（三）linux之根文件系统的制作

（一）准备工作

Ubuntu 16.04系统
linux-3.5内核:linux-3.5-20190929
交叉编译工具arm-linux-gcc-4.5.1-v6-vfp-20120301.rar
busybox源码包：busybox-1.21.1.rar

（二）工具介绍

（1）交叉编译器

这个其实之前就已经讲过了，不懂的参考我的另一篇文章linux安装交叉编译环境
交叉编译器和本地编译器是相对应的概念，在嵌入式开发的时候，由于目标板的资源有限，我们一般在电脑上编译好在目标板上运行的程序，然后下到板子里，这就需要用到交叉编译器的概念。具体的

（2）NFS文系统

NFS（NetWork Filesystem System）文件系统是基于网络传输文件，在嵌入式领域应用十分广泛，可以用于主机和嵌入式设备之间无缝传输文件。
NFS服务是基于客户端和服务器模式，NFS服务器是提供输出文件（共享文件）的计算机。NFS客户端是访问输出文件的计算机，它可以将输出目录挂载到自己系统中的某个目录中，然后像访问本地文件一样去访问NFS服务器中的输出文件。

关于NFS的具体教程可以参考NFS网络文件系统详解，不过本节我们直接使用，并不影响我们操作。

（3）busybox的作用

Busybox是一个集成了上百个常用linux命令和工具的软件，是一个遵循GPL协议开源项目。Busybox将众多的UNIX命令集合进一个很小的可执行程序中，与相应的GNU工具相比，所能提供的选项比较少，但是也足够一般的应用了，Busybox主要用于嵌入式系统，是一个“万能工具”，可使用在数字电视、mp3、音响、小型服务器等嵌入式产品中。
在使用Busybox创建根文件系统的时候，只需要在/dev目录下创建必要的设备节点，在/etc目录下增加一些配置文件即可，当然，如果Busybox使用动态链接，那么还需要再/lib目录下包含库文件。

（三）制作步骤

（1）安装交叉编译器

参考linux安装交叉编译环境

（2）搭建NFS服务器

安装nfs服务

$ sudo apt-get install nfs-kernel-server nfs-common

修改配置文件

$ sudo vim /etc/exports
注：“exports”文件用于配置NFS服务器中输出的共享目录
修改内容如下：
/driver/rootfs  *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)
注：/root/rootfs为与nfs服务客户端共享的目录，可自行创建，这个路径必须为绝对路径。
*：允许所有的网段访问，也可以使用具体的IP
192.168.1.* 指定网段，在该网段中的用户可以挂载
ro : 只读
rw：挂接此目录的客户端对该共享目录具有读写权限
sync：资料同步写入内存和硬盘
no_root_squash：root用户具有对根目录的完全管理访问权限。
no_subtree_check：不检查父目录的权限

3.重启nfs服务和rpcbind 服务

$ sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server  restart
$ sudo /etc/init.d/rpcbind  restart

（3）NFS服务的测试

1.检查客户端和服务端的网络是否连通（ping命令）

ping  服务主机IP
//可以使用windows 的命令行ping你的虚拟机
//有另一台虚拟机的可以使用别的虚拟机

2.查看服务端的共享目录

showmount  -e  服务主机IP
//虚拟机linux操作

3.将与nfs服务客户端共享的目录挂载到本地

mount -t nfs -o nolock 服务主机IP:目标机的共享目留  /mnt  
//虚拟机linux操作

注：/mnt 指定将共享目录挂载的路径, -t nfs 指定挂在协议是那台ip地址的主机，mount nfs时，默认选项包括文件锁，依赖于portmap提供的动态端口分配功能，因此需要解锁，因此一般直接在指令中直接加上-o nolock。

4.通过访问/mnt即可访问共享目录的内容

ls  /mnt
//虚拟机linux操作

5.取消挂载

umount  /mnt

注：/mnt 指定将共享目录挂载的路径,要和挂载时的路径相同。

（四）busybox安装

在Ubuntu系统根目录新建driver目录
将busybox-1.21.1.rar在windows解压后，复值到虚拟机的driver目录下
对busybox-1.21.1.tar.bz2进行指令解压

   tar  -xvf  busybox-1.21.1.tar.bz2

配置 BusyBox

a) cd busybox-1.21.1.

