利用Busybox如何构建一个最小的Linux系统

为了方便和简化嵌入式Linux开发过程中的调试过程，主要研究了如何使用Busybox构建出基本的嵌入式Linux根文件系统，包括Busybox的配置、编译和安装。在此基础上，进一步构建出基于NFS的嵌入式Linux根文件系统，并给出了启动脚本和配置文件。这种根文件系统可以方便地在线更改、调试程序，降低了嵌入式系统的开发门槛。

随着信息技术的发展，嵌入式系统技术已经广泛应用于国防、通信、工业控制、消费电子等诸多领域。其中，Linux作为一款开源、成熟且高效稳定的多任务 *** 作系统，先天具有许多不可比拟的优势，已成为目前最具潜力的嵌入式 *** 作系统。众所周知，构建根文件系统对于嵌入式Linux开发至关重要，它是内核启动后加载的第1个文件系统，是决定系统能否正常启动的关键所在。在开发阶段，程序往往需要反复多次的调试，鉴于此，构建基于NFS(Network File System)的根文件系统就尤为重要；这样就免去了对目标开发板的反复烧写，方便地在线对程序进行更改与调试。本文以Busybox软件为基础，介绍了一种实用的NFS根文件系统构建方法。

1 嵌入式根文件系统简介

Linux启动时，第一个必须挂载的就是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会报错进而退出启动。系统成功启动之后，才可以自动或手动挂载其他的文件系统。

Linux系统各个分区存储文件时，需要遵循一定的格式，这种文件格式称为文件系统类型，比如常见的有ext2，ext3，ext4等。在存储设备方面，FLASH是目前嵌入式系统中广泛采用的主流存储设备，它是一种可电擦写的非易失性存储器，具有体积小，功耗低，密度高等优点。目前FLASH中常见的文件系统主要有Cramfs，Jffs2，Yaffs2等。嵌入式Linux基本的根文件目录结构如表1所示。 2 Busybox简介 Busybox常被形象地称为嵌入式Linux系统开发中的“瑞士军刀”，它将许多常用的UNIX命令和工具结合到了一个单独的可执行程序中。虽然与相应的GNU工具相比较，Busybox所提供的功能和参数略少，但在比较小的系统或者嵌入式系统中已经足够了。它仅用一个可执行文件就可以提供基本的Linux *** 作系统所需的命令，体积很小，配置起来也很方便。

下载内核下载热点内核标准配置文件编译内核makemenuconfig选中LoadanAlternateConfigurationFile,然后选择刚下载的。config另外，要特别选中：1)、通过makemenuconfig选中以下对应的选项Generalsetup–>[*]enabledeprecatedsysfsfeaturestosupportolduserspacetools2)、修改。config文件修改。config文件中CONFIG_SYSFS_DEPRECATED_V2,将原本被注释掉的CONFIG_SYSFS_DEPRECATED_V2改成CONFIG_SYSFS_DEPRECATED_V2=y注：修改这项是因为旧版的mkinitrd及其nash在内核没有CONFIG_SYSFS_DEPRECATED_V2参数时默认使用旧版sysfs路径格式，从而在新内核下无法正确访问/sys内的硬盘信息节点。主要是解决"mount:couldnotfindfilesystem'/dev/root'"这样的错误makebzImagemakemodulesmakemodules_installmakeinstall解压修改内核cp/boot/initrd-2.6.38.img/tmpcd/tmp/mkdirnewinitrdcdnewinitrd/zcat/initrd-2.6.38.imgcpio-irm-rf/tmp/initrd-2.6.38.imgviinit找到这2行一样的，去掉1行echo"Loadingdm-region-hash.komodule"insmod/lib/dm-region-hash.koecho"Loadingdm-region-hash.komodule"insmod/lib/dm-region-hash.ko这主要是解决："insmod:errorinserting'/lib/dm-region-hash.ko':-1Fileexists"这样的错误从新打包内核find.cpio-c-o>/initrdcd/gzip-9initrd-2.6.38imgrm-rf/boot/initrd-2.6.38.imgcpinitrd-2.6.38.img/bootrm-rf/cd/usr/src/linux-2.6.38.tar.gzrm-rf/cd/usr/src/linux-2.6.38设置从新内核启动，重启系统vi/boot/grub/grub.conf把default=1改为default=0reboot（重启系统）

