跟文件系统（二）busybox构建跟文件系统

rootfs有两种格式：nfs方式启动的文件夹形式的rootfs和用来烧录的镜像形式的rootfs。

一、busybox移植

1、busybox下载

busybox是一个开源项目，源代码可以网上下载。官网：https://busybox.net/downloads/，有多个版本。

下载完毕后，在linux下解压。得到以下的一些目录和文件。

2、修改Makefile

修改ARCH=arm ， 表示架构是ARM

修改CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- ， 表示使用的编译器

3、使用make menuconfig进行配置

busybox setting->build options，将下面开关打开，表示将busybox以静态方式进行编译。

busybox setting->busybox library tuning下的下面两个开关打开。第一个是选择vi风格的命令行。

linux module utilities下的simplified modutils给取消掉，然后将多出来的选项，全部选择。

Linux system utilities下的以下选择都选上。

4、make进行busybox的编译

配置完毕后，使用make命令进行编译。

编译的时候会报错。

sync.c:(.text.sync_main+0x78): undefined reference to `syncfs' collect2: ld returned 1 exit status

这种报错的原因，可能是使用的编译器会当初编译这代码的编译器版本不一致。

有两种方式解决：一种是看源代码，去解决。这个就比较难了。

还有一种比较简单，直接绕过这个错误，不编译这个文件。

使用find命令，查找这个文件，是在哪一个目录下。可以看到，文件是在coreutils目录下。

然后去看该目录下的Kbuild文件。找到对应的CONFIG名字。是CONFIG_SYNC。

然后打开busybox目录下的.config文件。然后将对应行注释掉即可。

重新编译，没有报错。如果还有错的话，可以参考上述的方法解决。

编译完成后，在busybox目录下，会生成busybox目录。

5、make install安装

执行make install进行安装。其实就是执行busybox顶层目录下的一个目标install。但是要指定安装目录。如果不指定的话，那么就会安装在当前目录下的_install目录下。

在该目录下，有多个目录。对于linuxrc，是指向bin目录下busybox。

进入到bin目录，查看命令。可以看到这个目录下有很多个命令，但是每个命令都是指向busybox。

可以通过参数指定安装在指定目录下，通过CONFIG_PREFIX参数来指定安装目录。

make install CONFIG_PREFIX=/root/rootfs install

然后在该目录下，就会有生成的文件。

以上，就是使用busybox生成的根文件系统的目录。

make install在所有的linux下的都是安装软件。在linux系统中，可以选择使用源代码方式安装。安装的命令就是make install。make install的目的就是将编译生成的可执行程序以及依赖的库文件、配置文件、头文件安装到当前系统中特定或指定的目录下。

二、linux kernel挂载根文件系统

用linux kernel挂载busybox生成的根文件系统。此时设置开发板的bootarg，指向这个nfs文件，那么开发板的linux启动的时候，就会挂载这个nfs根文件系统。并且有了linuxrc，所以能够挂载成功，并成功执行linuxrc程序（也就是busybox）。

bootargs=root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.141:/root/rootfs/ ip=192.168.1.88:192.168.1.141:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off init=/linuxrc console=ttySAC2,115200

启动开发板，挂载根文件成功。但是会打印can't信息。因为找不到/etc/init.d/rcS和/dev/tty2等文件

[ 3.486366] eth0: link down [3.487839] ADDRCONF(NETDEV_UP): eth0: link is not ready [3.740275] eth0: link up, 100Mbps, full-duplex, lpa 0x4DE1 [3.744479] ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): eth0: link becomes ready [4.494296] IP-Config: Complete: [4.495865] device=eth0, addr=192.168.1.88, mask=255.255.255.0, gw=192.168.1.1, [4.503492] host=192.168.1.88, domain=, nis-domain=(none), [4.509400] bootserver=192.168.1.141, rootserver=192.168.1.141, rootpath= [4.516961] DBUG_PORT must not use AFC! [4.520719] Looking up port of RPC 100003/2 on 192.168.1.141 [4.531002] Looking up port of RPC 100005/1 on 192.168.1.141 [4.550389] VFS: Mounted root (nfs filesystem) on device 0:12. [4.554821] Freeing init memory: 540K can't run '/etc/init.d/rcS': No such file or directory can't open /dev/tty2: No such file or directory can't open /dev/tty3: No such file or directory can't open /dev/tty4: No such file or directory

