使用BusyBox制作根文件系统的理论分析
以下內(nèi)容源于朱有鵬嵌入式課程的學(xué)習(xí)，如有侵權(quán)，請告知刪除。
一、inittab文件介紹
#first:run the system script file ::sysinit:/etc/init.d/rcS //sysinit表示控制臺啟動（命令行）之前執(zhí)行，所以視頻中會打印不能運行rcS，因為剛開始沒有配置該文件 ::askfirst:-/bin/sh //askfirst促使按回車鍵 ::ctrlaltdel:-/sbin/reboot //ctrlaltdel表示按下ctrl和delet鍵，但在scrt中體現(xiàn)不了效果。 #umount all filesystem ::shutdown:/bin/umount -a -r #restart init process ::restart:/sbin/init（1）inittab的工作原理
- /linuxrc 執(zhí)行時調(diào)用該文件。
（2）inittab在/etc目錄下
- 屬于運行時配置文件，是文本格式的（內(nèi)容由一系列遵照一個格式組織的字符組成）；
- /linuxrc?會按照一定的格式，去解析這個inittab文本文件，然后根據(jù)解析的內(nèi)容來決定要怎么工作。
- 第一個：#開始的行是注釋；
- 第二個：冒號在里面是分隔符，分隔開各個部分。
- 第三個：inittab內(nèi)容是以行為單位的，行與行之間沒有關(guān)聯(lián)，每行都是一個獨立的配置項，每一個配置項表示一個具體的含義。
- 第四個：每一行的配置項都是由3個冒號分隔開的4個配置值共同確定的，這四個配置值是id:runlevels:action:process。
- 第五個：action是一個條件/狀態(tài)，process是一個可被執(zhí)行的程序的pathname，當滿足action的條件時就會執(zhí)行process這個程序。
- 第六個：明白各個action的意思。
（4）由busybox的源代碼可知，busybox最終進入一個死循環(huán)。
- 在這個死循環(huán)中去反復(fù)檢查是否滿足各個action的條件，如果某個action的條件滿足就會去執(zhí)行對應(yīng)的process。
（5）當將（使用busybox生成的）sbin/、bin/目錄拷貝到/root/rootfs下，然后創(chuàng)建etc目錄，再在etc/目錄下添加了linuxrc，最小的根文件系統(tǒng)就完成了（可以進入命令行了，但是會提示如下信息：）
二、rcS文件介紹
#!/bin/sh PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/binrunlevel=S prevlevel=Numask 022export PATH runlevel prevlevelmount -aecho /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug mdev -s/bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAMEifconfig eth0 192.168.1.101、/etc/init.d/rcS文件
- 在開機時，linuxrc會調(diào)用此文件。
- 此文件是linux的運行時配置文件中最重要的一個，其他的一些配置都是由這個文件引出來的。
- 這個文件可以很復(fù)雜也可以很簡單（嵌入式一般不用像ubuntu那么復(fù)雜），里面可以有很多的配置項。
2、PATH=xxx
（1）從shell腳本的語法角度分析，該行定義了一個變量PATH，值等于后面的字符串。
（2）用export導(dǎo)出這個PATH，那么PATH就變成一個環(huán)境變量。
（3）PATH這個環(huán)境變量（環(huán)境變量可以有很多個，這里只是PATH這個環(huán)境變量）
- 是linux系統(tǒng)內(nèi)部定義的一個環(huán)境變量；
- 操作系統(tǒng)去執(zhí)行程序時會默認到PATH指定的各個目錄下去尋找。
- 如果找不到就認定這個程序不存在，如果找到了就去執(zhí)行它。
- 將一個可執(zhí)行程序的目錄導(dǎo)出到PATH，可以不帶路徑地執(zhí)行這個程序。
（4）rcS中為什么要導(dǎo)出PATH？
- 希望進入命令行后，PATH環(huán)境變量中就有默認的/bin /sbin /usr/bin /usr/sbin 這幾個常見的可執(zhí)行程序的路徑，從而可以直接使用ls、cd等命令。
（5）為什么還沒添加rcS文件，系統(tǒng)啟動就有PATH中的值？
