根文件系统制作

Posted 2021-03-10 fxzq

在前面已经把根文件系统所需要的文件、目录全部都制作好了，接下来讨论如何把它移植到嵌入式系统开发板上。
要把根文件系统的所有目录和文件移植到arm开发板上，需要一个名叫mtd.utils的工具软件，它可以直接到官网（ftp://ftp.infradead.org/pub/mtd-utils/）上去下载源码，同时还需要zlib库（http://zlib.net/）和lzo库（http://www.oberhumer.com/opensource/lzo/）的支持，另外还有utils-linux工具（https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/utils/util-linux/）也需要下载。关于mtd.utils工具的具体制作方法有些复杂，请自行参考其它教程，这里就不再讨论了。
下面仍以硕数公司的S3C2416核心板为例来进行讨论，通过使用制作好的mtd.utils工具来对根文件系统进行移植。
首先参考前面的方法，使用SD卡把开发板启动起来，启动完成后执行“cd /opt/mtd-utils”进入该目录，可以看到该目录下就有制作好的mtd.utils工具。使用SD卡启动起来后的根文件系统是基于ramdisk的，它并没有使用NandFlash，所以完全可以使用mtd.utils工具来直接在NandFlash上制作UBIFS格式的根文件系统，下面就来讨论一下制作方法。
为了方便操作，可先把前面制作好的根文件系统打成一个包，在虚拟机下进入到根目录，然后执行“tar -zcvf rootfs.tar.gz /rootfs”，其中rootfs.tar.gz是要生成的打包文件，“/rootfs”是根文件系统所在的目录。完成后就会在根目录下生成rootfs.tar.gz文件，把这个文件拷贝到用于启动开发板的SD卡上，就可以进行移植了。接着使用这张SD卡把开发板上的Linux启动进来，然后进入到/opt/mtd-utils目录下，按以下步骤进行操作。
首先执行“./flash_eraseall /dev/mtd2”，把根文件系统所在分区的内容全部擦除掉。其中，flash_eraseall是mtd-utils目录下的一个可执行程序，“/dev/mtd2”指的就是根文件系统所在的分区（mtd0为UBoot分区、mtd1为Kernel分区）。然后执行“./ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 2”，同样ubiattach也是一个可执行程序，它用于链接MTD设备（MTD设备描述原始Flash设备）到UBI并且创建相应的UBI设备（相反的程序是ubidetach）。其中“/dev/ubi_ctrl”是一个设备节点文件，如果没有可执行“mknod /dev/ubi_ctrl c 10 63”来创建它，“-m 2”是指attach的是mtd2分区。ubiattach执行完后的效果如下图所示。

完成后接着执行“./ubimkvol /dev/ubi0 -N rootfs -s 100MiB”，同样ubimkvol也是一个可执行程序，它用于创建一个卷（相反的程序是ubirmvol），卷才是最终用户挂载文件系统的地方，其中“/dev/ubi0”也是一个设备节点，它是在执行上一步ubiattach时被创建出来的，“-N”是后面跟的是此卷的名称，“-s”后面跟的是大小。ubimkvol执行完后的效果如下图所示。

完成后就可以执行挂载命令了。先执行“mkdir -p /tmp/nand”创建一个挂载点，然后执行“mount -t ubifs /dev/ubi0_0 /tmp/nand”进行挂载，其中“/dev/ubi0_0”是一个设备节点，它是在执行上一步ubimkvol时被创建出来的，“-t ubifs”是指挂载的文件系统为UBIFS形式，挂载完后的效果如下图所示。

