制作ZedBoard上linux根文件系统(ramdisk)

Digilent的OOB设计给出了一个ZedBoard上完整的运行的linux系统所需要的所有文件，包括配置FPGA的bit文件、 配置ARM PS系统的First-Stage boot loader(FSBL)和引导linux需要的Second-Stage boot loader(SSBL)、Linux内核zImage、设备树文件devicetree_ramdisk.dtb 以及根文件系统ramdisk8M.image.gz。linux在运行时，加载这个ramdisk8M.image.gz镜像文件到DDR3中来执行实现根文件系统的建立，很多并不像在ubuntu中对文件系统操作那样简单。本小节介绍如何制作ZedBoard可运行的根文件系统ramdisk8M.image.gz镜像文件，参照xilinx wiki 。

通过本小节的学习，在以后的开发中，可以更加顺利的修改文件系统，给设计带来方便。

硬件平台：Digilent ZedBoard

开发环境：Windows XP 32 bit + Wmare 8.0 + Ubuntu 10.04 + arm-linux-xilinx-gnueabi交叉编译环境

Zedboard linux: Digilent OOB Design

1、FHS（Filesystem Hierarchy Standard）标准介绍

当我们在linux下输入ls / 的时候，见到的目录结构以及这些目录下的内容都大同小异，这是因为所有的linux发行版在对根文件系统布局上都遵循FHS标准的建议规定。该标准规定了根目录下各个子目录的名称及其存放的内容：

目录名

 

存放的内容

 

/bin

 

必备的用户命令，例如ls、cp等

 

/sbin

 

必备的系统管理员命令，例如ifconfig、reboot等

 

/dev

 

设备文件，例如mtdblock0、tty1等

 

/etc

 

系统配置文件，包括启动文件，例如inittab等

 

/lib

 

必要的链接库，例如C链接库、内核模块

 

/home

 

普通用户主目录

 

/root

 

root用户主目录

 

/usr/bin

 

非必备的用户程序，例如find、du等

 

/usr/sbin

 

非必备的管理员程序，例如chroot、inetd等

 

/usr/lib

 

库文件

 

/var

 

守护程序和工具程序所存放的可变，例如日志文件

 

/proc

 

用来提供内核与进程信息的虚拟文件系统，由内核自动生成目录下的内容

 

/sys

 

用来提供内核与设备信息的虚拟文件系统，由内核自动生成目录下的内容

 

/mnt

 

文件系统挂接点，用于临时安装文件系统

 

/tmp

 

临时性的文件，重启后将自动清除

 

制作根文件系统就是要建立以上的目录，并在其中建立完整目录内容。其过程大体包括：

编译／安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录
利用交叉编译工具链，构建/lib目录
手工构建/etc目录
制作根文件系统的镜像文件
下面就来详细介绍这个过程。

1、编译安装busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录

首先下载BusyBox源码，使用命令
git clone git://git.busybox.net/busybox

当然，和往常一样，为了给上不了国外网站的同学们提供便利，这里提供一个国内的下载链接：

busybox下载

下载后，切换到busybox目录，并进行默认配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- defconfig

使用命令
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- menuconfig

打开可视化界面配置

逐一进入
BusyBox Settings->Installation Options->BusyBox installation prefix

将目录设置为
/home/devel/_rootfs

保存后退出，并安装busybox
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- install

安装好后，我们能够在/home/devel/_rootfs目录下看到生成了的bin sbin usr/bin usr/sbin 目录，其下包含了我们常用的命令，这些命令都是指向bin/busybox的软链接。

3、安装Dropbear
我对dropbear的功能不是很明白，从百度上获取到的信息是“dropbear实现完整的SSH客户端和服务器版本2协议。它不支持SSH版本1 的向后兼容性，以节省空间和资源，并避免在SSH版本1的固有的安全漏洞。还实施了SCP的。SFTP支持依赖于一个二进制文件，可以通过提供的OpenSSH或类似的计划。”由于xilinx wiki上有这样的步骤，还是老老实实的做吧。

下载dropbear，并解压
wget
tar xfvz dropbear-0.53.1.tar.gz

配置dropbear
./configure --prefix=/home/devel/_rootfs --host=arm-xilinx-linux-gnueabi --disable-zlib CC=arm-xilinx-linux-gnueabi-gcc LDFLAGS="-Wl,--gc-sections" CFLAGS="-ffunction-sections -fdata-sections -Os"

编译
make PROGRAMS="dropbear dbclient dropbearkey dropbearconvert scp" MULTI=1 strip

安装dropbear并创建符号链接
make install
ln -s /home/devel/_rootfs/usr/bin/scp

4、利用交叉编译工具链，构建/lib目录
进入/home/devel/_rootfs，创建lib目录
cd /home/devel/_rootfs
bash> mkdir lib