- 因為busybox用代碼硬編碼為我們導(dǎo)出了一些環(huán)境變量，其中就有PATH。
3、runlevel=
（1）runlevel也是一個shell變量，并且被導(dǎo)出為環(huán)境變量。
（2）runlevel這個環(huán)境變量到底有什么用？類似于window中的啟動模式識別，如安全模式，普通模式。百度。
（3）runlevel=S表示將系統(tǒng)設(shè)置為單用戶模式。
4、umask=
（1）umask是linux的一個命令，作用是設(shè)置linux系統(tǒng)的umask值。
（2）umask值決定當前用戶在創(chuàng)建文件時的默認權(quán)限。
5、mount -a
（1）mount命令是用來掛載文件系統(tǒng)的；
（2）mount -a是掛載所有的應(yīng)該被掛載的文件系統(tǒng)。
- 在busybox中mount -a時，busybox會去查找一個文件/etc/fstab文件；
- 這個文件按照一定的格式列出來所有應(yīng)該被掛載的文件系統(tǒng)（包括了虛擬文件系統(tǒng)）。
- 比如下面圖片（版本不一樣，內(nèi)容會不一樣）：
6、mdev
（1）mdev是udev的嵌入式簡化版本
- udev/mdev是用來配合linux驅(qū)動工作的一個應(yīng)用層的軟件；
- udev/mdev的工作就是配合linux驅(qū)動生成相應(yīng)的/dev目錄下的設(shè)備文件。
（2）在rcS文件中沒有mdev配置項時，/dev目錄下啟動后是空的；在rcS文件中添加上mdev有關(guān)的2行配置項后，再次啟動系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)/dev目錄下生成很多的設(shè)備驅(qū)動文件。
（3）/dev目錄下的設(shè)備驅(qū)動文件就是mdev生成的，這就是mdev的效果和意義。
7、hostname
（1）hostname是linux中的一個shell命令。
- hostname xxx 執(zhí)行后可以用來設(shè)置當前系統(tǒng)的主機名為xxx，直接hostname不加參數(shù)可以顯示當前系統(tǒng)的主機名。
（2）/bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME，指定一個主機名配置文件/etc/sysconfig/HOSTNAME）。
（3）在制作根文件系統(tǒng)時，要創(chuàng)建/etc/sysconfig/HOSTNAME文件，然后在里面敲入文本xjh后保存。
8、ifconfig
- 如果希望開機進入命令行后，ip地址就是一個指定的ip地址（譬如192.168.1.30），需要在rcS文件中ifconfig eth0 192.168.1.30；
- 如果沒有配置，完全啟動后會沒有ip地址，但可以在完全啟動后用ifconfig eth0 xxxxxxxxx來設(shè)置。
三、rcS文件實戰(zhàn)
1、PATH、runlevel
（1）rcS文件明明存在但是卻提示不存在
- 原因是rcS文件是在windows下創(chuàng)建的，行尾換行符為'\r\n'；
- 但是因為ubuntu中的vi對行尾做了優(yōu)化，所以在ubuntu中是看不出來多了東西的。
- 但是在securecrt（vim 打開）下一看就發(fā)現(xiàn)每一行末尾多出來了一個^M。
- 解決方法是在securecrt下打開，然后刪除^M，或者利用一些軟件工具。
（2）啟示
- shell腳本文件如果格式不對，運行時可能會被提示文件不存在。
- 有時候一個應(yīng)用程序執(zhí)行時也會提示文件不存在，問題可能是這個程序所調(diào)用的一個動態(tài)鏈接庫找不到。
（3）測試結(jié)果
- PATH本來在busybox中就已經(jīng)用代碼導(dǎo)出過了，所以rcS中再次導(dǎo)出沒有任何明顯的現(xiàn)象，因此看不出什么差別；
- runlevel（是一個命令，可以看到當前運行級別）實際執(zhí)行結(jié)果一直是unknown，問題在于busybox并不支持runlevel這個特性。
2、umask測試
（1）umask是022的時候，默認touch創(chuàng)建一個文件的權(quán)限是644
（2）umask是044的時候，默認touch創(chuàng)建一個文件的權(quán)限是622
（3）umask是444的時候，默認touch創(chuàng)建一個文件的權(quán)限是222
- umask的規(guī)律就是：umask值和默認創(chuàng)建文件的權(quán)限值加起來是666。
3、mount測試
