基于S3C2440的嵌入式Linux根文件系统构建

彭 浩，龚 杰，秦建敏

（太原理工大学 山西 太原 030024）

嵌入式Linux早已成为IT界家喻户晓的一个名字，使用Linux进行嵌入式产品开发有一个很大的优势，就是开发资源丰富，且成本低廉，嵌入式Linux操作系统越来越受到重视，其应用也越来越广泛。而文件系统作为操作系统的重要组成部分，用于控制对数据文件及设备的存取，提供对文件和目录的分层组织形式，数据缓冲以及对文件存取权限的控制。根文件系统一直是Linux系统不可或缺的组件，在嵌入式Linux中，内核在启动期间进行的最后操作之一就是安装根文件系统。Busybox是构建嵌入式Linux根文件系统的软件，用它制作根文件系统简单、方便，而且设置灵活。

1 根文件

Linux要在一个分区上存放系统启动所必需的文件，如内核映像文件、内核启动后运行的第一个程序、给用户提供操作界面的Shell程序、应用程序所依赖的库等，这些必需、基本的文件合称为根文件系统，它们存放在一个分区中[1]。

根文件系统一般包括：1）基本的文件系统结构，包含一些必须的目录， 比如：/dev，/proc，/bin，/etc，/lib，/usr，/tmp；2）基本程序运行所需的库函数，如：Glibc/uC-libc；3）基本的系统配置文件，如：rc，inittab等脚本文件；4）必要的设备支持文件， 如：/dev/hd*，/dev/tty，/dev/fd0；5） 基本的应用程序，如：sh，ls，cp，mv等。

根文件系统的制作就是生成包含上述各种文件的文件系统的过程，可通过直接拷贝宿主机上交叉编译器处的文件来制作根文件系统，但是这种方法制作的根文件系统一般过于庞大[2]。也可通过一些工具如busybox来制作根文件系统，用busybox制作的根文件系统可以做到短小精悍并且运行效率较高。

2 busybox简介

busybox常被很形象地称为嵌入式Linux系统中的“瑞士军刀”，因为它将许多常用的UNIX命令和工具结合到了一个单独的可执行程序中。虽然与相应的GNU工具比较，busybox所提供的功能和参数略少，但在比较小的系统或者嵌入式系统中已经足够[3]。busybox在设计上充分考虑硬件资源受限的特殊工作环境，它采用一种很巧妙的方法减少自己的体积；所有命令都通过“插件”的方式集中到一个可执行文件中，在实际应用过程中通过不同的符号链接来确定到底要执行哪个操作。例如最终生成的可执行文件为busybox，当为它建立一个符号链接ls的时候，就可以通过执行这个新命令实现列目录的功能。采用单一执行文件的方式可以最大限度地共享程序代码，甚至连文件头、内存中的程序控制块等其他操作系统资源都可共享，这对于资源比较紧张的系统来说，最合适不过了。

3 busybox的编译和安装

3.1 开发环境

基于S3C2440 ARM920T的硬件平台，该系统的硬件平台上主要使用三星S3C2440，外围还包括 64 M SDRAM和64 M NAND Flash，2 M NOR Flash，系统采用宿主机加目标板的模式，宿主机是PC机，其操作系统是RedHat linux，目标板是基于S3C2440微控制器的开发板，系统采用的内核是嵌入式 Linux2.6.29，Boot loader是 u-boot。

3.2 配置busybox

从网上下载busybox-1.13.0.tar后，使用tar xvzf busybox-1.13.0.tar命令获得busybox-1.13.0目录，里面即是所有的源码。进入busybox-1.13.0目录后执行“make menuconfig”命令可进入配置界面。其配置界面如图1所示。

图1 busybox1.13.0配置界面

在构造根文件系统时使用动态链接的busybox，构造根文件时需要在/lib目录下面放置glibc库文件。在busybox的配置过程中大多是选择或者去除各种命令，这里不详细叙述。

3.3 编译安装busybox

在编译之前，首先需要修改busybox根目录下的Makefile，使用交叉编译器。

将189行的ARCH?=$（SUBARCH）修改为ARCH?=arm，164行的CROSS_COMPILE?= 修改为 CROSS_COMPILE?=arm-linux-修改后执行make命令编译busybox。然后安装busybox，将 busybox安装/home/work/rootby目录下，在安装之前需要在pc机上执行“mkdir/home/work/rootby”命令建立rootby目录，然后执行 “make CONFIG_PREFIX=/home/work/rootby install”命令完成安装。安装完成后生成如图2所示文件、目录。

图2 busybox安装后生成的文件、目录

4 构建根文件

开发板的根文件系统在主机上的目录为/home/work/rootby。 在此目录下使用 mkdir 命令建立 dev，etc，home，lib，mnt，proc，root，sys，tmp 目录。

4.1 创建etc目录下的文件

在/home/work/rootby/etc目录下存放各种配置文件。这些文件都是可选的，它们依赖于系统中所拥有的应用程序，依赖于这些程序是否需要配置文件[4]。

4.1.1 创建etc/inittab文件

init进程根据/etc/inittab文件来创建其他子进程，比如调用脚本文件配置ip地址、挂接其他文件系统，最后启动shell等。

参考 busybox源码下面的“examples/inittab”文件，创建inittab代码如下：

在busybox的参考文件中控制台是ttySAC0，而在s3c24xx系列器件的串口驱动里采用s3c2410_serialx做为设备名，使用串口0作为控制台，这里使用s3c2410_serial0作为控制台。