/etc/init.d/rcS这个文件是linuxrc程序执行时，会使用到的一个文件。

三、busybox源代码分析

1、inittab配置文件

在/etc目录下，需要一个inittab配置文件。这个文件是帮助init（busybox中）完成系统配置的主要内容。

在之前制作的根文件系统中创建etc目录，并且在/etc下添加这样的一个文件。

并写入以下的内容：

#first: run the system script file ::sysinit:/etc/init.d/rcS ::askfirst:-/bin/sh ::ctrlaltdel:-/bin/reboot #umount all filesystem ::shutdown:/bin/umount -a -r #restart init process ::restart:/sbin/init

启动开发板，挂载该nfs根文件系统，打印以下信息。

按下回车键后，就会出现命令行了。然后就可以输入linux命令，执行了。

2、inittab的工作原理

inittab的工作原理就是被/linuxrc(也就是busybox)执行时所调用起作用。inittab在/etc目录下，属于一个运行时配置文件，是文本格式的。实际工作的时候，busybox会按照一定的格式来解析这个inittab文本文件，然后根据解析的内容来决定要怎么工作。

3、配置文件解析

这个配置文件，是要按照一定的格式编写的。

#开始的行是注释

冒号是分隔符，分隔开各个部分。

inittab内容以行为单位，行与行之间没有关联，每行都是一个独立的配置项，每一个配置项表示一个独立的意思。

每一行的配置项都是由3个冒号分隔开的4个配置值来共同确定的。这四个配置值是::: 。有的配置值可以空缺。

每一行的配置项的4个配置值中最重要的是action和process。action是一个条件/状态，process是一个可被执行的程序的pathname。意思就是，当满足action的条件时，就会执行process这个程序。

inittab配置文件各字段的含义如下：

: id字段与通常的inittab中的含义不同，它代表的是这个语句中process执行所在的tty设备，内容就是/dev目录中tty设备的文件名。由于是运行process的tty设备的文件名，所以也不能像通常的inittab那样要求每条语句id的值唯一。

: busybox不支持runlevel，所以此字段完全被忽略。

: 为下列这些值之一：

sysinit, respawn, askfirst, wait,once, restart, ctrlaltdel, shutdown

其含义与通常的inittab的定义相同。特别提一下askfirst，它的含义与respawn相同，只是在运行process前，会打出一句话 "please press Enter to active this console"，然后等用户在终端上敲入回车键后才运行process。

sysinit

为init提供初始化命令行的路径

respawn

每当相应的进程终止执行便重新启动

askfirst

类似respawn，不过它的主要用途是减少系统上执行的终端应用程序的数量。它将会促使init在控制台上显示"Please press Enter to activate this console."的信息，并在重新启动进程之前等待用户按下Enter键

wait

告诉init必须等到相应的进程完成才能继续执行

once

仅执行相应的进程一次，而且不会等待它完成

ctrlaltdel

当按下Ctrl-Alt-Delete组合键时，执行相应的进程

shutdown

当系统关机时，执行相应的进程

restart

当init重新启动时，执行相应的进程。

：

指定要运行的process的命令。

内容	说明
::sysinit:/etc/init.d/rcS	控制台在启动之前，执行/etc/init.d/rcS程序
::askfirst:-/bin/sh	控制台启动时，执行/bin/sh程序
::ctrlaltdel:-/bin/reboot	按下ctrl+alt+del，执行/bin/reboot程序
::shutdown:/bin/umount -a -r	关机时，执行/bin/umount程序，并传入两个参数， -a –r
::restart:/sbin/init	重启，执行/sbin/init程序

四、busybox源代码分析

4、busybox中main函数全解析

busybox入口就是main函数，其中有很多个main函数，但是只有一个起作用了，其他的是没有起作用的。查看这个带main函数的源文件，有没有生成.o，即可知道这个main函数是否会起作用。

5、程序入口

入口是libbb/appletlib.c中的main函数。

busybox中有很多xxx_main函数，这些main函数每一个都是busybox支持的一个命令的真正入口。如ls_main函数就是busybox当做ls命令使用时的入口程序。

ls或者cd命令，其实都是busybox一个程序，但是实际执行时的效果却是各自的效果，busybox是如何实现一个程序化身万千还能各自工作的？其实就是main函数转xxx_main函数。也就是busybox每次执行时都是先执行main，在main函数中识别（靠main函数的传参argv[0]来识别）真正需要执行的函数（如ls），然后去调用相应的xxx_main（如ls_main）来具体实现这个命令

