基于S3C2440的嵌入式Linux根文件系統(tǒng)構(gòu)建

　　嵌入式Linux早已成為IT界家喻戶曉的一個(gè)名字，使用Linux進(jìn)行嵌入式產(chǎn)品開發(fā)有一個(gè)很大的優(yōu)勢，就是開發(fā)資源豐富，且成本低廉，嵌入式Linux操作系統(tǒng)越來越受到重視，其應(yīng)用也越來越廣泛。而文件系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)的重要組成部分，用于控制對(duì)數(shù)據(jù)文件及設(shè)備的存取，提供對(duì)文件和目錄的分層組織形式，數(shù)據(jù)緩沖以及對(duì)文件存取權(quán)限的控制。根文件系統(tǒng)一直是Linux系統(tǒng)不可或缺的組件，在嵌入式Lin-ux中，內(nèi)核在啟動(dòng)期間進(jìn)行的最后操作之一就是安裝根文件系統(tǒng)。busybox是構(gòu)建嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的軟件，用它制作根文件系統(tǒng)簡單、方便，而且設(shè)置靈活。

　　1 根文件

　　Linux要在一個(gè)分區(qū)上存放系統(tǒng)啟動(dòng)所必需的文件，如內(nèi)核映像文件、內(nèi)核啟動(dòng)后運(yùn)行的第一個(gè)程序、給用戶提供操作界面的Shell程序、應(yīng)用程序所依賴的庫等，這些必需、基本的文件合稱為根文件系統(tǒng)，它們存放在一個(gè)分區(qū)中。根文件系統(tǒng)一般包括：1)基本的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包含一些必須的目錄，比如：/dev，/proc，/bin，/etc，/lib，/usr，/tmp;2)基本程序運(yùn)行所需的庫函數(shù)，如：libc/uC-libc;3)基本的系統(tǒng)配置文件，如：rc，inittab等腳本文件;4)必要的設(shè)備支持文件，如：/dev/hd*，/dev/tty，/dev/fdO;5)基本的應(yīng)用程序，如：sh，ls，cp，mv等。

　　根文件系統(tǒng)的制作就是生成包含上述各種文件的文件系統(tǒng)的過程，可通過直接拷貝宿主機(jī)上交叉編譯器處的文件來制作根文件系統(tǒng)，但是這種方法制作的根文件系統(tǒng)一般過于龐大。也可通過一些工具如busybox來制作根文件系統(tǒng)，用busybox制作的根文件系統(tǒng)可以做到短小精悍并且運(yùn)行效率較高。

　　2 busybox簡介

　　busybox常被很形象地稱為嵌入式Linux系統(tǒng)中的“瑞士軍刀”，因?yàn)樗鼘⒃S多常用的UNIX命令和工具結(jié)合到了一個(gè)單獨(dú)的可執(zhí)行程序中。雖然與相應(yīng)的GNU工具比較，busybox所提供的功能和參數(shù)略少，但在比較小的系統(tǒng)或者嵌入式系統(tǒng)中已經(jīng)足夠。busybox在設(shè)計(jì)上充分考慮硬件資源受限的特殊工作環(huán)境，它采用一種很巧妙的方法減少自己的體積;所有命令都通過“插件”的方式集中到一個(gè)可執(zhí)行文件中，在實(shí)際應(yīng)用過程中通過不同的符號(hào)鏈接來確定到底要執(zhí)行哪個(gè)操作。例如最終生成的可執(zhí)行文件為busybox，當(dāng)為它建立一個(gè)符號(hào)鏈接ls的時(shí)候，就可以通過執(zhí)行這個(gè)新命令實(shí)現(xiàn)列目錄的功能。采用單一執(zhí)行文件的方式可以最大限度地共享程序代碼，甚至連文件頭、內(nèi)存中的程序控制塊等其他操作系統(tǒng)資源都可共享，這對(duì)于資源比較緊張的系統(tǒng)來說，最合適不過了。

　　3 busybox的編譯和安裝

　　3.1 開發(fā)環(huán)境

　　基于S3C2440 ARM920T的硬件平臺(tái)，該系統(tǒng)的硬件平臺(tái)上主要使用三星S3C2440，外圍還包括64 M SDRAM和64 M NAND Flash，2 M NOR Flash，系統(tǒng)采用宿主機(jī)加目標(biāo)板的模式，宿主機(jī)是PC機(jī)，其操作系統(tǒng)是RedHat linux，目標(biāo)板是基于S3C2440微控制器的開發(fā)板，系統(tǒng)采用的內(nèi)核是嵌入式Linux2.6.29，Boot loader是u-boot。

