Buildroot根文件系统构建
文章目录
- Buildroot根文件系统构建
- 一、何为buildroot？
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- 1. buildroot简介
- 2. buildroot下载
- 二、buildroot构建根文件系统
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- 1. 配置buildroot
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- 1. 配置 Target options
- 2. 配置 Toolchain
- 3. 配置 System configuration
- 4. 配置 Filesystem images
- 5. 禁止译 编译 Linux 内核和 uboot
- 6. 配置 Target packages
- 2. 编译buildroot
- 3. buildroot根文件系统测试
- 三、buildroot第三方软件和库的配置
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- 1. 使能 alsa-lib
- 2. 使能 alsa-utils
- 四、buildroot下的busybox配置
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- 1. busybox配置
- 2. busybox中文字符的支持
- 3. 编译busybox
- 五、根文件系统测试
Buildroot根文件系统构建
前面我们学习了如何使用 busybox 来构建根文件系统，但是 busybox 构建的根文件系统不齐全，很多东西需要我们自行添加，比如 lib 库文件。在我们后面的驱动开发中很多第三方软件也需要我们自己去移植，这些第三方软件有很多又依赖其他的库文件，导致移植过程非常的繁琐。本章我们来学习一下另外一种实用的根文件系统构建方法，那就是使用buildroot 来构建根文件系统。
一、何为buildroot？
1. buildroot简介
busybox 仅仅只是帮我们构建好了一些常用的命令和文件，像 lib 库、/etc 目录下的一些文件都需要我们自己手动创建，而且 busybox 构建的根文件系统默认没有用户名和密码设置。在后续的实验中，我们还要自己去移植一些第三方软件和库，比如 alsa、iperf、mplayer 等等。那么有没有一种傻瓜式的方法或软件，它不仅包含了 busybox 的功能，而且里面还集成了各种软件，需要什么软件就选择什么软件，不需要我们去移植。答案肯定是有的，buildroot 就是这样一种工具，buildroot比 busybox 更上一层楼，buildroot 不仅集成了 busybox，而且还集成了各种常见的第三方库和软件，需要什么就选择什么，就跟我们去吃自助餐一样，想吃什么就拿什么。buildroot 极大的方便了我们嵌入式 Linux 开发人员构建实用的根文件系统。
从 busybox 开始一步一步的构建根文件系统适合学习、了解根文件系统的组成，但是不适合做产品(主要是自己构建的话会有很多不完善、没有注意到的细节)。buildroot 会帮我们处理好各种细节，根文件系统也会更加的合理、有效。因此在做产品的时候推荐大家使用 buildroot 来构建自己的根文件系统，当然了，类似 buildroot 的软件还有很多，比如后面要讲的 yocto。
buildroot 和 uboot、Linux Kernel 很类似，我们需要到其官网上下载源码，然后对其进行配置，比如设置交叉编译器、设置目标 CPU 参数等，最主要的就是选择所需要的第三方库或软件。一切配置好以后就可以进行编译，编译完成了以后就会在一个文件夹里面存放好编译结果，也就是根文件系统。
2. buildroot下载
buildroot 源码肯定是要从 buildroot 官网下载，官网地址为官网，打开以后的官网界面 ：
点击图中的“DOWNLOAD”按钮即可打开 buildroot 的下载界面，
可以看出，在写本教程的时候最新的 LTS(长期支持版)版 buildroot 为 2019.02.6，分为.gz和.bz2 两种压缩格式，这里我就使用右侧的.bz2 压缩格式的源码，选中以后下载即可。我们已经将其放到了开发板光盘中，路径为：1、例程源码-》8、buildroot 源码-》buildroot2019.02.6.tar.bz2，一切准备好以后就可以使用 buildroot 构建根文件系统了。
二、buildroot构建根文件系统
1. 配置buildroot
将 buildroot 源码 buildroot-2019.02.6.tar.bz2 拷贝到 ubuntu 中，也就是我们前面创建的 tool目录下。拷贝完成以后对其进行解压，命令如下：
tar -vxjf buildroot-2019.02.6.tar.bz2
解压完成以后就会得到一个名为“buildroot-2019.02.6”的目录，此目录就是我们解压得到的 buildroot 源码，进入到此目录中，此目录下的文件：
buildroot 和 uboot、Linux kernel 一样也支持图形化配置，输入如下命令即可打开图形化配置界：
make menuconfig
打开以后的图形化配置界面如图 所示
接下来我们就依次配置 buildroot，配置完成以后就可以进行编译了。
1. 配置 Target options
首先配置 Target options 选项，需要配置的项目和其对应的内容如下(“=”号后面是配置项要选择的内容！)：
Target options
