ARM《8》_制作linux最小根文件系统

0、前言：

这是一篇以问题为导向，的技术贴！目的：我使用一个arm架构的主板，其中拷入了uboot，uboot中的设置是主板上电后从我电脑的虚拟机的linux中通过tftp获取内核镜像，通过nfs加载虚拟机中的rootfs根文件目录，我现在想要自己在虚拟机中制作一个根文件目录my_rootfs，制作好之后，替换nfs下的rootfs。之后，用一个测试文件hello.c，通过arm的交叉编译器编译出可执行文件hello后，将其放入nfs路径下我制作的rootfs当中，主板上电后，通过secureCRT连接主板，然后在主板的linux系统下执行hello，打印hello word，这篇技术贴就是说明如何制作根目录系统my_rootfs，最终替换nfs下的rootfs；开发板，用的是迅为的itop4412，使用的芯片三星的exynos4412，CPU四核，每核频率1GHz，内存共2G，emmc硬盘16G。

基础概念库：

根文件系统制作相关知识：

通过虚拟机中的linux系统制作；需要安装busybos作为制作工具，busybox-1.36.1.tar.bz2；

制作根文件系统的目的：

在 Linux 中制作根文件系统（rootfs）的核心是构建一个包含内核启动所需的最小文件结构、基础工具、库文件和配置文件的目录树，最终打包成内核可识别的镜像格式（如 ext4、squashfs、initramfs 等）。常被用于自定义嵌入式系统或最小化根文件系统。如果是制作板载的最小根文件系统，需要明确根文件系统的运行架构（如 x86_64、arm 等），若与当前虚拟机架构一致（如 x86_64），可直接在虚拟机中构建；若为跨架构（如在 x86 机器上构建 arm 根文件系统），需安装交叉编译工具链（如 arm-linux-gnueabi-*）。根文件系统（root filesystem）是运行Linux系统所必须的各种工具软件、库文件、脚本、配置文件的一种特殊的文件目录结构集合。Linux内核启动后要挂载一个文件系统才能运行。

使用工具介绍：

BusyBox 是一个轻量级的开源工具箱，该项目是由Bruce Perens in 在1996创建的，官网地址是：http://www.busybox.net/，BusyBox 是在 GNU GPL 许可协议下发行的开源软件，享有“嵌入式Linux的瑞士军刀”美誉；Busybox是一个UNIX系统工具集，它将很多普通的UNIX工具集成到一个很小的可执行文件中，为普通用户提供大多数常用的命令;Busybox使用方式：
make menuconfig （重新配置）make clean （建议清掉旧对象）make （重新编译）make install （重新生成根文件系统骨架）
总结：BusyBox 的使用逻辑就是“源码 → 配置 → 编译 → 安装”四步曲；一旦要换交叉编译器、改功能、换安装目录、换编译模式（静态/动态），就必须重新按照上面的步骤再次操作；

具体问题解决：

案例、制作板载根文件目录系统

我要制作一个arm板的根文件系统；

0、工具和前期准备

下载busybox（http://www.busybox.net/）解压下载的buxybox压缩包；（tar -jxvf busybox-1.36.1.tar.bz2）
进入解压后的busybox目录，通过make menuconfig配置busybox，
设置交叉编译工具链；

导航路径：Settings → Cross Compiler prefix
操作：按回车，输入你的 ARM 交叉编译器前缀（例如 arm-linux-gnueabihf-，末尾的 – 不能少），按回车确认。【按住ctrl+delete可以删除输错的部分】，默认用宿主机 gcc，编出来的二进制是 x86_64，放到 ARM 板子上绝对跑不起来。
作用：让 BusyBox 的 Makefile 在编译每一行都自动把 gcc / ld / strip 等命令换成 交叉工具链对应的可执行文件。

启用静态编译（推荐）
导航路径：Settings → Build static binary (no shared libs)
操作：按空格键勾选（选项前出现 *），静态编译后无需处理库依赖。
作用：给 gcc 加上 -static 选项，把所有用到的 C 库函数都链接进 BusyBox 自身里，最终生成一个 不依赖任何共享库 的单个可执行文件。