　　3.2 配置busybox

　　從網(wǎng)上下載busybox-1.13.0.tar后，使用tar xvzf busybox1.13.0.tar命令獲得busybox-1.13.0目錄，里面即是所有的源碼。進(jìn)入busybox-1.13.O目錄后執(zhí)行“make menuconfig”命令可進(jìn)入配置界面。其配置界面如圖1所示。

　　在構(gòu)造根文件系統(tǒng)時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接的busybox，構(gòu)造根文件時(shí)需要在/lib目錄下面放置glibc庫文件。在busybox的配置過程中大多是選擇或者去除各種命令，這里不詳細(xì)敘述。

　　3.3 編譯安裝busybox

　　在編譯之前，首先需要修改busybox根目錄下的Makefile，使用交叉編譯器。

　　將189行的ARCH?=$(SUBARCH)修改為ARCH?=arm，164行的CROSS_COMPILE?=修改為CROSS_COMPILE?=arm_linux-修改后執(zhí)行make命令編譯busybox。然后安裝busybox，將busybox安裝/home/work /rootby目錄下，在安裝之前需要在pc機(jī)上執(zhí)行“mkdir/home/work/rootby”命令建立rootby目錄，然后執(zhí)行“make CONFIG_PREFIX =/home/work/rootby install”命令完成安裝。安裝完成后生成如圖2所示文件、目錄。

　　4 構(gòu)建根文件

　　開發(fā)板的根文件系統(tǒng)在主機(jī)上的目錄為/home/work/rootby。在此目錄下使用mkdir命令建立dev，etc，home，lib，mnt，proc，root，sys，tmp目錄。

　　4.1 創(chuàng)建etc目錄下的文件

　　在/home/work/rootby/etc目錄下存放各種配置文件。這些文件都是可選的，它們依賴于系統(tǒng)中所擁有的應(yīng)用程序，依賴于這些程序是否需要配置文件。

　　4.1.1 創(chuàng)建etc/inittab文件

　　init進(jìn)程根據(jù)/etc/inittab文件來創(chuàng)建其他子進(jìn)程，比如調(diào)用腳本文件配置ip地址、掛接其他文件系統(tǒng)，最后啟動(dòng)shell等。

　　參考busybox源碼下面的“examples/inittab”文件，創(chuàng)建inittab代碼如下：

　　在busybox的參考文件中控制臺(tái)是ttySAC0，而在s3c24xx系列器件的串口驅(qū)動(dòng)里采用s3c2410_serialx做為設(shè)備名，使用串口0作為控制臺(tái)，這里使用s3c2410_serialO作為控制臺(tái)。

　　4.1.2 創(chuàng)建etc/init.d/rcS文件

　　rcS文件是一個(gè)腳本文件，借助啟動(dòng)腳本可以設(shè)置各種程序開機(jī)后自動(dòng)運(yùn)行，也可進(jìn)行其他系統(tǒng)設(shè)置，這有點(diǎn)類似于Windows系統(tǒng)中的Autobat自動(dòng)批處理文件。創(chuàng)建的文件內(nèi)容如下(實(shí)際內(nèi)容可能與此不完全一致)：

　　注意最后還要改變它的屬性使它能夠執(zhí)行，執(zhí)行chmod+x etc/init.d/rcS命令。

　　4.1.3 創(chuàng)建etc/fstab文件

　　fstab文件描述系統(tǒng)中各種文件系統(tǒng)的信息，應(yīng)用程序讀取這個(gè)文件，然后根據(jù)其內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)掛載的工作。創(chuàng)建的代碼如下：

　　文件中各字段的意義如下：1)device：要掛接的設(shè)備，如/dev/mtdblockl;2)mount-point：掛接點(diǎn);3)type：文件系統(tǒng)類型;4)opt-ions：掛接參數(shù)，以逗號(hào)隔開;5)dump和fsck order：用來決定控制dump、fsck程序的行為。

　　4.2 用戶和組文件的創(chuàng)建

　　需要在etc目錄下增加passwd和group兩個(gè)文件。首先增加passwd文件，passwd一共由7個(gè)字段組成，6個(gè)冒號(hào)將其隔開。其含義分別為：1)用戶名;2)是否有加密口令，x表示有，不填表示無，采用MD5、DES加密;3)用戶ID;4)組ID;5)注釋字段;6)登錄目錄;7)所使用的shell程序。

　　passwd的內(nèi)容為root：x：0：0：root：/root：/bin/sh

　　增加group文件，group共由4個(gè)字段組成，3個(gè)冒號(hào)將其隔開。含義分別為：1)組名;2)是否有加密口令，同passwd;3)組ID;4)指向各用戶名指針的數(shù)組。

