定制适用于ARM平台的Ubuntu rootfs（根文件系统）

文章来源：http://www.th7.cn/system/lin/201606/169260.shtml

0 背景

有一个很厉害的师兄针对我们实验室的需求设计了一块控制板，以beaglebone为基础，由于更改了一些底层的硬件，所以重新定制编译的内核，并预先烧写到了板子的flash中。现在需要安装ubuntu的文件系统，以使用ROS的相关功能函数库。前一段时间我在beaglebone官网下载了其提供的预编译好的根文件系统，修改挂载设置fstab文件后顺利启动，但是不能支持图形界面，不知是内核支持的原因还是文件系统的原因。前面琢磨了如何编译适用于ARM架构的内核（编译适用于ARM的linux内核并进行QEMU仿真），为了今后在需要时按自己的意愿修改文件系统，最近两天一直在研究如何定制自己的根文件系统，参考了几篇经验帖，结合自己的实践，特记录于此。

图1 Ubuntu rootfs定制流程

1 获得ubuntu基本裸系统

1.1 利用debootstrap工具

参考ubuntu提供的网站https://wiki.ubuntu.com/ARM/RootfsFromScratch/QemuDebootstrap

由于我要跨平台运行，所以不能简单地进行本机编译，在网上查询专门有一个模拟不同机器架构的软件qemu，而在ubuntu中对其支持良好。所以首先在PC主机ubuntu系统中安装qemu模拟器：

sudo apt-get install qemu-user-static

然后就可以利用下面的命令获得一个基本的ubuntu裸文件系统：

sudoqemu-debootstrap --arch armhf --variant=minbase --verbose trusty /mnt/rootfs/

生成的minbase文件系统大小为123M。

manqemu-debootstrap可以看到其原理：

The  qemu-debootstrap  wrapper calls  debootstrap(8)  making use  of  the --foreign  and  --second-stage  options, and copies the appropriate qemu-user-static(1) binary into place inorder to install cross-architecture chroots. In order for it  to work  seamlessly,  the binfmt-support package must be installed.

也就是qemu-debootstrap调用debootstrap函数，并且把qemu-user-static的二进制文件qemu-arm-static复制到目标目录中以用于跨平台编译。qemu-debootstrap的参数选项和debootstrap相同，具体的可以查看debootstrap的用法。

1.2 从ubuntu官网下载

我们也可以从ubuntu官方网站下载其提供的最小裸文件系统。

mkdir~/ubuntu-rootfs

cd ubuntu-rootfs

# 下载Ubuntu Core rootfs

wget http://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-core/releases/14.04.1/release/ubuntu-core-14.04-core-armhf.tar.gz

解压Ubuntu Core rootfs tar包，注意一定要用sudo

sudo tar -xpfubuntu-core-14.04-core-armhf.tar.gz

# 退回到上一级目录

cd ..

由于我们要chroot，所以需要能够在chroot环境执行armhf版本的binary，所以我们要接触linux的binfmt机制和qemu static解释器

sudo apt-getinstall qemu-user-static

sudo cp/usr/bin/qemu-arm-static ubuntu-rootfs /usr/bin/

先将本机的dns配置复制到目标rootfs，后面联网时会用到

sudo cp -b/etc/resolv.conf ~/ubuntu-rootfs/etc/resolv.conf

2 挂载相关文件系统并chroot

挂载proc, sys, dev, dev/pts等文件系统，我们可以编写一个bash脚本ch-mount.sh来完成挂载和后面的卸载操作，下载ch-mount.sh至当前目录，执行如下操作：

sudo bashch-mount.sh -m ubuntu-rootfs/

ch-mount.sh的内容

#!/bin/bashfunction mnt() {    echo "MOUNTING"    sudo mount -t proc /proc ${2}proc    sudo mount -t sysfs /sys ${2}sys    sudo mount -o bind /dev ${2}dev    sudo mount -o bind /dev/pts ${2}dev/pts            sudo chroot ${2}}function umnt(){    echo "UNMOUNTING"    sudo umount ${2}proc    sudo umount ${2}sys    sudo umount ${2}dev/pts    sudo umount ${2}dev}if ["$1" == "-m" ] && [ -n "$2" ] ;then    mnt $1 $2elif ["$1" == "-u" ] && [ -n "$2" ];then    umnt $1 $2else    echo ""    echo "Either 1'st, 2'nd or bothparameters were missing"    echo ""    echo "1'st parameter can be one ofthese: -m(mount) OR -u(umount)"    echo "2'nd parameter is the full pathof rootfs directory(with trailing '/')"    echo ""    echo "For example: ch-mount -m/media/sdcard/"    echo ""    echo 1st parameter : ${1}    echo 2nd parameter : ${2}fi