b) apt-get install libncurses5-dev
注：ubuntu系统缺ncurses devel（提供字符终端处理库），下载安装即可

c) make menuconfig

d) 设置共享库
通过键盘的左右键选择select、Exit、help，之后通过enter确定选择，进行界面的切换。
Busybox Settings —>Build Options —>[*] Build shared libbusybox
按空格选中这个

e) 指定交叉编译链（注意 arm-linux-后面不要有空格）
Busybox Settings —>Build Options —>() Cross Compiler prefix (NEW)

f) 设置安装路径（路径指定为绝对路径，为安装生成的根文件系统，目录层次不要太深，方便之后使用）
Busybox Settings —>
Installation Options (“make install” behavior) —>
(./install) BusyBox installation prefix(NEW)

g) 添加模块指令

5. 编译安装并检测

# make && make install
# file bin/busybox

通过编译和安装，会在/driver/目录下生成一个相应的rootfs目录，改目录下有bin、linuxrc、sbin、usr四个目录。

6.完善动态链接库
前面操作中busybox设置的是动态链接库，编译器采用的是arm-linux-gcc，找到安装arm-linux-gcc的安装路径：

root@linux:/driver/rootfs# which arm-linux-gcc
/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/bin/arm-linux-gcc

上面是我的路径，这个就是要复制出来的动态库的路径，而在linux系统下，不同的目录有着不同的存储作用，先模仿ubuntu系统，在rootfs 下面新建需要的目录：

root@linux:/driver/rootfs#  mkdir dev  ./etc/init.d  home  proc  sys  root  opt  tmp  var  lib  -p
root@linux:/driver/rootfs#  cp  -rf  /opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/arm-none-linux-gnueabi/lib/*.so*  ./lib

（五）构建根文件系统

上面介绍了如何安装Busbybox，建立了bin、linuxrc、sbin、usr等目录，最小根文件系统的大部分目录已经建好，现在开始我们制作根文件系统。
1.构建etc目录
etc/主要是存放系统的配置文件，内核在启动和运行过程中需要读取这些配置文件。之前学习进程章节中知道init的进程号为1,是所有进程的父进程，内核初始化完毕之后，init程序开始运行。其他软件也同时开始运行。init程序通过/etc/inittab文件进行配置、创建其他子进程，比如调用脚本文件配置IP地址、挂接其他文件系统，最后启动shell等。etc目录下的内容取决于要运行的程序，本节只需要创建3个文件：etc/inittab、etc/init.d/rcS、etc/fstab。
（1）配置inittab文件
etc/inittab属于一个运行时配置文件，实际工作的时候 busybox 会解析这个 inittab 文本文件，然后根据解析的内容来决定所要进行的工作，inittab 的格式在 busybox 中定义。

root@linux:/driver/rootfs#  cp  /driver/busybox-1.21.1/examples/inittab  /driver/rootfs/etc/
root@linux:/driver/rootfs#  vim  /driver/rootfs/etc/inittab

注释或删除里面的内容，只保留以下4行：

::sysinit:/etc/init.d/rcS      //是init进程启动的第一个子进程，它是一个脚本
console::askfirst:-/bin/sh		//启动shell，以/dev/console作为控制台
::ctrlaltdel:/sbin/reboot		//当按下 Ctrl+Alt+Delete 组合键时， init重启执行程序
::shutdown:/bin/umount  -a  -r

关机时运行 umount 命令卸载所有的文件系统，如果卸载失败，试图以只读方式重新挂载
（2）配置fstab文件
执行mount –a时挂接/etc/fstab指定的文件系统，linux下的etc目录是用来存放系统配置信息以及软件安装配置信息，相当于windows下的注册表

root@linux:/driver/rootfs#  cp  /etc/fstab  /driver/rootfs/etc/

修改内容如下：

# 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

device：要挂载的设备
注： tmpfs 是一个临时文件系统，驻留于你的交换分区或是内存中（取决于你的使用情况）。使用它可以高文件访问速度，并能保证重启时会自动清除这些文件。
mount point ：设备挂载目录，需要挂载的文件系统的挂载点
type ：要挂载设备或是分区的文件系统类型
options:挂载参数（noauto,auto、user、exec、ro、rw)对于大多数系统使用”defaults”就可以

常用参数：
auto：执行mount –a时自动挂载
noauto：执行mount –a时不挂载
user：允许普通用户挂载设备
nouser：只允许root用户挂载设备
exec：允许挂载设备上的程序
Ro：以只读方式挂载文件系统
rw：以只写方式挂载文件系统
sync：修改文件时，会自动写入设备
default：rw、exec、auto、nouser、async的组合
dump：是否提供备份功能,0为不备份，1为要备份
pass:是否开机时对文件系统进行检查，该字段被fsck命令用来决定在启动时需要被扫描的文件系统的顺序，根文件系统”/”对应该字段的值应该为1，其他文件系统应该为2。若该文件系统无需在启动时扫描，则设置该字段为0

（3）配置rcS文件（此文件存放在rootfs下的etc目录中的init.d目录下）
rcS为脚本文件，在init配置文件中定义了此为第一个要执行的程序，那就最先执行。可以在此脚本中添加自动执行的命令，内容如下：