　　/home/work/rootby/etc/group內(nèi)容如下：

　　root：x：0：

　　4.3 構(gòu)建dev目錄

　　從Linux-2.6.18開始，負(fù)責(zé)舊版本的設(shè)備管理系統(tǒng)devfs已被廢除，但新版本的udev是一個(gè)基于用戶空間的設(shè)備管理系統(tǒng)。在內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)并不能自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，固需手動(dòng)創(chuàng)建console和null兩個(gè)啟動(dòng)過程必須的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。將采用busybox中內(nèi)置的mdev，一個(gè)簡化的udev版本。

　　#mknod dev/console C 5 1

　　#mknod dev/null C 1 3

　　如果不創(chuàng)建這兩個(gè)設(shè)備文件，在文件系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，不能初始化控制臺(tái)。

　　4.4 安裝glibc庫

　　在開發(fā)板上需要加載器和動(dòng)態(tài)庫，執(zhí)行如下幾個(gè)命令：

　　$mkdir-p/home/work/rootby/lib

　　$cd/home/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib

　　$cp*.SO*/home/work/rootby/lib-d

　　5 制作yaffs2文件系統(tǒng)映像文件

　　所謂制作文件系統(tǒng)映像文件，就是將一個(gè)目錄下的所有內(nèi)容按照一定的格式存放到一個(gè)文件中，這個(gè)文件可以直接燒寫到存儲(chǔ)設(shè)備上去。

　　在yaffs源碼中有個(gè)utils目錄，里面有mkyaffsimage和mkyaffs2image的源代碼，前者可制作yaffs映像文件，后者制作yaffs2映像文件，將下載的yaffs2解壓出來在目錄/Development下有兩個(gè)文件夾：yaffs和yaffs2，進(jìn)入yaffs2/utils目錄，此目錄下有3個(gè)文件。在加入兩個(gè)文件：nand-ecc.c和yaffs_packed-tagsl.c，具體文件這里不列出，源碼可參見文獻(xiàn)。

　　修改Makefile文件：

　　加入MKYAFFSSOURCES=mkyaffsimage.c yaffs_packedtagsl.C nand-ecc.c因?yàn)閥affs_packedtagsl.c和nand-ecc.c是加上去的。然后執(zhí)行make命令后生成mkyaffs2image工具，復(fù)制此工具到PC機(jī)usr/local/bin目錄下，利用makyaffs2image工具，執(zhí)行#mkyaffsimage2 rootby/pyaffs2.img命令可生成文件系統(tǒng)映像文件。執(zhí)行#gzip-9 pyaffs2.img最終生成嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的映像文件為pyaffs2-.img.gz。至此，整個(gè)根文件系統(tǒng)就制作完成，最后可以通過上面制作的pyaffs2.img.gz啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。

　　6 下載映像文件并執(zhí)行

　　以下命令為通過Windows的超級(jí)終端工具下載Linux內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像到目標(biāo)板(基于S3C2440微處理器的開發(fā)板)。

　　#tftp 30008000 zImage/*下載Linux內(nèi)核映像到目標(biāo)板內(nèi)存*/

　　#fftp 30800000 pyaffs2.img.gz/*下載根文件系統(tǒng)映像到目標(biāo)板內(nèi)存*/

　　#go 30008000/*啟動(dòng)目標(biāo)板Linux*/

　　目標(biāo)板的嵌入式Linux系統(tǒng)啟動(dòng)后在超級(jí)終端中顯示的結(jié)果如圖3所示。可見用busybox制作的根文件系統(tǒng)已經(jīng)正常啟動(dòng)。

　　7 結(jié)束語

　　對(duì)用busybox制作嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的方法進(jìn)行歸納和總結(jié)，給出制作嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的一般方法，適用于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式系統(tǒng)。利用此方法制作的文件系統(tǒng)可在S3C2440上成功運(yùn)行，意在給嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的搭建有個(gè)整體把握和認(rèn)識(shí)，以降低進(jìn)入ARM嵌入式開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的門檻，提供的方法組建的文件系統(tǒng)非常簡單且配置靈活。

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）