命令，保存在applet_name字符串中。然后调用run_applet_and_exit函数，进行命令的执行。

调用find_applet_by_name函数，将命令转化为对应的整数，然后调用run_applet_no_and_exit函数进行执行。

busybox内部，将命令和一个整数对应了起来。

6、inittab解析与执行

inittab的解析是在busybox/inti/init.c中的init_main函数中解析的。

该函数，只能是在进程1来执行。这也是为什么inittab是进程1.

设置控制台，将目录更改为/。设置sid。

设置4个环境变量。默认用户是root用户。

调用parse_inittab函数，进行inittab解析。

在parse_inittab函数中，首先是打开/etc/inittab文件。

然后调用new_init_action函数，将inittab文件中的各个action和process，保存在链表中，以供后面来执行。

执行sysint和wait和once（这些都是执行一遍）。

然后再while 1死循环中去执行respawn和askfirst。

7、pwd命令执行路径分析

该命令的执行时通过pwd_main函数来执行的。

该pwd_main不需要传参，因为pwd命令后面是不用加参数的。

调用xrealloc_getcwd_or_warn函数，得到当前目录，保存在字符串buf中，然后调用puts函数将字符串打印出来。

而xrealloc_getcwd_or_warn函数，其实就是调用linux内核提供的库函数getcwd函数，来获取当前位置。

可以通过man getcwd来获取到该函数的具体用法。

五、busybox的体积优势原理

busybox实际上就是把ls,cd,mkdir等很多个Linux中常用的shell命令集成在一起。集成在一起后又一个体积优势：就是busybox程序的大小比busybox中实现的那些命令的大小加起来还小很多。

busybox体积变小的原因主要有两个：第一个是busybox本身提供的shell命令是阉割版的，也就是busybox命令支持的参数选项比发行版的命令支持的参数选项要少。（如ls命令，在发行版中有几十个选项参数，但是在busybox中只保留了几个常用的选项，不常用的都删除掉了）。

第二个是busybox中，所有的命令的实现代码都在一个程序中实现，而各个命令中有跟很多代码函数都是通用的（如ls和cd,mkdir等命令都会需要去操作目录，因此在busybox中实现目录操作的函数就可以被这些命令共用），共用会减低重复代码出现的次数，从而减少总的代码量和体积。

busybox的体积优势是嵌入式系统半身的要求和特点造成的。

六、rcS文件介绍

1、/etc/init.d/rcS

该文件是linux的运行时配置文件最重要的一个，其他的一些配置是由这个文件引出来的。这个文件可以很复杂，也可以很简单。里面有很多的配置项。

在busybox的初始化代码中（调用parse_inittab函数），有调用这个rcS文件。

这个INIT_SCRIPT,其实就是这个rcS文件。

# define INIT_SCRIPT "/etc/init.d/rcS"

注意：在window下创建该文件，会出现换行符的问题，因此该文件拷贝到根文件系统中后，要保证这个文件的换行符只是\n，而不是window下的\r\n。如果换行符是\r\n，那么在kernel挂在该根文件系统，就会出现，can't find /etc/init.d/rcS。

2、配置项

这个rcS是一个shell脚本，里面有很多配置项：

第一行， #!/bin/sh， 表示这个脚本使用/bin/sh解释器进行脚本的解释执行。

#!/bin/sh PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin runlevel=S prevlevel=N umask 022 export PATH runlevel prevlevel mount -a echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug mdev -s /bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME ifconfig eth0 192.168.1.77

定义PATH ， runlevel ， prevlevel变量，使用export导出，那么这些变量就是环境变量。

2.1、PATH=xxx

定义PATH变量，后面用export导出，那PATH就变成了环境变量。

PATH这个环境变量是linux系统内部定义的一个环境变量，含义是操作系统去执行程序时会默认到PATH指定的各个目录下去寻找。如果找不到就认定这个程序不存在，如果找到了就去执行它。

