嵌入式Linux开发: 构建ARM Debian根文件系统

引言

在上一篇文章中，我们成功编译并启动了Linux内核。这篇文章将会带您构建一个完整的Debian根文件系统。

准备

由于debootstrap构建文件系统不太吃性能，我们采用在目标板上构建根文件系统的方式，提高兼容性。
您需要一个可以正常工作的板上Linux系统（比如官方的系统或者armbian）用于制作根文件系统。
您还需要一个正常工作的网络连接。
东西齐了，我们开干。

换源

如果您的源已经是国内的镜像源/您访问自带源的速度足够，可以跳过这步。

sudo sed -i 's/deb.debian.org/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list
sudo sed -i 's/security.debian.org/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list

更换完毕后，运行一下sudo apt update更新一下软件包缓存。

安装工具

sudo apt install -y debootstrap

构建

首先创建rootfs文件夹:

mkdir rootfs

随后输入:

sudo debootstrap --arch armhf bullseye rootfs http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian

其中,--arch参数代表目标平台的架构，bullseye代表要构建的系统的版本，博主这里选择了debian 11。
随后可以看见大片的安装日志输出:

此过程根据您的网络速度，会花费5到10分钟不等。

插曲

如果出现了这样的报错(systemd配置失败)，不要惊慌，继续进行下一步。

调整

如果您遇到了上一步systemd安装失败的情况，请先运行：

sudo chroot rootfs bash
apt install -y systemd
exit

apt将会重新处理systemd的配置过程。

配置完毕后挂载好/dev、/proc和/dev/pts：

sudo mount --bind /dev rootfs/dev
sudo mount --bind /dev/pts rootfs/dev/pts
sudo mount --bind /proc rootfs/proc

随后chroot进rootfs里面:

sudo chroot rootfs bash

进入后，先更新下软件包缓存:

apt update

更新完毕后，安装您所需要的软件包:

apt install usbutils network-manager sudo fdisk vim nano openssh-server iputils-ping wget curl iproute2 dialog locales kmod zip unzip u-boot-tools initramfs-tools

上面安装的都是一些很基础的软件包，其余软件包可以按需安装。
如果您愿意的话也可以配置一下root用户的密码。
安装完毕后我们新建一个用户且赋予它sudo权限：

adduser test
#根据提示创建用户即可
gpasswd -a test sudo

顺便删除一下不用的东西:

rm -rf /debootstrap /boot /root/.bash_history
apt clean

配置完毕后，退出chroot并关机，拔下内存卡，插上电脑。

调整

插上电脑后，挂载好:

sudo mount /dev/sda1 /mnt # 设备号自己改，你懂的

挂载完毕后将rootfs复制到本地来:

sudo cp -av /mnt/home/flysky/rootfs ~/ #用户名文件夹自己改，你懂的

复制完毕后，拔下读卡器，换上上篇文章中存有内核和模块的内存卡，挂载好：

sudo mount /dev/sda1 /mnt

给里面的lib目录改个名，免得待会被覆盖了:

sudo mv /mnt/lib /mnt/lib2

然后把rootfs一股脑全丢进去:

sudo cp -av ~/rootfs/* /mnt
sync

完事之后，看一下内存卡分区的UUID是多少:

sudo blkid
假如说有一串这样的输出：
/dev/sda1: UUID="3255683f-53a2-4fdf-91cf-b4c1041e2a62" TYPE="ext4"
那么那串UUID就是我们需要的东西，记录下来。

配置一下/mnt/etc/fstab:

tmpfs /tmp tmpfs defaults,nosuid 0 0
UUID=<前面记录下来的UUID> / ext4 defaults,noatime,commit=600,errors=remount-ro 0 1

将内核模块复制到对应的目录:

sudo mv /mnt/lib2/modules /mnt/lib
sudo rm -rf /mnt/lib2

搞定之后拔出卡，插上板子，串口线，上电。

启动

启动过程参考博主上一篇文章即可。

load mmc 0 0x41000000 /boot/zImage
load mmc 0 0x45000000 /boot/sun8i-h2-plus-orangepi-zero.dtb
setenv bootargs console=ttyS0,115200 root=UUID=<前面记录下来的UUID> rootwait
bootz 0x41000000 - 0x45000000

可以看到，系统正常登录，且基本功能可以使用。

可以看见，debian系统占用内存还是挺少的。

番外篇

制作initrd镜像

sudo mkinitramfs `uname -r` -o initrd.img
mkimage -A arm -T ramdisk -C none -n uInitrd -d initrd.img uInitrd
sudo mv uInitrd /boot

引导initrd镜像

load mmc 0 0x41000000 /boot/zImage
load mmc 0 0x43000000 /boot/uInitrd
load mmc 0 0x45000000 /boot/sun8i-h2-plus-orangepi-zero.dtb
setenv bootargs console=ttyS0,115200 root=UUID=<前面记录下来的UUID> rootwait
bootz 0x41000000 0x43000000 0x45000000

保存启动配置

把上面的启动命令保存为/boot/boot.cmd，然后运行:

sudo mkimage -A arm -T script -C none -d /boot/boot.cmd /boot/boot.scr

重启后就能自动引导系统了。