制作ZedBoard上linux根文件系統(ramdisk)

Digilent的OOB設計給出了一個ZedBoard上完整的運行的linux系統所需要的所有文件，包括配置FPGA的bit文件、 配置ARM PS系統的First-Stage boot loader(FSBL)和引導linux需要的Second-Stage boot loader(SSBL)、Linux內核zImage、設備樹文件devicetree_ramdisk.dtb 以及根文件系統ramdisk8M.image.gz。linux在運行時，加載這個ramdisk8M.image.gz鏡像文件到DDR3中來執行實現根文件系統的建立，很多并不像在ubuntu中對文件系統操作那樣簡單。本小節介紹如何制作ZedBoard可運行的根文件系統ramdisk8M.image.gz鏡像文件，參照xilinx wiki 。

通過本小節的學習，在以后的開發中，可以更加順利的修改文件系統，給設計帶來方便。

硬件平臺：Digilent ZedBoard

開發環境：Windows XP 32 bit + Wmare 8.0 + Ubuntu 10.04 + arm-linux-xilinx-gnueabi交叉編譯環境

Zedboard linux: Digilent OOB Design

1、FHS（Filesystem Hierarchy Standard）標準介紹

當我們在linux下輸入ls / 的時候，見到的目錄結構以及這些目錄下的內容都大同小異，這是因為所有的linux發行版在對根文件系統布局上都遵循FHS標準的建議規定。該標準規定了根目錄下各個子目錄的名稱及其存放的內容：

目錄名

存放的內容

/bin

必備的用戶命令，例如ls、cp等

/sbin

必備的系統管理員命令，例如ifconfig、reboot等

/dev

設備文件，例如mtdblock0、tty1等

/etc

系統配置文件，包括啟動文件，例如inittab等

/lib

必要的鏈接庫，例如C鏈接庫、內核模塊

/home

普通用戶主目錄

/root

root用戶主目錄

/usr/bin

非必備的用戶程序，例如find、du等

/usr/sbin

非必備的管理員程序，例如chroot、inetd等

/usr/lib

庫文件

/var

守護程序和工具程序所存放的可變，例如日志文件

/proc

用來提供內核與進程信息的虛擬文件系統，由內核自動生成目錄下的內容

/sys

用來提供內核與設備信息的虛擬文件系統，由內核自動生成目錄下的內容

/mnt

文件系統掛接點，用于臨時安裝文件系統

/tmp

臨時性的文件，重啟后將自動清除

制作根文件系統就是要建立以上的目錄，并在其中建立完整目錄內容。其過程大體包括：

編譯／安裝busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目錄
利用交叉編譯工具鏈，構建/lib目錄
手工構建/etc目錄
制作根文件系統的鏡像文件
下面就來詳細介紹這個過程。

1、編譯安裝busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目錄

首先下載BusyBox源碼，使用命令
git clone git://git.busybox.net/busybox

當然，和往常一樣，為了給上不了國外網站的同學們提供便利，這里提供一個國內的下載鏈接：

busybox下載

下載后，切換到busybox目錄，并進行默認配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- defconfig

使用命令
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- menuconfig

打開可視化界面配置

逐一進入
BusyBox SetTIngs->InstallaTIon OpTIons->BusyBox installaTIon prefix

將目錄設置為
/home/devel/_rootfs

保存后退出，并安裝busybox
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- install

安裝好后，我們能夠在/home/devel/_rootfs目錄下看到生成了的bin sbin usr/bin usr/sbin 目錄，其下包含了我們常用的命令，這些命令都是指向bin/busybox的軟鏈接。

3、安裝Dropbear
我對dropbear的功能不是很明白，從百度上獲取到的信息是“dropbear實現完整的SSH客戶端和服務器版本2協議。它不支持SSH版本1 的向后兼容性，以節省空間和資源，并避免在SSH版本1的固有的安全漏洞。還實施了SCP的。SFTP支持依賴于一個二進制文件，可以通過提供的OpenSSH或類似的計劃。”由于xilinx wiki上有這樣的步驟，還是老老實實的做吧。

下載dropbear，并解壓
wget
tar xfvz dropbear-0.53.1.tar.gz

配置dropbear
./configure --prefix=/home/devel/_rootfs --host=arm-xilinx-linux-gnueabi --disable-zlib CC=arm-xilinx-linux-gnueabi-gcc LDFLAGS=-Wl,--gc-sections CFLAGS=-ffunction-sections -fdata-sections -Os

編譯
make PROGRAMS=dropbear dbclient dropbearkey dropbearconvert scp MULTI=1 strip

安裝dropbear并創建符號鏈接
make install
ln -s /home/devel/_rootfs/usr/bin/scp

4、利用交叉編譯工具鏈，構建/lib目錄
進入/home/devel/_rootfs，創建lib目錄
cd /home/devel/_rootfs
bash> mkdir lib

