尝试initramfs+ucLibc+busybox

来源：互联网发布：windows 系统编程编辑：程序博客网时间：2024/05/12 12:24

尝试initramfs+ucLibc+busybox

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前言

最近移植成功 onenandrfs 文件系统到 pxa310 平台，测试了一下，发现性能不错。于是开始考虑将其应用到 meamo 文件系统。供应商推荐的方案是根文件系统采用 camfs , 然后以 link方式将某些需要写权限的目录放到 rfs 文件系统里去。但是应用组的大哥说为了软件扩展性，应该将根文件系统做成可写，即直接使用 rfs 作为根文件系统。

考虑到：

1. rfs 文件系统不支持设备文件，我们无法直接从内核 mount 一个 rfs 文件系统

2. 我们从供应商拿到的是没有源代码的 rfs 模块，只能使用模块形式。

我们决定使用initramfs ，在 initramfs 里安装 rfs 模块，然后 switch_root 到 rfs 文件系统。

了解 initramfs

阅读内核文档 Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.txt，获得关于 initramfs 的一些基础知识，得知应该采用 klibc 或者 ucLibc + busybox 作为 initramfs 的内容，大体试了一下 klibc, 发现目前该项目还不够吃成熟（资料比较少，邮件列表居然不能搜索，编译不能自动配置），决定采用 ucLibc + busybox 来组织文件系统。

编译 ucLibc

参考文档 http://blog.chinaunix.net/u1/43093/showart_338407.html编译 ucLibc, 具体过程很简单，这里罗列一下自己的心得：

提示 1

一开始就请选择一个通用目录，比如/opt/buildroot ，Buildroot 在编译过程中生成了一堆绝对路径，编译完了不能移动 buildroot（或者说移动很麻烦）。我第一次编译是在一个较深的目录里进行的，编译完后移动 buildroot 目录，编译 busybox 会出错。

提示 2

buildroot 会自动下载必须的源码到 dl 目录，包括：

-rw-r--r-- 1 zjujoe zjujoe 149622452007-08-29 05:42 binutils-2.18.tar.bz2

-rw-r--r-- 1 zjujoe zjujoe 397077202007-02-14 16:04 gcc-4.1.2.tar.bz2

-rw-r--r-- 1 zjujoe zjujoe 1747068 2007-09-11 23:01 gmp-4.2.2.tar.bz2

-rw-r--r-- 1 zjujoe zjujoe 494507292008-10-09 11:33 linux-2.6.26.6.tar.bz2

-rw-r--r-- 1 zjujoe zjujoe 22444 2007-10-23 11:34 mpfr-2.3.0.patch

-rw-r--r-- 1 zjujoe zjujoe 872947 2007-08-29 18:27 mpfr-2.3.0.tar.bz2

-rw-r--r-- 1 zjujoe zjujoe 2134864 2007-05-06 17:45 uClibc-0.9.29.tar.bz2

100M 左右，如果你的网络不是很快，需要较长的时间，另外，编译 gcc 等也很花时间，所以最好在下班后执行这项活动。第二天早上过来一些已经OK。

提示 3

memuconfig 时，某些配置会导致编译失败，某些则编译成功后再编译出来的busybox 不能正常使用，本人第一次编译就遇到了一个编译出错：

make[4]:Entering directory`/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/bfd/doc'

restore=:&& backupdir=".am$$" && /

rm -rf $backupdir && mkdir$backupdir && /

if(/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18/missing makeinfo--split-size=5000000 --split-size=5000000 --version) >/dev/null 2>&1;then /

for f in bfd.info bfd.info-[0-9]bfd.info-[0-9][0-9] bfd.i[0-9] bfd.i[0-9][0-9]; do /

if test -f $f; then mv $f$backupdir; restore=mv; else :; fi; /

done; /

else :; fi && /

if/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18/missing makeinfo--split-size=5000000 --split-size=5000000 -I /home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18/bfd/doc /

