读书笔记《Building embedded linux system》Chapter 6 根文件系统内容

对于root fileSystem的官方描述为FHS（FileSystem hierachy Stardard）。在根目录下的最高级目录都有明确的目的，然而很多是作为多用户系统的，而嵌入式系统对这些规则的遵循可以比较松动。

根目录系统

/bin	Essential user command binaries
/boot	Static files used by the bootloader --》根据我们的bootloader以及他的配置，可能可以删除。这取决于我们的bootloader是否可以在kernel启动之前从根文件系统中获得kernel的image。
/dev	Devices and other special files
/etc	System configuration files, including startup files
/home	User home directories -》用于扩展的用户环境，可删除
/lib	Essential libraries, such as the C library, and kernel modules
/media	Mount points for removable media
/mnt	Mount points for temporarily mounted filesystems -》用于扩展的用户环境，可删除
/opt	Add-on software packages -》用于扩展的用户环境，可删除
/proc	Virtual filesystem for kernel and process information
/root	Root user's home directory -》用于扩展的用户环境，可删除
/sbin	Essential system administration binaries
/sys	Virtual filesystem for system information and control (buses, devices, and drivers)
/tmp	Temporary files，chmod 1777 tmp，这是确保由创建的用户来进行删除。
/usr	Secondary hierarchy containing most applications and documents useful to most users, including the X server。在里面建立bin,sbin,lib三个子目录。其他的字目录例如man、src、local都可能无需在嵌入式OS中使用。
/var	Variable data stored by daemons and utilities，建立lib, lock, log, run, tmp，使用chmod 1777 tmp

我们可以字啊$PRJROOT下面建立rootfs ，在里面建立上面的文件系统。甚至可以更狠地删除/tmp和/var，但是可以会危害到其他的操作，不建议这样处理。这种删除的处理只是基于是否有用的考虑，不会对size有什么影响。可以更狠地删除/proc和/sys如果不需要虚拟文件系统，但是一些基本的命令，例如ps,mount,ifconfig,modprobe需要使用 /proc，而更多的应用也需要使用/sys，除非我们限定嵌入式系统非常有限的使用范围，否则不要这样处理。

lib库文件

/bin /sbin  /usr/bin  /usr/sbin的区别。/bin用于保存用户和系统管理员的基本（或者基础）二进制文件，/sbin用于保存系统管理员所需，但是一般用户不需要的二进制文件，/usr/bin 和/usr/sbin的差异类似，他们保存的不是基本二进制文件。在/lib中保存用于系统启动和应用于基本命令，而/usr/lib则保存其他的 lib，例如perl5在/usr/lib/perl5中有lib。

lib有四种格式：

• libLIBRARY_NAME-GLIBC_VERSION.so，例如libc-2.9.so，libcidn-2.9.so
• libLIBRARY_NAME.so.MAJOR_REVISION_VERSION，例如libc.so.6 -> libc-2.9.so，libcidn.so.1 -> libcidn-2.9.so
• libLIBRARY_NAME.so，例如libcidn.so -> libcidn.so.1
• 静态库：libLIBRARY_NAME.a，例如libc.a，libcrypt.a

-rwxr-xr-x 1 wei wei   105210 05-15 16:09 libcrypt-2.9.so
-rw-r--r-- 1 wei wei   139684 05-15 16:09 libcrypt.a
lrwxrwxrwx 1 wei wei       13 05-15 16:09 libcrypt.so -> libcrypt.so.1
lrwxrwxrwx 1 wei wei       15 05-15 16:09 libcrypt.so.1 -> libcrypt-2.9.so

对比这些命名方式，glibc的库比较特别，它动态链接库ld的格式为ld-GLIBC_VERSION.so，ld- linux.so.MARHOR_REVISION_VERSION（ARM，i386，m68k）或者 ld.so.MAJOR_REVISION_VERSION（MIPS，PowerPC）。这不是一个真正的库，ld.so是ELF二进制loader触发用来将动态链接库加载到应用程序的存贮空间中。

在嵌入式操作系统中，我们如果想在host查看应用使用了哪些动态链接库，需要使用 cross-platform的readelf来替代ldd，例如powerpc-linux-readelf。
对于target的文件系统，需要将相关（所需）的lib拷贝至rootfs/lib中。需要libLIBRARY_NAME-GLIBC_VERSION.so和libLIBRARY_NAME.so.MAJOR_REVISION_VERSION。文件系统的建立包括：lib、kernel modules,kernel Images

