使用BusyBox制作linux根文件系统（CramFS+mdev）

操作系统：Ubuntu9.04

内核版本：linux-2.6.24.7  

开发板：博创arm2410s    

交叉编译工具：arm-linux-gcc-4.1.1 

BusyBox：busybox-1.11.1      

CramFS：CramFS-1.1

注意：由于要制作的根文件系统使用了mdev(BusyBox简化版的udev），因此，需要内 核支持sysfs、procfs和ramfs（tmpfs）文件系统以及hotplug（uevent）事件机制。

浅蓝色为命令，橘红色为 代码和脚步
1、准备根文件系统
使用shell脚本create_rootfs.sh，建立根文件系统的目录框架
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ vi create_rootfs.sh

create_rootfs.sh 内容如下：
#!/bin/sh
echo '------Create rootfs directons......'
mkdir rootfs
cd rootfs
echo '--------Create root,dev......'
mkdir root dev etc bin sbin mnt sys proc lib home tmp var usr
mkdir usr/sbin usr/bin usr/lib usr/modules
mkdir mnt/usb mnt/nfs mnt/etc mnt/etc/init.d
mkdir lib/modules
chmod 1777 tmp
cd ..
echo '-------make direction done---------'

为 create_rootfs.sh添加执行权限
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ chmod a+x create_rootfs.sh
执行create_rootfs.sh，建立根文件系统的目录框架
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ ./create_rootfs.sh
lingd@ubuntu:~/arm2410s$ cd rootfs
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ ls
bin  dev  etc  home  lib  mnt  proc  root  sbin  sys  tmp  usr  var


2、创建设备 文件
mdev 是通过 init 进程来启动的，在使用 mdev 构造 /dev 目录之前，init 至少要用到设备文件/dev/console、 /dev/null ，所以需要事先建立这两个设备文件:
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ cd dev
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ sudo mknod -m 660 console c 204 64
[sudo] password for lingd:
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ sudo mknod -m 660 null c 1 3
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ ls -l
total 0
crw-rw---- 1 root root 5, 1 2010-04-02 15:49 console
crw-rw---- 1 root root 1, 3 2010-04-02 15:50 null

注意：本来console的主次设备号应为5和1.但是因为init在执行完/etc/init.d/rcS脚本后，就 会在一个控制台上，按照inittab的指示开一个shell（或者是开getty+login，这样用户就会看到提示输入用户名的提示符）。在mdev -s未执行之前，/dev目录下只有我们创建的/dev/null和/dev/console，也就是说，没有控制台可供init用来按照inittab 的指示开一个shell。而在s3c24xx 系列芯片的串口驱动里面用了s3c2410_serial做为设备名（在内核源码的“drivers/serial/s3c2410.c”文件的949 行），因此，启动时可用s3c2410_serial0、s3c2410_serial1或s3c2410_serial2作为init用来按照 inittab的指示开一个shell的控制台，这里我用了串口0，即s3c2410_serial0（主次设备号为204和64）作为控制台。这里直接 将console当s3c2410_serial0，所以console的主次设备号才会为204和64。

3、准备一些配置文件和系统启动时所需的文件
3.1、mdev配置文件mdev.conf
mdev 会在/etc目录下找mdev的配置文件: mdev.conf. 如果该文件不存在，那么在执行mdev –s这个命令时，会提示找不到mdev.conf。我们不需要mdev规则，所以只是touch生成一个空文件就OK了。当然也可以根据mdev的规则来 编写mdev.conf。我把所有配置文件都是在/mnt/etc下，而不是/etc，后面解释这么做的原因。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/dev$ cd ../mnt/etc
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ touch mdev.conf
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ ls
init.d  mdev.conf

3.2、linuxrc
linuxrc 位于根文件系统的顶层目录/，这里为rootfs。/Linuxrc 执行init 进程初始化文件。主要工作是把已安装根文件系统中的/etc 安装为ramfs，并拷贝/mnt/etc/目录下所有文件到/etc，这里存放系统启动后的许多特殊文件；接着Linuxrc 重新构建文件分配表inittab；之后执行系统初始化进程/sbin/init。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ cd ../..
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ vi linuxrc
linuxrc 内容如下：
#!/bin/sh
echo 'Processing /linuxrc'

echo 'mount /etc as ramfs'
/bin/mount -n -t ramfs ramfs /etc      
/bin/cp -a /mnt/etc/* /etc

echo 're-create the /etc/mtab entries'
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/bon/3 /
/bin/mount -f -t ramfs ramfs /etc

echo 'start init'
exec /sbin/init


lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ ls
bin  dev  etc  home  lib  linuxrc  mnt  proc  root  sbin  sys  tmp  usr  var

Linuxrc 脚本分析
/bin/mount -n -t ramfs ramfs /etc
这句话的作用加载一个ramfs作为/etc目录。这样 /etc就是一个可写目录。
从这个脚本可知，你的根文件系统是一个cramfs（只读文件系统），而/etc作为系统运行配置文件的存放地点，可 能会写一些运行状态在这里，linuxrc第一件事情就是将一个ramfs mount到/etc只读目录中，使得/etc/目录可写，指定参数 -n的目的是告诉mount不要写/etc/mtab, 这个文件存放当前系统已挂载（mount）的文件系统清单。因为现在/etc/目录还是只读，所以这次mount不要写这个文件，否则会失败。而且 mount上后，原/etc会覆盖掉（原/etc下的文件都不见了，umount后会重新出现），所以我们把配置文件都保存在/mnt /etc，mount上ramfs到/etc后，再把配置文件拷贝到/etc。而不是直接将配置文件保存在/etc/下