-o bfd.info `test -f 'bfd.texinfo' ||echo '/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18/bfd/doc/'`bfd.texinfo;/

then /

rc=0; /

else /

rc=$?; /

$restore $backupdir/* `echo"./bfd.info" | sed 's|[^/]*$||'`; /

fi; /

rm -rf $backupdir; exit $rc

WARNING:`makeinfo' is missing on your system. You should only need it if

you modified a `.texi' or `.texinfo'file, or any other file

indirectly affecting the aspect of themanual. The spurious

call might also be the consequence ofusing a buggy `make' (AIX,

DU, IRIX). You might want to install the `Texinfo'package or

the `GNU make' package. Grab either from any GNU archive site.

make[4]:*** [bfd.info] Error 1

make[4]:Leaving directory `/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/bfd/doc'

Makinginfo in po

make[4]:Entering directory`/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/bfd/po'

make[4]:Nothing to be done for `info'.

make[4]:Leaving directory `/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/bfd/po'

make[4]:Entering directory`/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/bfd'

make[4]:Nothing to be done for `info-am'.

make[4]:Leaving directory`/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/bfd'

make[3]:*** [info-recursive] Error 1

make[3]:Leaving directory`/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/bfd'

make[2]:*** [all-bfd] Error 2

make[2]:Leaving directory`/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build'

make[1]:*** [all] Error 2

make[1]:Leaving directory`/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build'

make:***[/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18-build/binutils/objdump]Error 2

google 一下，得到一个 workaround:

doc>pwd

/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18/bfd/doc

doc>makeinfo--split-size=5000000 --split-size=5000000 -I `pwd` -o bfd.info `test -f'bfd.texinfo' || echo '/home/zjujoe/buildroot/toolchain_build_arm/binutils-2.18/bfd/doc'`bfd.texinfo

另外，用第一次编译编译出来的 ucLibc 编译出的 busybox, init 会失败：

process'-/bin/sh' (pid 16) exited. Scheduling it for restart.

跟踪一下，发现 setjmp函数调用失败。(后来发现，buildroot 里有跟此相关的编译选项)

提示 4

第二次编译，仍然采用 buildroot-20081019.tar.bz2，但是仔细的 check 了编译选项，然后在下班时开始编译，第二天早上过来，发现居然编译成功，而且(后话)编译出来的 busybox 也没有任何问题。我的config 文件如下（删除了注释行）：

BR2_HAVE_DOT_CONFIG=y

BR2_VERSION="0.10.0-svn"

BR2_arm=y

BR2_iwmmxt=y

BR2_ARM_TYPE="ARM_IWMMXT"

BR2_ARM_EABI=y

BR2_ARCH="arm"

BR2_ENDIAN="LITTLE"

BR2_GCC_TARGET_TUNE="iwmmxt"

BR2_GCC_TARGET_ARCH="iwmmxt"

BR2_GCC_TARGET_ABI="iwmmxt"

BR2_PROJECT="uclibc"

BR2_HOSTNAME="uclibc"

BR2_BANNER="Welcome tothe Erik's uClibc development environment."

BR2_BOARD_NAME="arm"

BR2_BOARD_PATH="target/device/ARM"

BR2_TARGET_ARM=y

BR2_PRIMARY_SITE=""

BR2_WGET="wget--passive-ftp -nd"

BR2_SVN_CO="svnco"

BR2_SVN_UP="svnup"

BR2_GIT="gitclone"

BR2_ZCAT="gzip -d-c"

BR2_BZCAT="bzcat"

BR2_TAR_OPTIONS=""

BR2_DL_DIR="$(BASE_DIR)/dl"

BR2_SOURCEFORGE_MIRROR="easynews"

BR2_KERNEL_MIRROR="http://www.kernel.org/pub/"

BR2_GNU_MIRROR="http://ftp.gnu.org/pub/gnu"

BR2_DEBIAN_MIRROR="http://ftp.debian.org"

BR2_ATMEL_MIRROR="ftp://www.at91.com/pub/buildroot/"

