramfsck.c -lz -o cramfsck
 在 cramfs-1.1目录下会出现两个bin文件mkcramfs和cramfsck
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ ls
COPYING cramfsck.c linux mkcramfs.c README
cramfsck GNUmakefile mkcramfs NOTES
 把他们copy到/usr/bin:
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ sudo cp mkcramfs cramfsck /usr/bin

创建根文件系统的cramfs镜像
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ mkcramfs ../rootfs CramFS01.img
Directory data: 6020 bytes
Everything: 908 kilobytes
Super block: 76 bytes
CRC: 526c6bb5
warning: gids truncated to 8 bits (this may be a security concern)
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ ls
COPYING cramfsck GNUmakefile mkcramfs NOTES
CramFS01.img cramfsck.c linux mkcramfs.c README
 测试一下刚生成的CramFS01.img：
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ sudo mount -o loop -t cramfs ~/CramFS01.img /mnt/usb
lingd@ubuntu:~/arm2410s/cramfs-1.1$ ls /mnt/usb
查看是否有bin、etc等目录

编译cramfs时出现如下错误：
mkcramfs.c:37:18: zlib.h: No such file or directory
mkcramfs.c: In function `write_superblock':
mkcramfs.c:392: warning: implicit declaration of function `crc32'
mkcramfs.c:392: error: `Z_NULL' undeclared (first use in this function)
mkcramfs.c:392: error: (Each undeclared identifier is reported only once
mkcramfs.c:392: error: for each function it appears in.)
mkcramfs.c: In function `do_compress':
mkcramfs.c:598: warning: implicit declaration of function `compress2'
mkcramfs.c:598: error: `Z_BEST_COMPRESSION' undeclared (first use in this function)
mkcramfs.c:599: error: `Z_OK' undeclared (first use in this function)
mkcramfs.c:600: warning: implicit declaration of function `zError'
mkcramfs.c: In function `main':
mkcramfs.c:824: error: `Z_NULL' undeclared (first use in this function)
make: *** [mkcramfs] Error 1
 原因没安装zlib-devel包
在ubuntu软件源里zlib和zlib-devel叫做zlib1g zlib1g.dev
$ sudo apt-get install zlib1g
$ sudo apt-get install zlib1g.dev 至此，利用BusyBox的Mdev制作嵌入式Linux的Cramfs文件系统基本结束。谢谢读阅！   转载自：http://www.origdev.com/busybox/468.html
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