至此，操作/tmp/nand目录就是操作根文件系统分区mtd2了，这就方便多了，下一步只需要把前面制作好的根文件系统拷贝过来即可。
执行“cd /mnt/sd”进入到SD卡的目录，确认一下rootfs.tar.gz文件存在（若没有内容可能需要重新挂载下SD卡），然后执行“tar -zxvf rootfs.tar.gz -C /tmp/nand”，“-C”是指把根文件系统解压到后面的“/tmp/nand”目录下。完毕后就可进入到“/tmp/nand”目录下查看一下，可见多了一个rootfs的目录，这就是解压后的目录，进入该目录就可以看到前面制作的根文件系统的目录和文件了。当然，制作好的根文件系统rootfs目录也可以通过NFS方式进行拷贝，这样就省去了打包和解压的过程，只不过在拷贝时要加上参数“-d”，以避免在拷贝过程中busybox的链接文件被破坏。
完成后还需要把根文件系统移动一下，因为前面在挂载ubi0_0（UBIFS卷）时是挂载到“/tmp/nand”目录下的，而目前在nand目录下还多出了一个rootfs的目录，所以需要执行一下命令“mv /tmp/nand/rootfs/* ../”，把rootfs下的所有文件和目录都移动到nand目录下（即rootfs分区下），然后再执行“rm -fr /tmp/nand/rootfs”把rootfs目录删除。最后执行“sync”命令同步一下NandFlash即可。
上述全部完成后，可执行“umount /tmp/nand”命令进行反挂载，然后执行“poweroff”关机命令，完成后给开发板断电，去除SD卡并跳线到NandFlash启动，随后给开发板上电。可看到启动完成后，开发板就进入到了console界面，且从中可以看到，基于UBIFS的根文件系统已经挂载成功了。插入一张SD卡，然后再拔出，再插入一个U盘，然后再拔出，从显示中可以看出，都实现了外存储器的自动挂载和反挂载，执行ls命令，可看到整个完整的根文件目录，如下图所示。

至此，整个基于UBIFS的根文件系统移植完毕。
当然，除了直接在NandFlash上制作根文件系统之外，也可能通过映像烧写的方式来制作UBIFS格式的根文件系统，这同样需要借助mtd-utils工具来实现。下面就来讨论一下这种方法。
要制作根文件系统映像，需要mkfs.ubifs和ubinize两个工具，其中mkfs.ubifs是用来将某个文件夹制作为UBIFS映像文件的，制作出的映像可在U-Boot下使用“ubi write”命令烧写到NandFlash上。但是，一般的U-Boot都不具备这个命令，因此还需要使用ubinize这个工具来把刚才生成的UBIFS映像文件转换成为通用的、可直接烧写在NandFlash上的格式（带有UBI文件系统镜像卷标）。下面就具体来看。
首先使用mkfs.ubifs工具将根文件系统目录rootfs制作成UBIFS映像，执行以下命令：
mkfs.ubifs -r /rootfs -m 2048 -e 126976 -c 992 -o ubifs.img
以上命令将/rootfs目录内容制作成UBIFS形式的映像文件，文件名为ubifs.img。其中，参数“-r”指定了根文件系统所在的目录，参数“-m”指定了最小I/O操作的大小，也就是NandFlash中一个页（page）的大小，参数“-e”指定了逻辑擦除快的大小，参数“-c”指定了最大的逻辑块号，参数“-o”指定输出文件的名称。
接下来使用ubinize工具把刚才生成的ubifs.img映像文件转换成为通用的Flash烧写格式，执行以下命令：
ubinize -o ubi.img -m 2048 -p 128KiB -s 512 -O 2048 ubinize.cfg
上述命令中的ubinize.cfg是一个配置文件，其内容如下：
[ubifs]
mode=ubi
image=ubifs.img
vol_id=0
vol_size=100MiB
vol_type=dynamic
vol_alignment=1
vol_name=rootfs
vol_flags=autoresize
该文件指明了要转换文件的名称及其他一些配置参数。其生成的UBIFS形式的根文件系统映像ubi.img就可在U-Boot下使用通用的“nand write”命令来进行烧写了。
在以上操作中要说明两点：一是两个工具命令mkfs.ubifs和ubinize都是mtd-utils下的可执行程序，但由于此时是在虚拟机下使用，所以在制作该命令时不要进行交叉编译，否则mkfs.ubifs和ubinize只能运行在ARM开发板系统下；二是命令使用中涉及到的参数要根据开发板所使用的NandFlash来具体确定。如果弄不清楚，还是推荐使用前面直接在NandFlash上建立根文件系统的形式进行移植。