-> Target Architecture = ARM (little endian)
-> Target Binary Format = ELF
-> Target Architecture Variant = cortex-A7
-> Target ABI = EABIhf
-> Floating point strategy = NEON/VFPv4
-> ARM instruction set = ARM
配置完成以后如图所示
2. 配置 Toolchain
此配置项用于配置交叉编译工具链，也就是交叉编译器，这里设置为我们自己所使用的交叉编译器即可。buildroot 其实是可以自动下载交叉编译器的，但是都是从国外服务器下载的，鉴于国内的网络环境，强烈推荐大家设置成自己所使用的交叉编译器。需要配置的项目和其对应的内容如下：
Toolchain
-> Toolchain type = External toolchain
-> Toolchain = Custom toolchain //用户自己的交叉编译器
-> Toolchain origin = Pre-installed toolchain //预装的编译器
-> Toolchain path =/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf
-> Toolchain prefix = $(ARCH)-linux-gnueabihf //前缀
-> External toolchain gcc version = 4.9.x
-> External toolchain kernel headers series = 4.1.x
-> External toolchain C library = glibc/eglibc
-> [] Toolchain has SSP support? (NEW) //选中
-> [] Toolchain has RPC support? (NEW) //选中
-> [] Toolchain has C++ support? //选中
-> [] Enable MMU support (NEW) //选中
Toolchain 下几个比较重要的选项需要说明一下，如下所示：
Toolchain：设置为 Custom toolchain，表示使用用户自己的交叉编译器。
Toolchain origin：设置为 Pre-installed toolchain，表示使用预装的交叉编译器。
Toolchain path：设置自己安装的交叉编译器绝对路径！buildroot 要用到。
Toolchain prefix：设置交叉编译器前缀，要根据自己实际所使用的交叉编译器来设置，比如我们使用的是 arm-linux-gnueabihf-gcc，因此前缀就是$(ARCH)-linux-gnueabihf，其中 ARCH我们前面已经设置为了 arm。
3. 配置 System configuration
此选项用于设置一些系统配置，比如开发板名字、欢迎语、用户名、密码等。需要配置的项目和其对应的内容如下：
System configuration
-> System hostname = luatao_imx6ull //平台名字，自行设置
-> System banner = Welcome to luatao_imx6ull //欢迎语
-> Init system = BusyBox //使用 busybox
-> /dev management = Dynamic using devtmpfs + mdev //使用 mdev
-> [*] Enable root login with password (NEW) //使能登录密码
-> Root password = 123456 //登录密码为 123456
在 System configuration 选项中可以配置平台名字，登录密码等信息。
4. 配置 Filesystem images
此选项配置我们最终制作的根文件系统为什么格式的，配置如下：
-> Filesystem images
-> [] ext2/3/4 root filesystem //如果是 EMMC 或 SD 卡的话就用 ext3/ext4
-> ext2/3/4 variant = ext4 //选择 ext4 格式
-> [] ubi image containing an ubifs root filesystem //如果使用 NAND 的话就用 ubifs
对于 I.MX6U 来说此选项不用配置，因为我们是通过 Mfgtool 工具将根文件系统烧写到开发板上的 EMMC/SD 卡中，烧写的时候需要自己对根文件系统进行打包。
5. 禁止译 编译 Linux 内核和 uboot
（默认没有配置，可以不用管）
buildroot 不仅仅能构建根文件系统，也可以编译 linux 内核和 uboot。当配置 buildroot，使能 linux 内核和 uboot 以后 buildroot 就会自动下载最新的 linux 内核和 uboot 源码并编译。但是我们一般都不会使用 buildroot 下载的 linux 内核和 uboot，因为 buildroot 下载的 linux 和 uboot官方源码，里面会缺少很多驱动文件，而且最新的 linux 内核和 uboot 会对编译器版本号有要求，可能导致编译失败。因此我们需要配置 buildroot，关闭 linux 内核和 uboot 的编译，只使用buildroot 来构建根文件系统，首先是禁止 Linux 内核的编译，配置如下：
-> Kernel
-> [ ] Linux Kernel //不要选择编译 Linux Kernel 选项！