BR2_AT91_PATCH_MIRROR="http://maxim.org.za/AT91RM9200/2.6/"

BR2_STAGING_DIR="$(BUILD_DIR)/staging_dir"

BR2_TOPDIR_PREFIX=""

BR2_TOPDIR_SUFFIX=""

BR2_ROOTFS_PREFIX="rootfs"

BR2_ROOTFS_SUFFIX=""

BR2_GNU_BUILD_SUFFIX="pc-linux-gnu"

BR2_GNU_TARGET_SUFFIX="linux-uclibcgnueabi"

BR2_JLEVEL=1

BR2_RECENT=y

BR2_STRIP_strip=y

BR2_OPTIMIZE_2=y

BR2_UPDATE_CONFIG=y

BR2_TOOLCHAIN_BUILDROOT=y

BR2_TOOLCHAIN_SOURCE=y

BR2_EXT_GCC_VERSION_4_1_2=y

BR2_EXT_GCC_VERSION_4_2_1=y

BR2_EXT_GCC_VERSION_4_2_2=y

BR2_EXT_GCC_VERSION_4_2_3=y

BR2_EXT_BINUTILS_VERSION_2_17=y

BR2_EXT_UCLIBC_VERSION_0_9_29=y

BR2_EXT_UCLIBC_VERSION_0_9_28_3=y

BR2_KERNEL_HEADERS_2_6_26=y

BR2_DEFAULT_KERNEL_HEADERS="2.6.26.6"

BR2_UCLIBC_VERSION_0_9_29=y

BR2_UCLIBC_CONFIG="toolchain/uClibc/uClibc-0.9.29.config"

BR2_PTHREADS_OLD=y

BR2_BINUTILS_VERSION_2_18=y

BR2_BINUTILS_VERSION="2.18"

BR2_EXTRA_BINUTILS_CONFIG_OPTIONS=""

BR2_GCC_VERSION_4_1_2=y

BR2_GCC_VERSION="4.1.2"

BR2_GCC_USE_SJLJ_EXCEPTIONS=y

BR2_EXTRA_GCC_CONFIG_OPTIONS=""

BR2_GCC_SHARED_LIBGCC=y

BR2_SOFT_FLOAT=y

BR2_TARGET_OPTIMIZATION="-Os-pipe"

BR2_CROSS_TOOLCHAIN_TARGET_UTILS=y

BR2_KERNEL_none=y

提示 5

最终得到的文件系统及工具链位于：

文件系统: /opt/buildroot/project_build_arm/uclibc/root

工具链: /opt/buildroot/build_arm/staging_dir/usr/bin

将工具链列表路径加入PATH。

编译 busybox

Buildroot 里自带了 busybox, 但是跟我们目前使用的版本相差较大，所以决定采用 busybox 1.6.1.

Busybox 是嵌入式文件系统里的瑞士军刀，这里就不多介绍了，对我们而言，它是我们所需要的唯一的二进制文件。

修改 Makefile, 使其使用 uClibc 工具链：

CROSS_COMPILE ?= arm-linux-uclibcgnueabi-

然后执行 Makemenuconfig, 注意选择：Ash MountInsmod Echo switch_root

配置文件如下：

CONFIG_HAVE_DOT_CONFIG=y

CONFIG_BUSYBOX_EXEC_PATH="/proc/self/exe"

CONFIG_STATIC=y

CONFIG_NO_DEBUG_LIB=y

CONFIG_INSTALL_NO_USR=y

CONFIG_INSTALL_APPLET_SYMLINKS=y

CONFIG_PREFIX="./_install"