3 配置网络服务

一旦进入了chroot的环境，我们需要修改/etc/apt/sources.list的内容。去掉除以deb-src开头的所有库的注释，这里可能需要用到vim编辑器，所以最好是在chroot之前就在主机目录下把ubuntu-rootfs//etc/apt/sources.list的内容修改好，因为一旦chroot后，裸根文件系统很可能没有安装vim编辑器。网络的dns我们在第一步中已经复制过来了。

4 安装所需软件包

apt-get update

首先更新资源列表，然后安装必备的软件包，根据自己的需求：

#language-pack-en-base   英文翻译的mo文件

# sudo                    sudo命令

# ssh                     ssh的client和server

# net-tools               ifconfig，netstat，route，arp等

# ethtool                 ethtool命令，显示、修改以太网设置

#wireless-tools          iwconfig等，显示、修改无线设置

# ifupdown                ifup，ifdown等工具

#network-manager         Network Manager服务和框架，高级网络管理

# iputils-ping            ping和ping6

# rsyslog                 系统log服务

#bash-completion         bash命令行补全

# htop                    htop工具，交互式进程查看器

apt-get install/  language-pack-en-base /  sudo /  ssh /  net-tools /  ethtool /  wireless-tools /  ifupdown /  network-manager /  iputils-ping /  rsyslog /  bash-completion /  htop /  --no-install-recommends

5 设置用户相关

adduser Ubuntu，然后根据提示设置密码。

设置主机名称：

echo"ubuntu-arm">/etc/hostname

设置本机入口ip：

echo"127.0.0.1 localhost">>/etc/hosts

echo"127.0.1.1 ubuntu-arm">>/etc/hosts

允许自动更新dns：

dpkg-reconfigureresolvconf

设置时区：

dpkg-reconfiguretzdata

6 配置串口调试服务

在用debootstrap制作的rootfs里，是不包含有串口登陆tty的。需要添加一个/etc/init/ttyS0.conf文件才能从串口登陆。否则你会在串口看见KERNL的输出信息，但就是等不到登陆提示。

cp tty1.confttyS0.conf

vi ttyS0.conf，修改其内容如下：

start on stoppedrc or RUNLEVEL=[12345]

stop on runlevel[!12345]

respawn

exec /sbin/getty-L 115200 ttyS0 vt102

由于最后要利用SD卡在板子上启动，需要修改/etc/fstab 的内容，以便根文件系统能够正确地挂载，否则不能正确挂载根文件系统将导致系统无法启动。由于在内核中设置的根文件系统的挂载目录是SD卡的第五分区，于是如下设置：

/dev/mmcblk0p5   /          ext4   rw,noatime                0   0

/dev/mmcblk0p1   /boot/uboot vfat   rw,user,umask=000         0  0

然后exit退出chroot，执行sudo bash ch-mount.sh -m ubuntu-rootfs/卸载相关文件系统即可。

我利用debootstrap工具完成的根文件系统包的大小为：

sudo du -s -h rootfs

288M    rootfs

而利用ubuntu官方网站提供的裸系统制作的根文件系统包的大小为：

sudo du -s -hubuntu-core-rootfs

276M    ubuntu-core-rootfs

为什么我自己做的会稍微大一点儿呢？我什么也没有多加啊，都是按照最简化来的。

 

参考文献：

[1] https://wiki.ubuntu.com/ARM/RootfsFromScratch/QemuDebootstrap

[2] http://gnu-linux.org/building-ubuntu-rootfs-for-arm.html

[3] http://blog.csdn.net/wjs1033/article/details/44559035

[4] https://uframer.gitbooks.io/beaglebone-black-notes/content/building_ubuntu_rootfs_for_arm.html