接着禁止编译 Uboot，配置如下：
-> Bootloaders
-> [ ] U-Boot //不要选择编译 U-Boot 选项！
6. 配置 Target packages
此选项用于配置要选择的第三方库或软件、比如 alsa-utils、ffmpeg、iperf 等工具，但是现在我们先不选择第三方库，防止编译不下去！先编译一下最基本的根文件系统，如果没有问题的话再重新配置选择第三方库和软件。否则一口吃太多会容易撑着的，编译出问题的时候都不知道怎么找问题。
2. 编译buildroot
配置完成以后就可以编译 buildroot 了，编译完成以后 buildroot 就会生成编译出来的根文件系统压缩包，我们可以直接使用。输入如下命令开始编译：
sudo make //注意，一定要加 sudo，而且不能通过-jx 来指定多核编译！！！
buildroot 编译的时候会先从网上下载所需的软件源码，有些软件源码可能下载不下来，这个时候就需要我们自行处理，这个后面会详细的讲解。
buildroot 编译过程会很耗时，可能需要几个小时，请耐心等待！
编译时间：09:17–10:03
buildroot 因为要从网上下载源码，因此可能存在有些源码无法下载或下载很慢的情况，比如如图所示：
可以看出图中正在下载 cmake-3.8.2.tar.gz 这个压缩包，大小是 7.2MB，当前下载网 速 是 1.6KB/S ， 需 要 用 时 71 分 钟 ， 显 然 这 是 无 法 忍 受 的 ！ 我 们 可 以 自 行 到https://cmake.org/files/v3.8/cmake-3.8.2.tar.gz 这个网站上去将 cmake-3.8.2.tar.gz 这个源码下载下来，然后拷贝到 Ubuntu 中 buildroot 源码目录下的 dl 文件夹中，dl 文件夹专门用于存放下载下来的源码。
等待编译完成，编译完成以后就会在 buildroot-2019.02.6/output/images 下生成根文件系统，如图所示：
rootfs.tar 就是打包好的根文件系统，我们就使用 rootfs.tar 进行测试。在 nfs 目录下新建一个名为 buildrootfs 的文件夹，然后将图中的 rootfs.tar 拷贝到 buildrootfs 目录下并解压，命令如下：
cd /home/luatao/linux/nfs //进入到 nfs 目录下
mkdir buildrootfs //创建 buildrootfs 目录
cd buildrootfs //进入到 buildrootfs 目录
cp /home/luatao/linux/tool/buildroot-2019.02.6/output/images/rootfs.tar ./
tar -vxf rootfs.tar //解压缩 rootfs.tar
rm rootfs.tar //删除 rootfs.tar
解压缩完成以后的 buildrootfs 目录如图所示：
图中就是使用buildroot编译出来的根文件系统，我们可以通过nfs挂载到开发板上，然后对其进行测试。
3. buildroot根文件系统测试
buildroot 制作出来的根文件系统已经准备好了，接下来就是对其进行测试。测试方法也是通过 nfs 挂载的方式，启动 uboot，修改 bootargs 环境变量，设置 nfsroot 目录为 Ubuntu 中的buildrootfs 目录，命令如下：
setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.4:/home/luatao/linux/nfs/buildrootfs rw ip=192.168.1.55:192.168.1.4:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'
设置好以后启动系统，进入根文件系统以后如图所示：
在图 中，首先要进入到/lib/modules 目录，但是默认没有，因此需要我们自行创建此目录。buildroot 构建的根文件系统启动以后会输出我们前面设置的欢迎语“Welcome to alphai.mx6ull”。然后需要输入用户名和密码，用户名是“root”，密码就是我们前面配置 buildroot 的时候设置的“123456”。输入用户名和密码以后就可以进入系统中，如图所示：
可以看出的 buildroot 构建的根文件系统运行基本没有问题，但是这个根文件系统是最简单的，我们并没有在 buildroot 里面配置任何第三方的库和软件，接下来我们就配置buildroot，使能一些常见的第三方软件。
三、buildroot第三方软件和库的配置
我在前面学习的时候需要自行移植一些第三方的库和软件，比如 alsa-lib、alsa-utils 等等，现在我们不需要自行移植这些第三方软件和库了，可以直接在 buildroot 里面配置使能。比如我们现在配置使能 alsa-lib、alsa-utils 这两个软件和库。
1. 使能 alsa-lib
输入 make menuconfig，打开 buildroot 配置界面，配置路径如下：
Target packages
-> Libraries
-> Audio/Sound
-> -*- alsa-lib —> 此配置项下的文件全部选中
2. 使能 alsa-utils
接下来使能 alsa-utils，路径如下：
Target packages
-> Audio and video applications
-> alsa-utils 此目录下的软件全部选中
配置好以后如图所示：
编译完成之后，可以看重新生成的rootfs.tar（看编译时间有没有变化）