#将全部的lib文件copy到我们的target的lib中，当然我们也可以只选取我们需要的部分
cd ${TARGET_PREFIX}/lib
cp *-*.so ${PRJROOT}/rootfs/lib
cp -d *.so.[*0-9] ${PRJROOT}/rootfs/lib
cp libSegFault.so libmemusage.so libpcprofile.so ${PRJROOT}/rootfs/lib

#如果我们不需要所有的lib，选择其中的某些有用的部分，我们可以如下进行操作
cd ${TARGET_PREFIX}/lib
for file in libc libcrypt libdl libm libpthread libresolv libutil
do
cp $file-*.so ${PRJROOT}/rootfs/lib
cp -d $file.so.[*0-9] ${PRJROOT}/rootfs/lib
done
cp -d ld*.so* ${PRJROOT}/rootfs/lib

#如果我们选择了libnss_*.so，其中libnss_file和libnss_dns常用，需要将nsswitch.conf文件放置在/etc中，并根据需要进行配置。
cp ${PRJROOT}/build-tools/src-glibc/glibc-20081113T2206/nss/nsswitch.conf ${PRJROOT}/rootfs/etc

#lib文件是比较大的，可以采用strip进行裁剪，如下，原来的大小为12.488M，整理后为2.812M，空间大大地减少了。当然如果我们对空间大小不敏感，现在的存贮容量也越来越大，我们也可以不进行此步骤。
i586-linux-strip ${PRJROOT}/rootfs/lib/*.so

#copy内核模块，并在etc/下增加modprobe.conf文件（用于给出模块的参数，步骤不太详细，可能echo > ${PRJROOT}/rootfs/etc/modprobe.conf就可以了）。
cp -a ${PRJROOT}/images/myproject/modules-2.6.29-menlow/* ${PRJROOT}/rootfs
echo > ${PRJROOT}/rootfs/etc/modprobe.conf

#copy 相关的kernel image
mkdir ${PRJROOT}/rootfs/boot
cp ${PRJROOT}/images/myproject/bzImage-2.6.29-menlow ${PRJROOT}/rootfs/boot/vmlinuz--2.6.29-menlow
cp ${PRJROOT}/images/myproject/System.map-2.6.29-menlow ${PRJROOT}/rootfs/boot/
cp ${PRJROOT}/images/myproject/2.6.29-menlow.config ${PRJROOT}/rootfs/boot/config-2.6.29-menlow

设备文件

以太网是不作为设备文件，这点比较特殊。静态设备文件指只需要创建一次。
[wei@wei rootfs]$ ls /dev/ttyS1* -l
crw-rw---- 1 root uucp 4, 65 05-31 08:55 /dev/ttyS1
第一字母表示类型，c表示character，b表示block，后面的4是major号码，65是minor号码，这是内核用于需要驱动管理的依赖。
建立静态设备文件：
cd ${PRJROOT}/rootfs/dev
[wei@wei dev]$ su -m
?ü??￡o
[root@wei dev]# mknod -m 600 mem c 1 1
[root@wei dev]# mknod -m 666 null c 1 3
[root@wei dev]# mknod -m 666 zero c 1 5
[root@wei dev]# mknod -m 644 random c 1 8
[root@wei dev]# mknod -m 600 tty0 c 4 0
[root@wei dev]# mknod -m 600 tty1 c 4 1
[root@wei dev]# mknod -m 600 ttyS0 c 4 64
[root@wei dev]# mknod -m 666 tty c 5 0
[root@wei dev]# mknod -m 600 consol c 5 1
[root@wei dev]# chmod 644 random
[root@wei dev]# chmod 600 tty0 tty1 ttyS0
[wei@wei dev]$ ln -s /proc/self/fd fd
[wei@wei dev]$ ln -s fd/0 stdin
[wei@wei dev]$ ln -s fd/1 stdout
[wei@wei dev]$ ln -s fd/2 stderr

在几年前linux2.4的版本中，在/dev中有1万8千个设备文件，但是在2.6的版本中，通过动态设备文件的方式大大地减少了。静态设备文件的一个问题，就是我们无法通过查看/dev文件来确定这个设备是否真实存在或者有效，由此引入动态设备文件系统，在/dev中的只有可以使用的设备。在 linux2.6中，通过udev来实现，它将设备mount在/sys，使得设备、驱动等信息可以在user space中，他克服了热插脚本/sbin/hotplug甚多不足，并最终取代了它。

