如何完善根文件系统

1. 完善根文件系统

在用 BusyBox 构建根文件系统一文中介绍了根文件系统的制作，rootfs制作完成后测试时，提示无法运行“/etc/init.d/rcS”这个文件，说明rootfs仍然不够完善，下面将介绍如何完善根文件系统。

1.1 创建 /etc/init.d/rcS 文件

rcS 是个 shell脚本，Linux内核启动后需要启动一些服务，rcS就是规定启动哪些文件的脚本文件。 在 rootfs中创建 /etc/init.d/rcS文件，命令如下：

mkdir -p etc/init.d/
cd etc/init.d/
touch rcS

然后在rcS文件中输入如下内容：

1 #!/bin/sh 
2 
3 PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:$PATH 
4 LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib 
5 export PATH LD_LIBRARY_PATH 
6 
7 mount -a 
8 mkdir /dev/pts 
9 mount -t devpts devpts /dev/pts 
10 
11 echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug 
12 mdev -s

• 第 1 行，表示这是一个 shell 脚本
• 第 3 行，PATH 环境变量保存着可执行文件可能存在的目录
• 第 4 行，LD_LIBRARY_PATH 环境变量保存着库文件所在的目录
• 第 5 行，使用 export 来导出上面这些环境变量，相当于声明“全局变量”
• 第 7 行，使用 mount 命令来挂载所有的文件系统，这些文件系统由文件 /etc/fstab来指定，所以后续还要创建 /etc/fstab文件
• 第 8 和 9 行，创建目录/dev/pts，然后将 devpts挂载到 /dev/pts目录中
• 第 11 和 12 行，使用 mdev 来管理热插拔设备，通过这两行，内核就可以在 /dev 目录下自动创建设备节点

创建好rcS文件后，赋予其可执行权限：

chmod 777 rcS

1.2 创建 /etc/fstab 文件

fstab文件是在 Linux开机以后自动配置哪些需要自动挂载的分区，格式如下：

<file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>

• file system：要挂载的特殊的设备，也可以是块设备，比如/dev/sda 等
• mount point：挂载点必须为已经存在的目录
• type：文件系统类型，比如 ext2、ext3、proc、romfs、tmpfs 等
• options：挂载选项，用于设置挂载参数，一般使用 defaults默认选项
  – defaults：rw, suid, dev, exec, auto, nouser, and async
  – auto：系统自动挂载，fstab默认就是这个选项
  – noauto ：开机不自动挂载
  – nouser：只有超级用户可以挂载
  – ro：按只读权限挂载
  – rw：按可读可写权限挂载
  – user：任何用户都可以挂载
• dump：为 1 表示允许备份，为 0 不备份，一般设置为 0
• pass：磁盘检查设置，为 0 表示不检查。 根目录‘/’设置为 1，其他的都不能设置为 1，其他的分区从 2 开始。 一般不在 fstab 中挂载根目录，因此这里一般设置为 0

在 rootfs根文件系统中创建 /etc/fstab文件：

cd etc/
touch fstab

fstab文件内容如下：

#
proc 		 /proc 	 proc 	 defaults  0 	    0
sysfs 		 /sys 		 sysfs  defaults  0 	    0
tmpfs 		 /tmp 		 tmpfs  defaults  0 	    0

1.3 创建/etc/inittab文件

inittab 的详细内容可以参考 busybox 下的文件 examples/inittab。 init 程序会读取/etc/inittab这个文件，inittab 由若干条指令组成。 每条指令的结构都是一样的，由以“ : ”分隔的 4 个段组成，格式如下：

:::

• id：每个指令的标识符，不能重复。 对于 busybox的 init而言是用来指定启动进程的控制 tty，一般将串口或者 LCD屏幕设置为控制 tty
• runlevels：对 busybox 来说此项完全没用，所以空着
• action：动作关键字，用于指定 process 可能用到的动作
• process：具体的动作，比如程序、脚本或命令等

参考 busybox的 examples/inittab文件，在 rootfs根文件系统中创建 /etc/inittab文件：

cd etc
touch inittab

inittab文件内容如下：

1 #etc/inittab
2 ::sysinit:/etc/init.d/rcS
3 console::askfirst:-/bin/sh
4 ::restart:/sbin/init
5 ::ctrlaltdel:/sbin/reboot
6 ::shutdown:/bin/umount -a -r 
7 ::shutdown:/sbin/swapoff -a