等待编译完成就可以使用新的根文件系统进行测试了，将 buildroot/images/rootfs.tar 拷贝到nfs 目录下的 buildroot 目录中，然后重新解压。
注意，以前自己添加的文件并不会被删除掉的，解压命令如下：
tar -vxf rootfs.tar
解压之后，内存都变大了
解压完成以后就可以使用 alsa-utils 相关的软件了，比如 alsamixer，想想我们曾经在第六十五章中自行移植 alsa-utils 的时候，那个过程叫一个复杂。通过 buildroot 的话直接一个配置就可以搞定全部，方便快捷，大家可以自行尝试去配置使能一些其他的第三方库和软件。
四、buildroot下的busybox配置
1. busybox配置
buildroot 在构建根文件系统的时候也是要用到 busybox 的，既然用到了 busybox 那么就涉及到 busybox 的配置。buildroot 会自动下载 busybox 压缩包，buildroot 下载的源码压缩包都存放在/dl 目录下，在 dl 目录下就有一个叫做“busybox”的文件夹，此目录下保存着 busybox 压缩包，如图所示：
可以看出，buildroot 下载的 busybox 版本为 1.29.3。要想编译 busybox，必须对图中的压缩包进行解压缩，buildroot 将所有解压缩后的软件保存在/output/build 软件中，我们可以在找到/output/build/busybox-1.29.3 这个文件夹，此文件夹就是解压后的 busybox 源码，文件内容如图所示：
如果大家想要修改 busybox 源码的话就直接在图中找到相应的文件，然后修改即可。我们现在是要配置 buildroot 下的 busybox，因此肯定要打开 busybox 的配置界面，在buildroot下打开 busybox 的配置界面输入如下命令：
sudo make busybox-menuconfig
输入以后就会打开 buildroot 下的 busybox 配置界面，如图所示：
图中就是我们最熟悉的busybox配置界面了，大家想要配置什么就直接操作就行了，
2. busybox中文字符的支持
busybox 对中文字符显示做了限制，因此必须要修改相关的文件，具体修改过程参考 以前的配置即可，这里就不再赘述了。
3. 编译busybox
配置好以后就可以重新编译 buildroot 下的 busybox，进入到 buildroot 源码目录下，输入如下命令查看当前 buildroot 所有配置了的目标软件包，也就是 packages：
sudo make show-targets
图中列出了当前 buildroot 中所有使能了的 packages 包，其中就包括 busybox，如果我们想单独编译并安装 busybox 的话执行下面命令即可：
sudo make busybox
上述命令就会重新编译 busybox。编译完成以后重新编译 buildroot，主要是对其进行打包，输入如下命令：
sudo make
重新编译完成以后查看一下 output/images 目录下 rootfs.tar 的创建时间是否为刚刚编译的，如果不是的话就删除掉 rootfs.tar，然后重新执行“sudo make”重新编译一下即可。最后我们使用新的 rootfs.tar 启动 Linux 系统。
五、根文件系统测试
buildroot 的根文件系统制作好以后就是测试工作了，测试内容和busybox一样，这里就不赘述了。这里我们重点说一下另外一个问题，我们使用构建的根文件系统启动以后会发现，输入命令的时候命令行前面一直都是“#”，如果我们进入到某个目录的话前面并不会显示当前目录路径，如图所示：
从图中可以看出，我们当前所处的目录是/root，但是前面的提示符一直是“#”，这样不利于我们查看自己当前所处的路径。最好能像 Ubuntu 一样，可以指出当前登录的用户名，主机名以及所处的目录，如图 所示：
我们现在就来设置，实现图中所示的效果。我们要先了解一下“PS1”这个环境变量，PS1 用于设置命令提示符格式，格式如下：
PS1 = ‘命令列表’
命令列表中可选的参数如下：
! 显示该命令的历史记录编号。
# 显示当前命令的命令编号。
$ 显示$符作为提示符，如果用户是 root 的话，则显示#号。
\ 显示反斜杠。
\d 显示当前日期。
\h 显示主机名。
\n 打印新行。
\nnn 显示 nnn 的八进制值。
\s 显示当前运行的 shell 的名字。
\t 显示当前时间。
\u 显示当前用户的用户名。
\W 显示当前工作目录的名字。
\w 显示当前工作目录的路径
我们打开/etc/profile 文件，找到如下所示内容，然后将其屏蔽掉：
3 if [ "$PS1" ]; then
4 if [ "`id -u`" -eq 0 ]; then
5 export PS1='# '
6 else
7 export PS1='$ '
8 fi
9 fi
上述代码就是原始的设置 PS1 环境变量的配置代码，就是它将命令提示符设置为了固定的“#”，我们将其屏蔽掉，然后输入如下所示内容：
PS1='[\u@\h]:\w$:'
export PS1
第 2 行就是设置 PS1 环境变量，格式就是：
设置好以后的/etc/profile 文件内容如图：
/etc/profile 文件修改完成以后使能或者重启开发板，这个时候我们就如到某个目录的时候命令行就会有提示，如图所示：
source /etc/profile
从图中可以看出，命令提示符显示正常了，完整的显示除了用户名、主机名和当前路径。至此，buildroot 构建根文件系统就已经全部完成了，当然了，很多第三方软件本章并没有使能，大家可以自行根据实际需求选择对应的第三方软件和库。