4.1.2 创建etc/init.d/rcS文件

rcS文件是一个脚本文件，借助启动脚本可以设置各种程序开机后自动运行，也可进行其他系统设置，这有点类似于Windows系统中的Autobat自动批处理文件[5]。创建的文件内容如下（实际内容可能与此不完全一致）：

注意最后还要改变它的属性使它能够执行，执行chmod+x etc/init.d/rcS命令。

4.1.3 创建etc/fstab文件

fstab文件描述系统中各种文件系统的信息，应用程序读取这个文件，然后根据其内容进行自动挂载的工作。创建的代码如下：

文件中各字段的意义如下：1）device：要挂接的设备，如/dev/mtdblock1；2）mount-point：挂接点；3）type：文件系统类型；4）options：挂接参数，以逗号隔开；5）dump 和 fsck order：用来决定控制dump、fsck程序的行为。

4.2 用户和组文件的创建

需要在etc目录下增加passwd和group两个文件。首先增加passwd文件，passwd一共由7个字段组成，6个冒号将其隔开。其含义分别为：1）用户名；2）是否有加密口令，x表示有，不填表示无，采用 MD5、DES 加密；3）用户 ID ；4）组 ID；5）注释字段；6）登录目录；7）所使用的 shell程序。

增加group文件，group共由4个字段组成，3个冒号将其隔开。含义分别为：1）组名；2）是否有加密口令，同passwd；3）组 ID；4） 指向各用户名指针的数组。

/home/work/rootby/etc/group内容如下：

4.3 构建dev目录

从Linux-2.6.18开始，负责旧版本的设备管理系统devfs已被废除，但新版本的udev是一个基于用户空间的设备管理系统。在内核启动时并不能自动创建设备节点，固需手动创建console和null两个启动过程必须的设备节点。将采用busybox中内置的mdev，一个简化的udev版本。

如果不创建这两个设备文件，在文件系统启动时会出现错误信息，不能初始化控制台。

4.4 安装glibc库

在开发板上需要加载器和动态库，执行如下几个命令：

5 制作yaffs2文件系统映像文件

所谓制作文件系统映像文件，就是将一个目录下的所有内容按照一定的格式存放到一个文件中，这个文件可以直接烧写到存储设备上去。

在yaffs源码中有个utils目录，里面有mkyaffsimage和mkyaffs2image的源代码，前者可制作yaffs映像文件，后者制作yaffs2映像文件，将下载的yaffs2解压出来在目录/Development下有两个文件夹[6]：yaffs和yaffs2，进入yaffs2/utils目录，此目录下有3个文件。在加入两个文件：nand-ecc.c和yaffs_packedtags1.c，具体文件这里不列出，源码可参见文献[7]。

修改Makefile文件：

加入MKYAFFSSOURCES=mkyaffsimage.c yaffs_packedtags1.c nand-ecc.c因为yaffs_packedtags1.c和nand-ecc.c是加上去的。然后执行make命令后生成mkyaffs2image工具，复制此工具到PC机usr/local/bin目录下，利用makyaffs2image工具，执行#mkyaffsimage2 rootby/pyaffs2.img命令可生成文件系统映像文件。执行#gzip-9 pyaffs2.img最终生成嵌入式Linux根文件系统的映像文件为pyaffs2.img.gz。至此，整个根文件系统就制作完成，最后可以通过上面制作的pyaffs2.img.gz启动整个系统。

6 下载映像文件并执行

以下命令为通过Windows的超级终端工具下载Linux内核映像和根文件系统映像到目标板（基于S3C2440微处理器的开发板）。

目标板的嵌入式Linux系统启动后在超级终端中显示的结果如图3所示。 可见用busybox制作的根文件系统已经正常启动。

图3 根文件系统移植后运行结果

7 结束语

对用busybox制作嵌入式Linux根文件系统的方法进行归纳和总结，给出制作嵌入式Linux根文件系统的一般方法，适用于ARM架构处理器的嵌入式系统。利用此方法制作的文件系统可在S3C2440上成功运行，意在给嵌入式系统平台的搭建有个整体把握和认识，以降低进入ARM嵌入式开发应用领域的门槛，提供的方法组建的文件系统非常简单且配置灵活。

[1]韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2008：68-70.

[2]邵长彬，李洪亮.用Busybox制作嵌入式Linux根文件系统[J].微计算机信息，2007，23（10-2）：48-50.

[3]陈峰，李滨滔，戈志华.基于S3C2410的嵌入式Linux系统构建[J].现代电子技术，2007，（24）：55-57.

[4]冯世奎，刘王勺.Linux嵌入式系统根文件系统的选择与制作[J].成都信息工程学院学报，2006，21（4）：508-512.

[5]广州友善之臂计算机科技有限公司.MINI2440用户手册[EB/OL].（2009-08-17）[2009-12-20].http://arm9.net/download.asp.

[6]龙亚春，黄璞，吴胜.超大容量NAND Flash文件系统-YAFFS2在Linux下的实现 [J].北京电子科技学院学报，2007，15（2）：81-84.

[7]小龙.利用busybox做 yaffs根文件系统[EB/OL].（2009-01-22）[2009-12-20].http://blog.mcuol.com/User/longren/Article/9633_1.htm.