需要安装udev
[wei@wei udev-142]$ ./autogen.sh
[wei@wei udev-142]$ make CROSS_COMPILE=i586-linux- DESTDIR=${PRJROOT}/rootfs install
在rootfs/lib/udev/, rootfs/etc/udev/, rootfs/etc/scsi_id.config

udev 等待当设备插入或者卸除时来自内核的uevents，根据消息内容或者在/sys中的设备信息在udev的rules中寻找匹配，如果找到，就生成或者删除设备文件，执行驱动的加载或者卸载，或者提醒用户空间的程序。这些信息是通过netlink socket来传递的。

Busybox

在linux中有大量Unix的的命令，我们不能期待通过交叉编译分别将他们编译出来，我们可以借助一些系统的app，例如busybox。在moblin中如果编译busybox，需要下载ncurses-devel

busybox和kernel在配置一样相似，如果使用缺省，可以用defconfig，也可以使用menuconfig来进行配置。

Busybox settings --->
   Build option  --->
      [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs) 这是对于小的系统Busybox以及小部分的lib，不需要整个C库，使得系统更为简单的和小巧。我想在moblin中并不需要这样处理。
Linux System Utilities  ---> (查过，下面这个属于缺省打开)
   [*] mdev
   [*]   Support /etc/mdev.conf
   [ ]     Support command execution at device addition/removal
 必须选择 mdev 选项， 否则不能启用udev。 执行 make install进行编译，编译完后，会出现_install目录，包含bin、sbin、usr三个目录和一个linuxrc文件。

$ make ARC=x86 CROSS_COMPILE=i586-linux- CONFIG_PREFIX=${PRJROOT}/rootfs install

Busybox是一个工具的整合，将ls，ps，等等命令链接指向busybox，busybox可提供这些工具的功能。无需我们分别来编译这些工具集合。

[wei@wei bin]$ pwd
/home/wei/workspace/mywork/moblin/rootfs/bin
[wei@wei bin]$ ls -l
?? 1460
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 addgroup -> busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 adduser -> busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 ash -> busybox
-rwxr-xr-x 1 wei wei 1490596 06-03 11:48 busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 cat -> busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 catv -> busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 chattr -> busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 chgrp -> busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 chmod -> busybox
lrwxrwxrwx 1 wei wei       7 06-03 11:48 chown -> busybox

同样在sbin/,usr/bin ,usr/sbin中的命令也指向该 busybox
我们在etc/profile

[wei@wei rootfs]$ cd etc
[wei@wei etc]$ cat profile
#Set Path
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
export PATH

#set other libary path 这里填写非lib/的其他库的位置。
#LD_LIBRARY_PATH=
#export LD_LIBRARY_PATH

系统启动

主要有System V init和busybox两种方式。moblin使用system V init的方式，我们分别对它以及busybox作为系统启动进行尝试：
原始的sysvinit 2.86，这个也可以在ftp://ftp.cistron.nl/pub/people/miquels/sysvinit中下载，可以看到这个自2004之后就没有再更新，可能已经相当之成熟。

$ cd ${PRJROOT}/sysapps/sysvinit-2.86/src
$ make CC=i586-linux-gcc
$ make BIN_OWNER="$(id -un)" BIN_GROUP="$(id -gn)"  ROOT=${PRJROOT}/rootfs install

可以将原来指向busybox的bootlogd, halt, init, killall5, last, mesg, mountpoint, pidof, poweroff, reboot, runlevel, shutdown, suloing, telinit, utmpdmp, wall更新为sysvinit的编译结果。我们不使用root权限来进行编译所以需要指定用户和所在用户组。由于嵌入式操作系统一般都不是多用户系统，所以对用户权限设置不敏感。如果我们需要多用户的方式，可以使用root权限，但是需要非常小心，任何在root权限下面的操作都是需要谨慎。我们也可以用普通用户编译，然手在rootfs中修改这些命令的权限。

Busybox在example里面有inittab，我们可以将它copy我们的rootfs/etc目录下面。根据initab中：

::sysinit:/etc/init.d/rcS

我们在etc/下面建立了init.d目录，以及rcS文件，rcS文件，我们给出：

#!/bin/sh

# Set Path
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin

# Remount the root filesystem in read-write (requires /etc/fstab)
mount -n -o remount,rw /

# Mount /proc filesystem
mount /proc

# Start the network interface
#/sbin/ifconfig eth0 192.168.1.2