 /bin/cp -a /mnt/etc/* /etc
/etc成为可写目录后，将所有/mnt/etc中的配置文件拷贝到/etc/中，这说明ramfs可能 是一个空的ramfs，没有配置文件，或者配置文件比较老。同时也说明这个系统是一个只读系统，每次系统运行中写入的配置不会保留。
将以前 mount的那些信息重新写到/etc/mtab中，命令就是下面这些。
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/bon/3 /
/bin/mount -f -t ramfs ramfs /etc
这些命令只是将这 些mount信息写到/etc/mtab中，不会实际去mount这些block device，说明你的根文件系统依然是以前的那个/dev/bon/3
exec /sbin/init
执行根文件系统中的init执行 程序，使其成为1号进程。shell正式运行。

3.3、rcS
rcS 文件位于/etc/init.d,是busybox版init第一个运行的脚步（常见的init还有Sys V init版，其第一个执行的脚步是/etc/rc.d/rc.sysinit)。/mnt/etc/init.d/rcS 完成各个文件系统的 mount，再执行/mnt/etc/rc.local；通过rcS 可以调用 ifconfig 程序配置网络。rcS 执行完了以后，init 就会在一个 console 上，按照 inittab 的指示开一个 shell，或者是开 getty + login，这样用户就会看到提示输入用户名的提示符。/etc/init.d/rcS文件内容如下：
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ cd mnt/etc/init.d
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc/init.d$ vi rcS
/etc/init.d/rcS内容如下：
#!/bin/sh
echo 'Processing /etc/init.d/rcS'

echo 'mount -a'
mount -a #mount上fstab文件中所有文件系统
exec /etc/rc.local


3.4、/etc/rc.local
/etc/rc.local是被init.d/rcS 文件调用执行的特殊文件，与Linux 系统硬件平台相关，如安装核心模块、进行网络配置、运行应用程序、启动图形界面等。内容如下：
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc/init.d$ cd ..
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ vi rc.local
/etc/rc.local内容如下：
#!/bin/sh
echo 'Processing /etc/rc.local'

echo 'get hostname'
/bin/hostname -F /etc/hostname

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

echo 'ifconfig eth0 192.168.1.21'
ifconfig eth0 192.168.1.21

echo '**************************************************'
echo '*                                                *'
echo '*        lingd  rootfs for linux 2.6.24.7        *'
echo '*                                                *'
echo '*          arm-linux-gcc version 4.1.1           *'
echo '*                                                *'
echo '*                 2010-03-30                     *'
echo '*                                                *'
echo '**************************************************'


lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ ls
init.d  rc.local

在rc.local使用了'/bin/hostname -F /etc/hostname'来设置主机名(设置主机名主要是为了后面设置命令提示符PS1)。这条命令需要了一个主机名配置文件/etc /hostname，其内容如下：

arm2410s

3.5、/etc/profile
rc.local 首先执行该文件配置应用程序需要的环境变量等。
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ vi profile
/etc/profile内容如下：

#/etc/profile
echo 'Processing /etc/profile'
echo 'set user path'
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin

echo 'set search library path'
LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib

echo 'set PS1'
HOSTNAME=`/bin/hostname`
PS1='u@h:w$ ' ＃设置命令提示符为ubuntu风格
export PATH LD_LIBRARY_PATH HOSTNAME PS1


lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ ls
init.d  profile  rc.local

改变这四个文件的权限
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ cd ../..
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ chmod 775 linuxrc mnt/etc/init.d/rcS mnt/etc/rc.local mnt/etc/profile

3.6、/etc/inittab
内核引导完成后，内核会启动初始化进程init（用户级进程）来进行 系统的各项配置。init是系统第一个进程，它是系统上运行的所有其他进程的父进程，他会观察其子进程，并在需要时启动、停止、重启它们。init主要是 用来完成系统的各项配置。init从/etc/inittab获取所有信息。想了解BusyBox init及其inittab基本原理的，可以看这篇文章http://blog.chinaunix.net/u3/109117/showart_2208026.html。lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs$ cd mnt/etc
lingd@ubuntu:~/arm2410s/rootfs/mnt/etc$ vi inittab
/etc /inittab内容如下：
#/etc/inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS
console::askfirst:-/bin/sh    

::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r

'console::askfirst:-/bin/sh'中 的-表示的是让busybox开启一个登录(login)shell,login shell在执行前都会读取配置文件/etc/profile和.profile。由BusyBox源码的shell/ash.c文件可知 这一点：

int ash_main(int argc ATTRIBUTE_UNUSED, char **argv)

{

    …………

    if (argv[0] && argv[0][0] == '-')
        isloginsh = 1;
    if (isloginsh) {
        state = 1;
        read_profile('/etc/profile');
state1:
        state = 2;
        read_profile('.profile');

    …………

}

因为我们在/etc/profile对PATH、LD_LIBRARY_PATH、 HOSTNAME、PS1等环境变量进行了修改,所以BusyBox开启的必须是一个login shell（这样可以保证/profile的内容对开发板上所有shell都是有效的）；否则/etc/profile定义的内容将不会执行。
做 个小实验(以这次做好的根文件系统为基础)：

Please press Enter to activate this console.         #启动开发板，引导linux内核并进行各系统配置后，执行到这里。按下回车键，显示以下内 容：                            
starting pid 797, tty '/dev/console': '-/bin/sh '    #在控制台/dev/console上开启一个login shell                            
Processing /etc/profile                              #执行/etc/profile配置文 件                            
set user path                                                                    
set search library path                                                          
set PS1