（1）掛載時全部出錯：
- 所謂掛載點就是我們要將目標文件系統(tǒng)（當然這里都是虛擬文件系統(tǒng)）掛載到當前文件系統(tǒng)中的某一個目錄中，這個目錄就是掛載點。
- 解決方案就是自己在制作的rootfs根目錄下創(chuàng)建這些掛載點目錄即可。
- 驗證是否掛載成功，可以看掛載時輸出信息；還可以啟動后去看proc和sys文件夾，如果有文件出現(xiàn)則證明掛載成功了，如果沒東西就證明失敗了。
四、profile文件和用戶登錄理論
# Ash profile # vim: syntax=sh# No core files by default ulimit -S -c 0 > /dev/null 2>&1USER="`id -un`" LOGNAME=$USER PS1='[\u@\h \W]\# ' PATH=$PATHHOSTNAME=`/bin/hostname`export USER LOGNAME PS1 PATH
1、profile文件添加
（1）之前添加了/bin/hostname，在/etc/sysconfig/HOSTNAME文件中定義了一個hostname（xjh）。
- 效果：命令行下hostname命令查到的host名字確實是xjh，但是沒有顯示命令行的提示符#。
（2）解決方法，將提供的profile文件放入/etc/目錄下即可。
（3）添加了之后的實驗現(xiàn)象：命令行提示符前面顯示：[@xjh ]#
- 表明profile文件起作用了，因為hostname顯示出來了。
- 但是登錄用戶名沒顯示出來。[xxx@xjh]#
- 原因是我們直接進入了命令行而沒有做登錄。等后續(xù)添加了用戶登錄功能，并且成功登陸后這個問題就能解決。
（4）profile文件工作原理
- profile文件被busybox（init進程）自動調(diào)用的，所以是認名字的。
2、如何看到用戶登錄界面
（1）linux中的原則是，用一個小程序來完成一個功能。
- 如果產(chǎn)品需要很復(fù)雜的綜合型的功能，先使用很多個小程序完成其中的一個功能，然后再將這些小程序集成起來完成整個大功能的產(chǎn)品。
- 這種集成很多個小程序來完成一個大的功能的思路，有很多種技術(shù)實現(xiàn)。譬如shell腳本，還有一些別的技術(shù)，譬如linux啟動中的inittab。
（2）intttab中有一個配置項 ::askfirst:-/bin/sh
- 這個配置項作用就是當系統(tǒng)啟動后，如果按回車就去執(zhí)行/bin/sh，執(zhí)行這個就會出現(xiàn)命令行。
- 因此我們這樣的安排就會直接進入命令行而不會出現(xiàn)登錄界面。
（3）要出現(xiàn)登錄界面，就不能直接執(zhí)行/bin/sh，而應(yīng)該執(zhí)行一個負責(zé)出現(xiàn)登錄界面并且負責(zé)管理用戶名和密碼的一個程序。
- busybox中集成了該程序（就是/bin/login或者/sbin/gettty）；
- 在inittab中用/bin/login或者/sbin/getty去替代/bin/sh。
3、用戶名和密碼的設(shè)置
（1）用戶名和密碼的設(shè)置是和登錄程序有關(guān)聯(lián)的，但是/bin/login和/sbin/getty在用戶名和密碼的管理上是一樣的。
- 其實常見的所有的linux系統(tǒng)的用戶名和密碼的管理幾乎都是一樣的。
（2）密碼一般都是用加密文字的，而不是用明文。
- 系統(tǒng)中的密碼，存儲在系統(tǒng)中的一個專門用來存密碼的文件中；
- 用明文存密碼有風(fēng)險，因此linux系統(tǒng)都是用密文來存儲密碼的。
五、用戶登錄實戰(zhàn)
1、添加/bin/login到sysinit
（1）在inittab中修改，去掉/bin/sh，換上/bin/login，則系統(tǒng)啟動后出現(xiàn)登錄界面?？梢暂斎胗脩裘兔艽a。
（2）實驗現(xiàn)象：成功出現(xiàn)用戶登錄界面，但是死活密碼不對。
2、添加passwd和shadow文件
（1）為什么用戶名和密碼不對？因為根本沒有為root用戶設(shè)置密碼。
（2）linux系統(tǒng)中用來描述用戶名和密碼的文件是passwd和shadow文件，這兩個文件都在etc目錄下。
- passwd文件中存儲的是用戶的密碼設(shè)置，shadow文件中存儲的是加密后的密碼。
（3）直接復(fù)制ubuntu系統(tǒng)中的/etc/passwd和/etc/shadow文件到當前制作的rootfs目錄下，然后再做修改即可。假如只有root用戶。
- 每個文件都只保留root的內(nèi)容；
- 從passwd文件中可知，需要將/root改為/root/rootfs/root/目錄，bash（busybox不支持bash）改為sh