可以的。但是需要注意的是：

1、需要至少分给他二个分区，一个用作交换分区，大概2G左右；另一个做跟目录分区/，这个要大一些，起码20G。这个是主要的分区。

2、ubuntu安装好后可以挂载windows的磁盘。

具体步骤如下：

== A. 准备工作 ==

一、所需硬件

需要 Banana PI 开发板一块；

一台正常运行 Linux 系统的电脑（Linux 虚拟机也行）；

容量大于 1GB SD 卡，或者 TF 配卡套，以及相应读卡设备；

另准备一张 4GB SD 卡，用于烧写现有 .img 以启动 BPI 作辅助 *** 作；

二、所需软件

从 ubuntu 网站 http://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-core/releases/ 下载 ubuntu-core-14.04.1-core-armhf.tar.gz 包文件（60MB）

从 banana pi 网站 http://www.lemaker.org/resources/9-38/image_files.html 下载 Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img 包文件

从 sunxi 网站 http://dl.linux-sunxi.org/nightly/u-boot-sunxi/u-boot-sunxi/u-boot-sunxi-latest/ 下载 u-boot-sunxi-bananapi.tar.xz 包

== B. 主要步骤 ==

一、SD 卡分区

在 Linux 电脑上连接 SD 卡，查看设备编号：

$ sudo fdisk -l

如果系统中没有连接别的设备，通常此 SD 卡设备名为： /dev/sdb ；以下假设此卡就为 /dev/sdb，须根据实际情况进行替换；命令中写错设备名后果难料；

进入 fdisk 分区程序，用 n 子命令将此卡空间分成两个分区，提示输入第一分区大小时输入 +30M，其他参数均以回车接受默认值即可；

$ sudo fdisk /dev/sdb

以 p 子命令查看分区情况，确认无误后，输入 w 子命令确认分区写入卡设备中并退出；

二、格式化分区

将 SD 卡中两个分区分别进行格式化为 vfat 和 ext4 文件系统；

$ sudo mkfs.vfat /dev/sdb1

$ sudo mkfs.ext4 /dev/sdb2

三、写入 U-Boot 启动代码

从下载的 u-boot-sunxi-bananapi.tar.xz 包中取出 u-boot-sunxi-with-spl.bin 文件；

先清除 SD 卡前段内容；

$ sudo dd if=/dev/zero of=/dev/sdb bs=1k count=1023 seek=1

接着在特定位置写入启动代码和数据

$ sudo dd if=/path/to/u-boot-sunxi-with-spl.bin of=/dev/sdb bs=1024 seek=8

注意：此处命令行假设所有下载的文件包均存放在 /path/to 虚拟目录中， *** 作时须替换成实际目录；

四、安装内核启动文件

如果愿意，Linux 内核文件可以选择自行编译；这里为了方便，直接从厂商提供的 IMG 包中取出；这里选用从 Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img 包中取出内核文件，主要就这三个：（uImage，script.bin，uEnv.txt）；

先查看 IMG 包中第一分区的起始块位置，这里假设为 8192，将其乘以 512 的结果 4194304 放入下面命令中；

$ sudo mkdir /mnt/img

$ fdisk -l /path/to/Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img

$ sudo mount -t vfat -o loop,offset=4194304

/path/to/Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img /mnt/img

挂载成功后，从 /mnt/img 目录中复制出来这三个内核文件即可；

$ cp /mnt/img/uEnv.txt ./

$ cp /mnt/img/bananapi/uImage ./

$ cp /mnt/img/bananapi/script.bin ./

$ sudo umount /mnt/img

由于 ./Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img 包中内核放在子目录 ./bananapi 中，现在我们打算将此三个内核文件直接放在 SD 卡第一分区根目录中，所以还需要将复制出来的 uEnv.txt 内容用 vi 命令稍稍编辑一下，去掉内核文件的目录路径，使其内容写成这样子，然后保存退出 vi 命令；