• 第 2 行，系统启动以后运行/etc/init.d/rcS 这个脚本文件
• 第 3 行，将 console 作为控制台终端，也就是 ttymxc0
• 第 4 行，重启的话运行/sbin/init
• 第 5 行，按下 ctrl+alt+del 组合键就运行/sbin/reboot，用于重启系统
• 第 6 行，关机的时候执行/bin/umount，也就是卸载各个文件系统
• 第 7 行，关机的时候执行/sbin/swapoff，也就是关闭交换分区

/etc/inittab 文件创建好以后重启开发板即可，至此！ 根文件系统要创建的文件就已经全部完成了。 接下来就要对根文件系统进行其他的测试，比如我们自己编写的软件运行是否正常、是否支持软件开机自启动、中文支持是否正常以及能不能链接等

2. 根文件系统其他功能测试

根文件系统已经完善了，接下来继续测试根文件系统是否好用

2.1 软件运行测试

编写一个简单的c语言程序运行一下，验证库文件是否能用

在ubuntu的 rootfs中创建一个hello.c

#include 

int main(void){
  while(1){
    printf("hello world!\\r\\n"); //打印
    sleep(2); //休眠2秒
  }
}

使用交叉编译链来编译程序

arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o hello

编译后会生成名为hello的可执行文件，可以使用“file”命令查看文件类型以及编码格式，见下图

可见 hello是个32位的 LSB可执行文件，ARM架构的，并且是动态链接的

重启开发板，在开发板上运行hello文件，程序每隔2秒打印一次，运行正常，说明根文件系统中的动态库没有问题，“ctrl+c”可中止程序

程序运行起来后，会占用交互窗口，可在运行时加上“&”，即：./hello&，让其进入后台运行

程序在后台运行时，交互串口仍是有打印的，只是这时可以敲回车键来输入命令了，与程序的输出互不影响，唯一的影响是程序的输出会打断我们的输入，但可以不理会打断，继续输入仍可执行命令的

后台运行的程序，可通过 ps命令查看进程id，然后使用 kill -9 pid(进程ID)命令来关闭后台运行的程序。 如下图，输入ps命令，可见 hello程序的进程ID为92，输入kill -9 92（不用理会被打断）后回车，就可看到hello进程被关闭了

2.2 中文字符测试

在Ubuntu中的 rootfs目录下新建一个“中文测试”文件夹，并新建一个“测试文档.txt”，里面输入任意中文，下载到开发板后，在开发板命令行模式中，使用cat命令查看中文是否显示正确

2.3 开机自启动测试

一般做好产品以后都是需要开机自动启动相应的软件，实现开机自启动的原理也很简单，linux在启动时，有一个默认的开机启动脚本（/etc/init.d/rcS这个shell文件），修改这个脚本，添加自启动相关内容即可

########## /etc/init.d/rcS 文件代码 ##########
#!/bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib
runlevel=S
umask 022
export PATH LD_LIBRARY_PATH runlevel

mount -a
mkdir /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s

#开机自启动，先进入hello所在文件夹再执行
cd /drivers 
./hello &
cd /

自启动代码添加完成以后，重启开发板，可以看到hello这个软件已经开机时自动运行了：

2.4 外网连接测试

这里的外网是相对于局域网这个内外而言的，即测试板子是否能访问百度、QQ这样的网站，先使用ping指令来测试一下：

在网络连接正常的情况下，无法ping通这些网址，是因为缺少域名解析服务，需要配置域名解析服务器的IP地址。 一般域名可以设置为所处网络的网关地址，比如我的局域网的网关是192.168.10.1，也可以设置为运营商的域名解析服务器地址：114.114.114.114

在rootfs中新建文件/etc/resolv.conf，然后在里面输入如下内容：

nameserver 114.114.114.114
nameserver 192.168.10.1

修改保存退出，再次ping一下百度网站，可以看出 ping成功了！

至此！ 根文件系统就彻底的制作完成。 uboot、kernel、rootfs这三个共同构成了一个完整的 Linux系统，这个系统是一个可以正常运行的系统，可以在这个系统上进行 Linux驱动开发。