   #!/bin/sh                                                    /bin/mount -a mkdir -p /dev/pts 						//将文件 /etc/fstab 中指明的文件挂载到对应的挂载点mount -t devpts devpts /dev/ptsecho /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug  //热插拔事件时产生设备节点的支持mdev  -s							  //在/dev目录下生成内核支持的所有设备的结点/bin/hostname ubuntu				      //Ubuntu为主机名，自己定义

（4）配置profile文件
inittab中执行了这样一个语句“::respawn:-/bin/sh”。启动/bin/sh程序时会启动ash的配置信息，而它就是/etc/profile,sh会把profile的所有配置全部都运行一遍，因此用户可以把自己的启动程序放在这里。配置内容如下：

USER="`id -un`"
LOGNAME=$USER
PS1='[\u@\h \W]# '
PATH=$PATH
HOSTNAME=`/bin/hostname`  		#不要少了“`”这个符号
export USER LOGNAME PS1 PATH

注：这个文件是添加环境变量，以实现控制台终端命令提示符号模板功能，这些命令包含用户\u，用户名配置需要etc/group 和etc/passwd两个文件，可直接从虚拟机的 Linux 系统的 /etc 目录中复制这两个文件到自己开发板根文件系统 etc 目录。
root@linux:/driver/rootfs# cp /etc/group /etc/passwd /driver/rootfs/etc/

（5）创建控制台设备文件和万能垃圾桶
两个设备文件在内核挂载完文件系统后，系统会利用mdev自动创建，可是在此之前，即在内核挂载文件系统之前。init进程会用到这两个设备文件。如果没有这两个设备文件会提示如下一些信息

root@linux:/driver/rootfs# ls  -l  /dev/console  /dev/null
crw------- 1 root root 5, 1 4月   8 11:51 /dev/console
crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 4月   8 11:51 /dev/null 
root@linux:/driver/rootfs#  mknod  dev/console  c  5  1
root@linux:/driver/rootfs#  mknod  dev/null  c  1  3

注：/dev/console创建的文件是字符设备（c），主设备号是5，次设备号是1，只能用mknod命令创建，其作用是通过串口向内核传送命令的平台；同理/dev/null，/dev/null看作"黑洞"，等价于一个只写文件，所有写入内容都会永远丢失。

（6）修改配置文件权限

root@linux:/driver/rootfs/etc#  pwd
/driver/rootfs/etc
root@linux:/driver/rootfs/etc#  ls
fstab  group  init.d  inittab  passwd  profile
root@linux:/driver/rootfs/etc#  ls  ./init.d/
rcS
root@linux:/driver/rootfs/etc#  chmod +x fstab inittab  ./init.d/rcS

（7） NFS文件系统挂接
由于前面的操作已经在系统安装时已经安装 NFS 服务器，所以只需要配置和启动服务即可编辑/etc/exports 文件加入允许其它计算机访问的目录和访问权限（注意是Ubuntu系统下的etc 目录）。

root@linux:/driver/rootfs/etc#  vim  /etc/exports

输入以下内容：

/driver/rootfs/  *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)  
注意：目录与 IP 之间用<Tab>键

（8）关 linux 防火墙
a) 检查防火墙的状态

root@linux:/driver/rootfs/etc#  ufw  status

若状态为不活跃，证明防火墙已经关闭，否则执行：ufw disable
到目前为止跟文件系统已经制作成功。

（六）下载测试

我们下载到tiny4412开发板测试一下：
在下载之前还要设置IP地址：
（1） windows静态ip设置

（2）关闭windows防火墙
（3）虚拟机的网络设置
虚拟机工具栏–>编辑–>虚拟网络编辑器
虚拟机工具栏–>编辑
tuliu
（4）配置Ubuntu ip

root@linux:~#  ifconfig ens33 192.168.1.2
root@linux:~#  /etc/init.d/networking  restart

（5）链接串口，进入uboot交互模式，设置启动参数
在终端输入

set bootargs 'noinitrd root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.2:/driver/rootfs ip=192.168.1.5:192.168.1.2:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off init=/linuxrc console=ttySAC0 lcd=S70'

注意：此操作为一行指令，不要有换行，可以放到文本中取消换行
NFS文件夹具体的路径
nfsroot=192.168.1.2:/driver/rootfs ip=192.168.1.5:192.168.1.2:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off
格式说明：
nfsroot=虚拟机Linux系统IP:根文件系统绝对路径 ip=开发板IP:虚拟机Linux系统IP:网关:子网掩码::开发板的网卡设备名(一般是eth0，不是虚拟机):off
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