- shadow只保留root的內(nèi)容，然后剩下的不用修改，密碼和拷貝源一樣。
（4）shadow中默認有一個加密的密碼口令，這個口令和拷貝源的shadow本身有關(guān)。
- 比如拷貝源的ubuntu中root用戶的密碼是root，那么復(fù)制過來后登陸時的密碼還是root。
3、重置密碼實踐
（1）ubuntu剛裝好時，默認用普通用戶登錄，默認root用戶是關(guān)閉的。
- 普通用戶的密碼是在裝系統(tǒng)的時候設(shè)置的，普通用戶登陸后使用su passwd?root給root用戶設(shè)置密碼，設(shè)置了密碼后root用戶才可以登錄。
（2）原因是root用戶在/etc/shadow文件中加密口令是空白的，所以是不能登錄的。
（3）busybox中因為沒有普通用戶，因此如果root用戶的加密口令是空的，則默認無密碼直接登錄。登陸了之后，可以用passwd root給root用戶設(shè)置密碼。
（4）遺忘操作系統(tǒng)的密碼的解決方法
- 用其他系統(tǒng)（WindowsPE系統(tǒng)或者ubuntu的單用戶模式等）來引導(dǎo)啟動，啟動后掛載到我們的硬盤上，然后找到/etc/shadow文件，去掉密文密碼后保存。
- 然后再重啟系統(tǒng)后密碼就沒了。
4、getty實戰(zhàn)
（1）inittab中最常見的用于登錄的程序不是/bin/login，反而是/sbin/getty。
（2）這兩個的差別不詳，但是在busybox中這兩個是一樣的。這兩個其實都是busybox的符號鏈接而已，因此不用嚴格區(qū)分這兩個。
（3）我們可以在inittab中用getty替換login程序來實現(xiàn)同樣的效果。
六、動態(tài)鏈接庫的拷貝
1、靜態(tài)編譯鏈接helloworld程序并執(zhí)行
（1）自己寫一個helloworld程序，然后交叉編譯連接，然后丟到開發(fā)板根文件系統(tǒng)中，開機后去運行。
（2）如果使用gcc編譯則可以在主機ubuntu中運行，但是不能在開發(fā)板運行；要在開發(fā)板運行需要用arm-linux-gcc來交叉編譯，但是此時編譯文件不能在主機ubuntu中運行。
- 可以用file xx命令來查看一個elf可執(zhí)行程序是哪個架構(gòu)的。
（3）靜態(tài)鏈接：arm-linux-gcc hello.c -o hello_satic -static（即在命令后添加-static）
（4）實驗結(jié)果：靜態(tài)編譯連接后生成的hello_satic已經(jīng)可以成功運行。
2、動態(tài)編譯連接helloworld程序并執(zhí)行
（1）動態(tài)鏈接：arm-linux-gcc hello.c -o hello_dynamic
（2）實驗結(jié)果：-sh: ./hello_dynamic: not found，運行時提示找不到程序。
（3）錯誤分析
- hello程序中調(diào)用了printf函數(shù)；
- printf函數(shù)在動態(tài)連接時要在運行時環(huán)境（開發(fā)板的rootfs）去尋找對應(yīng)的庫文件（開發(fā)板rootfs部署的動態(tài)鏈接庫中包含printf函數(shù)的那個庫文件）。
- 如果找到則printf函數(shù)會被成功解析，hello_dynamic程序就會被執(zhí)行；如果找不到則程序不能被執(zhí)行，命令行提示錯誤信息-sh: ./hello_dynamic: not found
（4）解決方案：將arm-linux-gcc的動態(tài)鏈接庫文件復(fù)制到開發(fā)板rootfs的/lib目錄下即可解決。
3、找到并復(fù)制動態(tài)鏈接庫文件到rootfs中
（1）arm-2009q3這個交叉編譯工具鏈的動態(tài)鏈接庫在/usr/local/arm/arm-2009q3/arm-none-linux-gnueabi/libc/lib目錄下。
- 其他的一些交叉編譯工具鏈中動態(tài)鏈接庫的目錄不一定在這里，需要查找，查找的方法就是find。
- find -name "*.so"
（2）復(fù)制動態(tài)鏈接庫到roots/lib目錄下。
- 復(fù)制時要注意參數(shù)用-rdf，主要目的就是符號鏈接復(fù)制過來還是符號鏈接。
- 復(fù)制命令：cp lib/*so* /root/porting_x210/rootfs/rootfs/lib/ -rdf
（3）再次測試./hello_dynamic看看是否可以運行，實驗結(jié)果是可以運行。
4、使用strip工具去掉庫中符號信息