设置安装路径：修改为上层目录下的my_rootfs;
作用：让 make install 把 BusyBox 生成的所有文件（bin、sbin、usr、linuxrc …）直接装到“你准备好的根文件系统目录”里（上面设定的是my_rootfs），而不是默认的 ./_install。这样 my_rootfs 立刻就是一份可启动的最小根目录，后续只需补库、补脚本即可，不必再手动复制或合并。

在解压后的busybox目录编译：make，在 busybox-1.36.1目录下会生成一个busybox可执行文件。

运行：file busybox 确认编译生成的是 ARM 平台的（显示为ELF 32-bit LSB executable, ARM）。

执行：make install ，执行后会在 busybox源码的上一级目录的my_rootfs目录下生成几个目录，如bin，usr等，这些目录中包含了busybox生成的工具。

1、开始制作根文件系统

进入busybox install后的安装目录并创建所需目录：cd my_rootfs。

进入make install 安装好的目录my_rootfs后，创建所需目录 ：cd my_rootfs mkdir dev etc mnt proc var tmp sys root lib。

将工具链中的库拷贝到my_rootfs/lib 目录下：sudo cp -Parf /opt/gcc-arm-8.3-2019.03-x86_64-arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/lib/* ./

删除静态库和共享库（动态库）文件中的符号表以减小体积，在 lib 目录下，先通过du -mh ./ 查看未删减前lib的大小，通过：rm .a 删除掉静态库，通过arm-linux-gnueabihf-strip ./ 裁剪掉调试信息 ；

制作系统启动文件，回到my_rootfs根目录，在my_rootfs目录下执行：cp -arf ~/nfs/rootfs/etc ./ 【拷入成熟的参考配置，将linux内核能成功挂载的rootfs目录下的etc文件夹拷贝到新制作的rootfs目录下面。】

备份原来的根文件系统：mv ~/nfs/rootfs ~/nfs/rootfs.ok.old将我们的根文件系统拷贝过去：sudo cp -arf my_rootfs ~/nfs/rootfs

2、测试

写一个arm_hello.c（用于打印输出：brush test hello!），用arm交叉编译工具编译得到可执行文件arm_hello；【编译命令：arm-linux-gnueabihf-gcc arm_hello.c -o arm_hello】

将可执行文件放到rootfs下，启动开发板（通过secureCRT通过串口连接），进入开发板linux中挂载的根文件系统目录中，执行./arm_hello，测试是否可以执行；

从上面的结果看，能看到有两个可执行程序，一个是arm_hello，一个是arm_static_hello，执行arm_hello时会报错not found，这是因为arm_hello是arm-linux-gnueabihf-gcc arm_hello.c -o arm_hello编译的，arm_static_hello是arm-linux-gnueabihf-gcc arm_hello.c -o arm_static_hello -static编译的；

总结arm-linux-gnueabihf-gcc arm_hello.c -o与arm-linux-gnueabihf-gcc arm_hello.c -o arm_static_hello -static的区别：

带 -static 选项：采用 静态链接，编译器会将程序运行所需的所有库函数（如 printf 等标准库函数）直接打包到生成的可执行文件中。不带 -static 选项：默认采用 动态链接，程序运行时需要依赖目标系统中的动态链接库（如 libc.so 等）。静态链接生成的 hello 文件体积较大（通常几 MB），因为包含了完整的库代码。动态链接生成的 hello 文件体积较小（通常几十 KB），仅包含程序自身代码和动态库引用。静态链接的程序：不依赖目标系统中的动态库，在 最小根文件系统（如你用 BusyBox 制作的系统）中可以直接运行，兼容性更好。动态链接的程序：必须在目标系统中存在对应的动态库（如 libc.so、ld-linux.so 等），否则会提示 “找不到库文件” 错误。