bootargs=console=ttyS0,115200 console=tty0

disp.screen0_output_mode=EDID:1280x720p50 hdmi.audio=EDID:0

console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline

rootwait

aload_script=fatload mmc 0 0x43000000 script.bin

aload_kernel=fatload mmc 0 0x48000000 uImagebootm 0x48000000

uenvcmd=run aload_script aload_kernel

内核文件提取出来后，就可以复制到 SD 卡第一分区中；

$ sudo mkdir /mnt/sd

$ sudo mount -o vfat /dev/sdb1 /mnt/sd

$ cp uEnv.txt script.bin uImage /mnt/sd

$ sudo umount /mnt/sd

如果需要调整 script.bin 中参数，比如AV口接电视机，则需要先用 bin2fex 软件来实现文件格式转换成文本文件，再作修改，参见：linux-sunxi.org/Fex_Guide

五、安装 rootfs

将下载得到的 ubuntu-core-14.04.1-core-armhf.tar.gz 包文件直接释放到 SD 卡第二分区即可；

$ sudo mount /dev/sdb2 /mnt/sd

$ cd /mnt/sd

$ tar /path/to/xzvf ubuntu-core-14.04.1-core-armhf.tar.gz

六、安装 modules 和 firmware 文件

采用与前面第四步相同的方法，直接从现成 Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img 中取出内核对应的 modules/firmware 文件；

先查出 IMG 包中第二分区的起始块位置，这里假设为 122880，将其乘以 512 的结果 62914560 放入下面命令中；

$ fdisk -l /path/to/Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img

$ sudo mount -t vfat -o loop,offset=62914560 /path/to/Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img /mnt/img

挂载成功后，从 /mnt/img 目录中复制内核版本对应的 modules/firmware 硬件驱动相关文件到 /mnt/sd；

$ sudo cp -r /mnt/img/lib/firmware /mnt/sd/lib/

$ sudo cp -r /mnt/img/lib/modules/3.4.90 /mnt/sd/lib/modules

从宿主系统复制 DNS 服务器地址信息 resolv.conf 到 /mnt/sd/etc，稍后可能需要在线安装软件；

$ sudo cp -p /etc/resolv.conf /mnt/etc

完成以上步骤，SD 卡中 core 系统所需文件基本都已就绪，只待对新系统稍作配置即可开始工作了；

七、初步配置新系统

为了完成 SD 卡中新系统基本配置，需要使用 chroot 命令，方便对新系统设置 root 密码，安装必要软件包等 *** 作；

由于上述 *** 作过程均是在一台 x86 Linux 主系统上进行，而 chroot 需要使用 arm 架构的主系统，所以，这里利用另一张 SD 卡启动 Banana PI 作为主系统进行 *** 作；如果你使用的主系统电脑本身就是 arm 架构，就不必另启 BPI 了，可直接利主系统进行其余 *** 作；

为了切换到 BPI arm 主系统中进行 chroot *** 作，须先卸载 x86 系统上挂载的 SD 卡，同时清除临时目录；

$ sync

$ sudo umount /mnt/img

$ sudo umount /mnt/sd

$ sudo rm -r /mnt/img /mnt/sd

用烧写好的另一张 SD 卡启动 BPI（可以采用 Raspbian_For_BananaPi_v3_0.img），并将新系统 SD 卡通过读卡器连接到 BPI USB端口，先查看系统中已自动识别的 USB