- 動態(tài)鏈接庫so文件中包含了調(diào)試符號信息，這些符號信息在運行時是沒用的（調(diào)試時用的），這些符號會占用一定空間。
- 在傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)中flash空間是有限的，為了節(jié)省空間常常把這些符號信息去掉。這樣節(jié)省空間并且不影響運行。
- 去掉符號命令：arm-linux-strip *so*，實際操作后發(fā)現(xiàn)庫文件由3.8M變成了3.0M，節(jié)省了0.8M的空間。
七、開機自啟動與主流rcS格式介紹
1、修改rcS實現(xiàn)開機自啟動
（1）開機自啟動指的是讓一些應(yīng)用程序能夠開機后自動執(zhí)行；
（2）開機自啟動的實現(xiàn)原理
- 在（開機會自動執(zhí)行的）腳本rcS中添加（執(zhí)行某個程序的）代碼。
2、前臺運行與后臺運行
（1）程序運行時占用當前的控制臺，因此在這個程序結(jié)束前，我們都無法使用控制臺，這就叫前臺運行。
- 默認執(zhí)行程序就是前臺運行的。
（2）后臺運行就是讓這個程序運行，并且同時讓出控制臺。
- 程序可以照常運行，而且不影響當前控制臺的使用。
- 讓一個程序后臺運行的方法就是 ./xxx &
3、開機裝載驅(qū)動等其他開機自動執(zhí)行
4、實際開發(fā)中rootfs的rcS是怎樣的？
（1）以X210開發(fā)板九鼎科技做的rootfs中rcS部分來分析；
- 分析inittab發(fā)現(xiàn)，sysinit執(zhí)行rcS，shutdown時執(zhí)行rcK；
- 分析/etc/init.d/rcS和rcK文件發(fā)現(xiàn)，rcS和rcK都是去遍歷執(zhí)行/etc/init.d/目錄下的S開頭的腳本文件，區(qū)別是rcS傳參是start，rcK傳參是stop。
（2）由此可知
- 正式產(chǎn)品中的rcS和rcK都是一個引入，而不是真正干活的。
- 真正干活的配置腳本是/etc/init.d/S??*。
- 這些文件中肯定有一個判斷參數(shù)是start還是stop，然后start時去做一些初始化，stop時做一些清理工作。
八、制作ext2格式的鏡像并燒錄啟動
1、確定文件夾格式的rootfs可用（用NFS啟動方式驗證此文件夾格式的rootfs可用）
- 設(shè)置bootargs為nfs啟動方式；
- 然后使用剛才在主機ubuntu中做好的文件夾格式的rootfs來啟動；
- 查看啟動效果，作為將來用ext2格式的鏡像燒錄時的參照物。
2、動手制作ext2格式的鏡像
利用文件夾格式的rootfs，通過一些操作得到鏡像格式的rootfs。
（1）執(zhí)行下面命令
dd if=/dev/zero of=rootfs.ext2 bs=1024 count=10240 losetup /dev/loop1 rootfs.ext2 mke2fs -m 0 /dev/loop1 10240 mount -t ext2 /dev/loop1 ./ext2_rootfs/ //這里的./ext2_rootfs/即我們的/root/rootfs？ （2）復(fù)制./rootfs中的內(nèi)容，用cp ../rootfs/* ./ -rf，注意ubuntu中rootfs的具體路徑（3）執(zhí)行下面命令
umount /dev/loop1 losetup -d /dev/loop1 （4）完成后得到的rootfs.ext2，即做好的rootfs鏡像，可以燒錄。3、燒錄鏡像并設(shè)置合適的bootargs
（1）使用fastboot燒錄制作好的rootfs.ext2到開發(fā)板inand中
- fastboot flash system rootfs.ext2
- 燒錄完成后重啟系統(tǒng)
（2）設(shè)置bootargs
- set bootargs console=ttySAC2,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw init=/linuxrc rootfstype=ext2
（3）啟動后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象和之前nfs方式啟動掛載rootfs相同；
至此rootfs制作實驗圓滿完成。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的使用BusyBox制作根文件系统的理论分析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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