基于S3C2440的嵌入式Linux根文件系統構建

　　嵌入式Linux早已成為IT界家喻戶(hù)曉的一個(gè)名字，使用Linux進(jìn)行嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有一個(gè)很大的優(yōu)勢，就是開(kāi)發(fā)資源豐富，且成本低廉，嵌入式Linux操作系統越來(lái)越受到重視，其應用也越來(lái)越廣泛。而文件系統作為操作系統的重要組成部分，用于控制對數據文件及設備的存取，提供對文件和目錄的分層組織形式，數據緩沖以及對文件存取權限的控制。根文件系統一直是Linux系統不可或缺的組件，在嵌入式Lin-ux中，內核在啟動(dòng)期間進(jìn)行的最后操作之一就是安裝根文件系統。busybox是構建嵌入式Linux根文件系統的軟件，用它制作根文件系統簡(jiǎn)單、方便，而且設置靈活。

　　1 根文件

　　Linux要在一個(gè)分區上存放系統啟動(dòng)所必需的文件，如內核映像文件、內核啟動(dòng)后運行的第一個(gè)程序、給用戶(hù)提供操作界面的Shell程序、應用程序所依賴(lài)的庫等，這些必需、基本的文件合稱(chēng)為根文件系統，它們存放在一個(gè)分區中。根文件系統一般包括：1)基本的文件系統結構，包含一些必須的目錄，比如：/dev，/proc，/bin，/etc，/lib，/usr，/tmp;2)基本程序運行所需的庫函數，如：libc/uC-libc;3)基本的系統配置文件，如：rc，inittab等腳本文件;4)必要的設備支持文件，如：/dev/hd*，/dev/tty，/dev/fdO;5)基本的應用程序，如：sh，ls，cp，mv等。

　　根文件系統的制作就是生成包含上述各種文件的文件系統的過(guò)程，可通過(guò)直接拷貝宿主機上交叉編譯器處的文件來(lái)制作根文件系統，但是這種方法制作的根文件系統一般過(guò)于龐大。也可通過(guò)一些工具如busybox來(lái)制作根文件系統，用busybox制作的根文件系統可以做到短小精悍并且運行效率較高。

　　2 busybox簡(jiǎn)介

　　busybox常被很形象地稱(chēng)為嵌入式Linux系統中的“瑞士軍刀”，因為它將許多常用的UNIX命令和工具結合到了一個(gè)單獨的可執行程序中。雖然與相應的GNU工具比較，busybox所提供的功能和參數略少，但在比較小的系統或者嵌入式系統中已經(jīng)足夠。busybox在設計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(guò)“插件”的方式集中到一個(gè)可執行文件中，在實(shí)際應用過(guò)程中通過(guò)不同的符號鏈接來(lái)確定到底要執行哪個(gè)操作。例如最終生成的可執行文件為busybox，當為它建立一個(gè)符號鏈接ls的時(shí)候，就可以通過(guò)執行這個(gè)新命令實(shí)現列目錄的功能。采用單一執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、內存中的程序控制塊等其他操作系統資源都可共享，這對于資源比較緊張的系統來(lái)說(shuō)，最合適不過(guò)了。

　　3 busybox的編譯和安裝

　　3.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　基于S3C2440 ARM920T的硬件平臺，該系統的硬件平臺上主要使用三星S3C2440，外圍還包括64 M SDRAM和64 M NAND Flash，2 M NOR Flash，系統采用宿主機加目標板的模式，宿主機是PC機，其操作系統是RedHat linux，目標板是基于S3C2440微控制器的開(kāi)發(fā)板，系統采用的內核是嵌入式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。

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

　　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機上執行“mkdir/home/work/rootby”命令建立rootby目錄，然后執行“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 構建根文件