将一个可执行程序的目录导出到PATH，可以让我们不带路径来执行这个程序。

rcS为什么要先导出PATH？因为我们希望一旦进入命令行下，PATH环境中就有默认的/bin，/sbin，/usr/bin，/usr/sbin，这几个常见的可执行程序的路径，这样我们进入命令行后就可以ls，cd等直接使用了。

rcS文件还没添加，系统启动就有了PATH的值？原因在于busybox自己用代码硬编码为我们导出了一些环境变量，其中就有PATH。

在busybox的init.c的init_main函数中，有以下几行代码，设置了几个环境变量，其中就有PATH。

/* Make sure environs is set to something sane */     putenv((char *) "HOME=/");     putenv((char *) bb_PATH_root_path);     putenv((char *) "SHELL=/bin/sh");     putenv((char *) "USER=root"); /* needed? why? */

在libbb.h中，有定义bb_PAYH_root_path，其实就是/bin /sbin /usr/bin /usr/sbin

extern const char bb_PATH_root_path[] ALIGN1; /* "PATH=/sbin:/usr/sbin:/bin:/usr/bin" */

2.2、runlevel

runlevel也是一个shell变量，并且导出为环境变量

runlevel变量的作用：Linux操作系统自从开始启动至启动完毕需要经历几个不同的阶段，这几个阶段就叫做runlevel，同样，当linux操作系统关闭时也要经历另外几个不同的runlevel。设置runlevel，是为了linux系统避免不必要的重启动。

Linux系统有7个运行级别(runlevel)
运行级别0：系统停机状态，系统默认运行级别不能设为0，否则不能正常启动
运行级别1：单用户工作状态，root权限，用于系统维护，禁止远程登陆
运行级别2：多用户状态(没有NFS)
运行级别3：完全的多用户状态(有NFS)，登陆后进入控制台命令行模式
运行级别4：系统未使用，保留
运行级别5：X11控制台，登陆后进入图形GUI模式
运行级别6：系统正常关闭并重启，默认运行级别不能设为6，否则不能正常启动

S, s  Single user mode

    runlevel=s，表示将系统设置为单用户模式

2.3、umask

umask是linux的一个命令，作用是设置linux系统的umash值。

umash值决定当前创建文件的默认权限。

2.4、mount –a

mount命令是用来挂载文件系统的。

mount –a是挂在所有的应该被挂载的文件系统，在busybox中mount –a时busybox会去查找一个文件/etc/fstab文件，这个文件按照一定的格式列出了所有应该被挂载的文件系统（包括了虚拟文件系统）

这个文件的格式是统一的。

# /etc/fstab: static file system information. # # Use 'vol_id --uuid' to print the universally unique identifier for a # device; this may be used with UUID= as a more robust way to name devices # that works even if disks are added and removed. See fstab(5). # #                                   proc             /proc             proc     defaults     0         0     sysfs             /sys             sysfs     defaults     0         0     tmpfs             /var             tmpfs     defaults     0         0     tmpfs             /tmp             tmpfs     defaults     0         0     tmpfs             /dev             tmpfs     defaults     0         0

在根文件系统中，要保证/etc/fstab文件中，列出的挂载点都要存在，也就是要在根文件系统中，要创建这些文件，否则就会出现umount的提示信息。

2.5、mdev

mdev是udev的嵌入式简化版本，udev/mdev是用来配合linux驱动工作的一个应用层的软件，udev/mdev的工作就是配合linux驱动生成相应的/dev目录下的设备文件。

本来，在dev目录下，是空目录。但是当rcS文件中，添加下面两行后：

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

在dev目录下，就会生成很多设备文件。这些设备文件，就是mdev生成的。

2.6、hostname

hostname是linux中的一个shell命令。命令（hostname xxx）执行后可以用来设置当前系统的主机名为xxx，直接hostname不加参数可以显示当前系统的主机名。

设置了主机名，就可以在命令行中，显示主机名。

没有设置主机名的时候，使用hostname命令，会打印当前的IP地址。

往rcS文件加入以下参数：

/bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME

在etc下创建目录sysconfig， 然后再sysconfig目录下创建HOSTNAME文件，往这个文件中写入你想要设置的主机名。

然后重新启动linux，使用hostname命令，会打印设置的主机名。

2.7、ifconfig

设置当前linux的ip地址。使用ifconfig命令，将linux的ip地址设置为192.168.1.77。

ifconfig eth0 192.168.1.77

在rcS文件中使用ifconfig，就可以设置linux启动后的IP地址为多少。