將交叉編譯環境庫拷貝到這個目錄下
cp /opt/14.2/ISE_DS/EDK/gnu/arm/lin64/arm-xilinx-linux-gnueabi/libc/lib/* lib -r

同樣，將工具鏈拷貝到sbin/和usr/bin/下
cp /opt/14.2/ISE_DS/EDK/gnu/arm/lin64/arm-xilinx-linux-gnueabi/libc/sbin/* sbin/ -r
cp /opt/14.2/ISE_DS/EDK/gnu/arm/lin64/arm-xilinx-linux-gnueabi/libc/usr/bin/* usr/bin/ -r

意：很多網友說，自己的電腦上沒有lin64文件夾，只有nt文件夾。這個問題是由于在安裝ISE版本是，操作系統32位/64位決定的。我在XP(32位)下安裝時也只有nt文件夾，因而我選擇一個“懶”的方法：把OOB中的lib/、sbin/bin、 usr/bin文件夾直接拷貝出來，相應替換掉。

?usr/bin目錄文件下載

?sbin目錄文件下載

?lib目錄文件下載

5、創建其他目錄和相應配置
至此，幾個重要的目錄和文件都已經創建完畢，需要安裝FHS要求把其他目錄和文件創建。切換到_rootfs目錄下，使用命令
mkdir dev etc etc/dropbear etc/init.d mnt opt proc root sys tmp var var/log var/www

創建etc/fstab文件，內容如下
LABEL=/ / tmpfs defaults 0 0
none /dev/pts devpts gid=5,mode=620 0 0
none /proc proc defaults 0 0
none /sys sysfs defaults 0 0
none /tmp tmpfs defaults 0 0

創建etc/inittab文件，內容如下
::sysinit:/etc/init.d/rcS
# /bin/ash
#
# Start an askfirst shell on the serial ports
ttyPS0::respawn:-/bin/ash
# What to do when restarting the init process
::restart:/sbin/init
# What to do before rebooting
::shutdown:/bin/umount -a -r

創建etc/passwd文件，內容如下
root:$1$qC.CEbjC$SVJyqm.IG.gkElhaeM.FD0:0:0:root:/root:/bin/sh

創建文件etc/init.d/rcS ，內容如下
#!/bin/sh

echo Starting rcS...

echo ++ Mounting filesystem
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t tmpfs none /tmp

echo ++ Setting up mdev

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s

mkdir -p /dev/pts
mkdir -p /dev/i2c
mount -t devpts devpts /dev/pts

echo ++ Starting telnet daemon
telnetd -l /bin/sh

echo ++ Starting http daemon
httpd -h /var/www

echo ++ Starting ftp daemon
tcpsvd 0:21 ftpd ftpd -w /

echo ++ Starting dropbear (ssh) daemon
dropbear
echo rcS Complete

并設置其權限
chmod 755 etc/init.d/rcS
sudo chown root:root etc/init.d/rcS

BTW，我們的后續設計中，為了實現應用程序上電后自動啟動運行，可以修改rcS文件內容，將應用程序執行命令寫入到rcS文件中。

6、生成ramdisk鏡像文件

至此，根文件系統所有需要的目錄和文件已經準備完畢。查看_rootfs下的內容

這個根文件系統能夠被執行，還需要將其制作成image鏡像文件，并壓縮。

接下來的操作如果和xilinx wiki上操作一致，最終的文件系統并不能被識別，所以這里介紹的和xilinx wiki有少許不同。

創建鏡像文件ramdisk8M.image，并設置大小為8M，文件系統格式為ext2：
cd ~
dd if=/dev/zero of=ramdisk8M.image bs=1024 count=8192
mke2fs -F ramdisk8M.image -L ramdisk -b 1024 -m 0
tune2fs ramdisk8M.image -i 0
chmod 777 ramdisk8M.image

大小可以按照需要自己調整，但是最好不要超過32M。

創建ramdisk目錄，將ramdisk8M.image 掛載到該目錄下，
mkdir ramdisk
mount -o loop ramdisk8M.image ramdisk/

接下來，只需要將_rootfs目錄下的內容全部拷貝到ramdisk下即可
cp -R /home/devel/_rootfs/* ramdisk

注意，這里cp的參數一定是R而非r。

這樣，這個鏡像文件的內容就是_rootfs目錄下的內容了。將其卸載就可
umount ramdisk/

到此，根文件系統鏡像文件ramdisk8M.image 制作完成，將其壓縮
gzip -9 ramdisk8M.image

生成ramdisk8M.image.gz文件，拷貝到SD上就可以了。

busybox下載

usr/bin目錄文件下載

sbin目錄文件下載

lib目錄文件下載