基于S3C2440的嵌入式Linux根文件系統構建

　　嵌入式Linux早已成為IT界家喻戶曉的一個名字，使用Linux進行嵌入式產品開發有一個很大的優勢，就是開發資源豐富，且成本低廉，嵌入式Linux操作系統越來越受到重視，其應用也越來越廣泛。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，內核在啟動期間進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單、方便，而且設置靈活。

　　1 根文件

　　Linux要在一個分區上存放系統啟動所必需的文件，如內核映像文件、內核啟動后運行的第一個程序、給用戶提供操作界面的Shell程序、應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，它們存放在一個分區中。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程，可通過直接拷貝宿主機上交叉編譯器處的文件來制作根文件系統，但是這種方法制作的根文件系統一般過于龐大。也可通過一些工具如busybox來制作根文件系統，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簡介

　　busybox常被很形象地稱為嵌入式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足夠。busybox在設計上充分考慮硬件資源受限的特殊工作環境，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”的方式集中到一個可執行文件中，在實際應用過程中通過不同的符號鏈接來確定到底要執行哪個操作。例如最終生成的可執行文件為busybox，當為它建立一個符號鏈接ls的時候，就可以通過執行這個新命令實現列目錄的功能。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說，最合適不過了。

　　3 busybox的編譯和安裝

　　3.1 開發環境

　　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微控制器的開發板，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。進入busybox-1.13.O目錄后執行“make menuconfig”命令可進入配置界面。其配置界面如圖1所示。

　　在構造根文件系統時使用動態鏈接的busybox，構造根文件時需要在/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

　　開發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，它們依賴于系統中所擁有的應用程序，依賴于這些程序是否需要配置文件。

　　4.1.1 創建etc/inittab文件

　　init進程根據/etc/inittab文件來創建其他子進程，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shell等。

　　參考busybox源碼下面的“examples/inittab”文件，創建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 創建etc/init.d/rcS文件

　　rcS文件是一個腳本文件，借助啟動腳本可以設置各種程序開機后自動運行，也可進行其他系統設置，這有點類似于Windows系統中的Autobat自動批處理文件。創建的文件內容如下(實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，應用程序讀取這個文件，然后根據其內容進行自動掛載的工作。創建的代碼如下：

　　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;3)type：文件系統類型;4)opt-ions：掛接參數，以逗號隔開;5)dump和fsck order：用來決定控制dump、fsck程序的行為。

　　4.2 用戶和組文件的創建

　　需要在etc目錄下增加passwd和group兩個文件。首先增加passwd文件，passwd一共由7個字段組成，6個冒號將其隔開。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的內容為root：x：0：0：root：/root：/bin/sh

　　增加group文件，group共由4個字段組成，3個冒號將其隔開。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是一個基于用戶空間的設備管理系統。在內核啟動時并不能自動創建設備節點，固需手動創建console和null兩個啟動過程必須的設備節點。將采用busybox中內置的mdev，一個簡化的udev版本。

　　#mknod dev/console C 5 1

　　#mknod dev/null C 1 3

　　如果不創建這兩個設備文件，在文件系統啟動時會出現錯誤信息，不能初始化控制臺。

　　4.4 安裝glibc庫

　　在開發板上需要加載器和動態庫，執行如下幾個命令：

　　$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，就是將一個目錄下的所有內容按照一定的格式存放到一個文件中，這個文件可以直接燒寫到存儲設備上去。

　　在yaffs源碼中有個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下有兩個文件夾：yaffs和yaffs2，進入yaffs2/utils目錄，此目錄下有3個文件。在加入兩個文件：nand-ecc.c和yaffs_packed-tagsl.c，具體文件這里不列出，源碼可參見文獻。

　　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，整個根文件系統就制作完成，最后可以通過上面制作的pyaffs2.img.gz啟動整個系統。

　　6 下載映像文件并執行

　　以下命令為通過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微處理器的開發板)。

　　#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/*啟動目標板Linux*/

　　目標板的嵌入式Linux系統啟動后在超級終端中顯示的結果如圖3所示。可見用busybox制作的根文件系統已經正常啟動。

　　7 結束語

　　對用busybox制作嵌入式Linux根文件系統的方法進行歸納和總結，給出制作嵌入式Linux根文件系統的一般方法，適用于ARM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整體把握和認識，以降低進入ARM嵌入式開發應用領域的門檻，提供的方法組建的文件系統非常簡單且配置靈活。

linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）