将交叉编译环境库拷贝到这个目录下
cp /opt/14.2/ISE_DS/EDK/gnu/arm/lin64/arm-xilinx-linux-gnueabi/libc/lib/* lib -r

同样，将工具链拷贝到sbin/和usr/bin/下
cp /opt/14.2/ISE_DS/EDK/gnu/arm/lin64/arm-xilinx-linux-gnueabi/libc/sbin/* sbin/ -r
cp /opt/14.2/ISE_DS/EDK/gnu/arm/lin64/arm-xilinx-linux-gnueabi/libc/usr/bin/* usr/bin/ -r

意：很多网友说，自己的电脑上没有lin64文件夹，只有nt文件夹。这个问题是由于在安装ISE版本是，操作系统32位/64位决定的。我在XP(32位)下安装时也只有nt文件夹，因而我选择一个“懒”的方法：把OOB中的lib/、sbin/bin、 usr/bin文件夹直接拷贝出来，相应替换掉。

?usr/bin目录文件下载

?sbin目录文件下载

?lib目录文件下载

5、创建其他目录和相应配置
至此，几个重要的目录和文件都已经创建完毕，需要安装FHS要求把其他目录和文件创建。切换到_rootfs目录下，使用命令
mkdir dev etc etc/dropbear etc/init.d mnt opt proc root sys tmp var var/log var/www

创建"etc/fstab"文件，内容如下
LABEL=/ / tmpfs defaults 0 0
none /dev/pts devpts gid=5,mode=620 0 0
none /proc proc defaults 0 0
none /sys sysfs defaults 0 0
none /tmp tmpfs defaults 0 0

创建"etc/inittab"文件，内容如下
::sysinit:/etc/init.d/rcS
# /bin/ash
#
# Start an askfirst shell on the serial ports
ttyPS0::respawn:-/bin/ash
# What to do when restarting the init process
::restart:/sbin/init
# What to do before rebooting
::shutdown:/bin/umount -a -r

创建"etc/passwd"文件，内容如下
root:$1$qC.CEbjC$SVJyqm.IG.gkElhaeM.FD0:0:0:root:/root:/bin/sh

创建文件"etc/init.d/rcS" ，内容如下
#!/bin/sh

echo "Starting rcS..."

echo "++ Mounting filesystem"
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t tmpfs none /tmp

echo "++ Setting up mdev"

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

mkdir -p /dev/pts
mkdir -p /dev/i2c
mount -t devpts devpts /dev/pts

echo "++ Starting telnet daemon"
telnetd -l /bin/sh

echo "++ Starting http daemon"
httpd -h /var/www

echo "++ Starting ftp daemon"
tcpsvd 0:21 ftpd ftpd -w /&

echo "++ Starting dropbear (ssh) daemon"
dropbear
echo "rcS Complete"

并设置其权限
chmod 755 etc/init.d/rcS
sudo chown root:root etc/init.d/rcS

BTW，我们的后续设计中，为了实现应用程序上电后自动启动运行，可以修改rcS文件内容，将应用程序执行命令写入到rcS文件中。

6、生成ramdisk镜像文件

至此，根文件系统所有需要的目录和文件已经准备完毕。查看_rootfs下的内容

这个根文件系统能够被执行，还需要将其制作成image镜像文件，并压缩。

接下来的操作如果和xilinx wiki上操作一致，最终的文件系统并不能被识别，所以这里介绍的和xilinx wiki有少许不同。

创建镜像文件ramdisk8M.image，并设置大小为8M，文件系统格式为ext2：
cd ~
dd if=/dev/zero of=ramdisk8M.image bs=1024 count=8192
mke2fs -F ramdisk8M.image -L "ramdisk" -b 1024 -m 0
tune2fs ramdisk8M.image -i 0
chmod 777 ramdisk8M.image

大小可以按照需要自己调整，但是最好不要超过32M。

创建ramdisk目录，将ramdisk8M.image 挂载到该目录下，
mkdir ramdisk
mount -o loop ramdisk8M.image ramdisk/

接下来，只需要将_rootfs目录下的内容全部拷贝到ramdisk下即可
cp -R /home/devel/_rootfs/* ramdisk

注意，这里cp的参数一定是R而非r。

这样，这个镜像文件的内容就是_rootfs目录下的内容了。将其卸载就可
umount ramdisk/

到此，根文件系统镜像文件ramdisk8M.image 制作完成，将其压缩
gzip -9 ramdisk8M.image

生成ramdisk8M.image.gz文件，拷贝到SD上就可以了。

busybox下载

usr/bin目录文件下载

sbin目录文件下载

lib目录文件下载