　　開(kāi)發(fā)板的根文件系統在主機上的目錄為/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(lài)于系統中所擁有的應用程序，依賴(lài)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/etc/inittab文件來(lái)創(chuàng )建其他子進(jìn)程，比如調用腳本文件配置ip地址、掛接其他文件系統，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是ttySAC0，而在s3c24xx系列器件的串口驅動(dòng)里采用s3c2410_serialx做為設備名，使用串口0作為控制臺，這里使用s3c2410_serialO作為控制臺。

　　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)腳本可以設置各種程序開(kāi)機后自動(dòng)運行，也可進(jìn)行其他系統設置，這有點(diǎn)類(lèi)似于Windows系統中的Autobat自動(dòng)批處理文件。創(chuàng )建的文件內容如下(實(shí)際內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行，執行chmod+x etc/init.d/rcS命令。

　　4.1.3 創(chuàng )建etc/fstab文件

　　fstab文件描述系統中各種文件系統的信息，應用程序讀取這個(gè)文件，然后根據其內容進(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：要掛接的設備，如/dev/mtdblockl;2)mount-point：掛接點(diǎn);3)type：文件系統類(lèi)型;4)opt-ions：掛接參數，以逗號隔開(kāi);5)dump和fsck order：用來(lái)決定控制dump、fsck程序的行為。

　　4.2 用戶(hù)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)冒號將其隔開(kāi)。其含義分別為：1)用戶(hù)名;2)是否有加密口令，x表示有，不填表示無(wú)，采用MD5、DES加密;3)用戶(hù)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)冒號將其隔開(kāi)。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(hù)名指針的數組。

　　/home/work/rootby/etc/group內容如下：

　　root：x：0：

　　4.3 構建dev目錄

　　從Linux-2.6.18開(kāi)始，負責舊版本的設備管理系統devfs已被廢除，但新版本的udev是一個(gè)基于用戶(hù)空間的設備管理系統。在內核啟動(dòng)時(shí)并不能自動(dòng)創(chuàng )建設備節點(diǎn)，固需手動(dòng)創(chuàng )建console和null兩個(gè)啟動(dòng)過(guò)程必須的設備節點(diǎn)。將采用busybox中內置的mdev，一個(gè)簡(jiǎn)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)設備文件，在文件系統啟動(dòng)時(shí)會(huì )出現錯誤信息，不能初始化控制臺。

　　4.4 安裝glibc庫

　　在開(kāi)發(fā)板上需要加載器和動(dòng)態(tài)庫，執行如下幾個(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文件系統映像文件

　　所謂制作文件系統映像文件，就是將一個(gè)目錄下的所有內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(xiě)到存儲設備上去。

　　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(lái)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(jiàn)文獻。

　　修改Makefile文件：

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

　　6 下載映像文件并執行

　　以下命令為通過(guò)Windows的超級終端工具下載Linux內核映像和根文件系統映像到目標板(基于S3C2440微處理器的開(kāi)發(fā)板)。

　　#tftp 30008000 zImage/*下載Linux內核映像到目標板內存*/

　　#fftp 30800000 pyaffs2.img.gz/*下載根文件系統映像到目標板內存*/

　　#go 30008000/*啟動(dòng)目標板Linux*/

　　目標板的嵌入式Linux系統啟動(dòng)后在超級終端中顯示的結果如圖3所示?？梢?jiàn)用busybox制作的根文件系統已經(jīng)正常啟動(dòng)。

　　7 結束語(yǔ)

　　對用busybox制作嵌入式Linux根文件系統的方法進(jìn)行歸納和總結，給出制作嵌入式Linux根文件系統的一般方法，適用于A(yíng)RM架構處理器的嵌入式系統。利用此方法制作的文件系統可在S3C2440上成功運行，意在給嵌入式系統平臺的搭建有個(gè)整體把握和認識，以降低進(jìn)入ARM嵌入式開(kāi)發(fā)應用領(lǐng)域的門(mén)檻，提供的方法組建的文件系統非常簡(jiǎn)單且配置靈活。

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