设备，以确定新 SD 卡的设备名称，这里假设新SD卡设备名称为：/dev/sdb

$ lsusb

$ lsblk

挂载新SD卡的第二分区到 /mnt 目录，然后进入 chroot 状态；

$ sudo mount /dev/sdb2 /mnt

$ sudo chroot /mnt /bin/bash

正常进入 chroot 后，所有命令均直接针对新系统进行 *** 作；首先，设置 root 密码；

# passwd

然后配置主机名称、设置 noatime、添加用户帐户、并开启网络接口等；

# echo "ucore14" >/etc/hostname

# adduser newid

在启动命令文件 /etc/rc.local 中插入一行：mount -o remount -o noatime / ，以提升性能同时防止频繁擦写弄坏 SD 卡；

# vi /etc/rc.local

然后设置时区；

# mv /etc/localtime /etc/localtime.0

# ln -s /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

在 /etc/network/interfaces 输入网卡配置，比如，打算以 DHCP 方式连接路由器，则在其中填入以下内容：

auto lo

iface lo inet loopback

auto eth0

allow-hotplug eth0

iface eth0 inet dhcp

如果还需要配置 wifi 网络，则须另购一只兼容的 USB 接口 wifi 网卡，然后通过 wpa_supplicant 软件进行配置；这里暂时不考虑安装wifi网卡，待新系统正常运行起来再配置其他子系统即可；

至此，一个最基本的 Ubuntu 核心系统即安装完成，如果一切正常，便可使用此 SD 卡正常启动 Banana PI 了；不过得注意，下载得到的 ubuntu-core-14.04.1-core-armhf.tar.gz 包文件中并未安装 sshd 软件包，这意味着无法远程登录进入系统；假如你没有 HDMI 显示器可用，或者你的 Banana PI 只作服务器运行，则在退出 chroot 状态前，安装上 ssh 软件包是很有必要的，为此，需要跳转到下一步骤；

如果此时不打算安装 ssh 服务，也不再进行其他配置和 *** 作，则可以考虑退出 chroot 状态，并卸载 SD 卡；

# exit

# sync

# sudo umount /mnt

八、安装 SSH 远程登录（无屏必需）

在上面 chroot 状态中继续安装 ssh 软件包；如果此前已退出 chroot 则需再次进入 chroot ；

# apt-get update

# apt-get install ssh

此命令需要在线下载软件包，这也是前面需要事先复制 /etc/resolv.conf 到 SD 卡 rootfs 的原因；网速正常的话，通常几分钟即可下载安装完成；

由于默认安装的 sshd_config 配置，基于对安全性的考虑，不允许以密码方式远程登录 root 帐户和空密码远程登录，只允许使用 ssh-key 远程登录 root 帐户；这里为了方便登录，决定暂时开启密码登录，编辑 /etc/ssh/sshd_config 配置文件；

# vi /etc/ssh/sshd_config

将此项设置的值由 "without-password" 改为 "yes" 即可，或者将原设置行注释掉，再输入新的设置行，如下：

# PermitRootLogin without-password

PermitRootLogin yes

保存此项设置修改后，必要的安装和配置就全部完成了，退出 chroot，卸载 SD 卡并关机；

# exit

# sync

# sudo umount /mnt

# sudo poweroff

至此，此 SD 卡中已包含有一个可启动的 Ubuntu Core 14.04 for Banana PI；将此 SD 卡插入 Banana PI 开机，如果顺利，很快就可启动出来，并可以 ssh 远程登录进入系统；上面配置 Banana PI 以 DHCP 方式从路由器自动获取 IP 地址，所以，在 ssh 登录前，可在路由器管理界面 DHCP 栏目中查看路由器为 BPI 分配的 IP 地址；

由于 Ubuntu Core 只是一个 Core，没有包含其他任何应用系统，如：APACHE、MYSQL、PHP、X11、OFFICE 等等，不过，可利用 Debian 系的 apt-get install xxx 很方便的安装其余所需要的软件。。。

== C. 小结 ==

以上试验步骤实现了在目标 SD 卡中从分区开始配置一个可启动 Banana PI 的 Ubuntu Core 系统， *** 作步骤较多，为了省事，也可以采用逆向 *** 作，即直接在 SD 卡中烧写一个现成的 IMG 系统，然后用目标 rootfs 替换掉原系统即可；网上有许多针对 arm 架构的 rootfs 可用，较小的解压后只有30M左右，比如：linaro-image-minimal-initramfs-genericarmv7a；不过，为了方便安装应用软件，还是选用 debian core, ubuntu core 这类要方便一些，尽管尺寸稍大些；

另外，基于以上 *** 作步骤，稍作变通，即可根据需要制作自己的 .img 系统；过程大致相同，只需将 SD 卡换成一个 .img 文件，将 .img 文件挂载为 loop 设备即可；具体 *** 作此处不再赘述；

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