CONFIG_PASSWORD_MINLEN=6

CONFIG_MD5_SIZE_VS_SPEED=1

CONFIG_FEATURE_EDITING_HISTORY=

CONFIG_ECHO=y

CONFIG_MKNOD=y

CONFIG_TEST=y

CONFIG_INSMOD=y

CONFIG_FEATURE_2_6_MODULES=y

CONFIG_MOUNT=y

CONFIG_SWITCH_ROOT=y

CONFIG_FEATURE_LESS_MAXLINES=

CONFIG_FEATURE_SH_IS_ASH=y

CONFIG_ASH=y

CONFIG_FEATURE_IPC_SYSLOG_BUFFER_SIZE=

执行 make install, 最终得到一个静态编译的 busybox。 (我们没有别的可执行二进制文件，也不需要执行外部程序)

制作一个 initramfs 文件系统

目录结构如下：

rootfs_initramfs>tree

|-- bin

| |-- [ -> busybox

| |-- [[ -> busybox

| |-- ash -> busybox

| |-- busybox

| |-- echo -> busybox

| |-- mknod -> busybox

| |-- mount -> busybox

| |-- sh -> busybox

| `-- test -> busybox

|-- dev

| |-- console

| `-- stl4

|-- init

|-- lib

| `-- modules

| `-- 2.6.21

| |-- rfs.ko

| |-- xsr.ko

| `-- xsr_stl.ko

|-- newroot

`-- sbin

|-- insmod -> ../bin/busybox

`-- switch_root -> ../bin/busybox

其中 bin 以及 sbin 从 busybox 的 _install 子目录拷贝而来， dev 下的console 为启动必须的设备文件， stl4 则是我们未来的根分区：

crw------- 1 root root 5, 1 2008-01-01 08:04 console

brw-rw---- 1 root root 138, 4 2008-01-0108:04 stl4

lib/modules/2.6.21/下为 rfs 相关的内核模块：

-rw-r--r-- 1 root root 79073 2008-10-29 17:56 rfs.ko

-rw-r--r-- 1 root root 194280 2008-10-2917:56 xsr.ko

-rw-r--r-- 1 root root 128005 2008-10-2917:56 xsr_stl.ko

newroot 目录用于mount 未来的根文件系统。

/init 脚本为我们启动时执行代码，主要任务就是安装 rfs 模块并切换到新的根，内容如下：

#! /bin/sh

insmod /lib/modules/2.6.21/xsr.ko

insmod /lib/modules/2.6.21/xsr_stl.ko

insmod /lib/modules/2.6.21/rfs.ko

mount -t rfs /dev/stl4 /newroot -ocodepage=cp437

mount -t tmpfs none /newroot/dev

mknod /newroot/dev/console c 5 1

exec switch_root /newroot /sbin/init

编译内核

修改 CMDLINE:

CONFIG_CMDLINE="root=/dev/mtdblock4rootfstype=jffs2 rw console=ttyS2,115200 mem=128M lpj=3112960"

变为：

CONFIG_CMDLINE="console=ttyS2,115200mem=128Mlpj=3112960"

添加 initramfs 相关选项:

ONFIG_BLK_DEV_INITRD=y

CONFIG_INITRAMFS_SOURCE="rootfs_initramfs"

CONFIG_INITRAMFS_ROOT_UID=0

CONFIG_INITRAMFS_ROOT_GID=0

其中CONFIG_INITRAMFS_SOURCE 指向我们前面制作的文件系统。

其它的改动按照自己的环境来。

Make 完内核后我们就得到一个包含一个小文件系统（大概 300K）的内核，它会在启动后去 mount 位于 /dev/stl4 的rfs 根分区。

结语

利用 Initramfs +ucLibc + busybox，我们得到一个微型的文件系统（100k-500k），可以应用到各种嵌入式场景. 比如升级系统，关机充电系统，等等。或者作为启动部分（如我们上面这个情景）。

利用 ucLibc +busybox, 我们可以得到一个较小的文件系统 (500k – 5M), 加上嵌入式 GUI, 比如 MiniGUI，我们可以做一些简单的 GUI 应用。

再大些的系统由于本身比较复杂，可能会用到 ucLibc 不支持的特性，就不能也不该使用 ucLibc 了。比如 Qtopia/Meamo。