Qemu开发ARM篇-5、buildroot制作根文件系统并挂载启动

在上一篇 Qemu开发ARM篇-4、kernel交叉编译运行演示中，我们编译了kernel，并在qemu上进行了运行，但到最后，在挂载根文件系统时候，挂载失败，这是因为我们还没有根文件系统，在本章中，我们将制作根文件系统。

rootfs制作方式有很多方式，如busyBox、buildroot、Yocto等，在该篇章中，我们使用buildroot来制作根文件系统，主要考虑到busyBox制作完还需要手动首改一些启动配置比较繁琐，而Yocto如果电脑配置不是很好，编译时间过长，比较麻烦。

1、 buildroot源码获取

buildroot源码：github链接
在src目录下使用mkdir buildroot && cd buildroot创建buildroot路径，并使用如下命令获取buildroot源码：

mkdir buildroot && cd buildroot
git clone https://github.com/buildroot/buildroot.git

buildroot版本，因为master分支的源码会不停地更新，因此在这里我们选择一个确定版本作为开发，在这里尽量选择一个比较稳定的buildroot版本，本次选择2022.11作为本次使用版本:

使用如下命令切换分支：

cd buildroot/
git checkout 2022.11 -b 2022.11

后续，我们将使用2022.11这个版本进行开发。

2、buildroot配置

buildroot编译需要先进行配置，在buildroot目录~/project/qemu/src/buildroot/buildroot输入如下命令进入配置页面。

make menuconfig

1、配置Target option
主要配置以下几项：1、架构选择Arm(little endian)、contex-A9，其他选择如下图。

2、配置交叉编译工具链
这里我们配置为外部交叉工具链，也就是配置成我们前面自己下载的交叉编译工具链：
进入Toolchain选项：

需要配置的项目和其对应的内容如下：

1:选择External toolchain,即外部工具链
2:选择Custom toolchain:即我们自己下载的工具链
3: 选择Pre-installed toolchain:即我们自己的工具链
4:输入我们自己工具链的路径，这里就是我们前面编译uboot和kernel的工具链的路径
5:输入我们自己交叉编译工具链的前缀：这里为：arm-linux-gnueabi
6:选择我们工具链的版本：我们是7.5版本，因此在这里选择7.x
7:选择工具链kernel head:我们工具链的版本为:·4.10·，这里选择4.10.x
8:选择使用glibc
9:选中我们gcc支持的一些特性
10:选中我们gcc支持的一些特性

3、System configuration
该选项主要配置系统的一些参数：如初始化程序类型、主机名、密码以及欢迎语等，进入该选项，进行如下配置：

1:配置主机名：可根据自己需求进行更改
2:配置欢迎语：可根据自己需求进行更改
3: 初始化系统程序：这里我们选择systemd
4:使能root等，并设置密码：我这里设置为123456
5:修改shell为bash
其他的保持默认即可

4、kernel配置选项
因为我们前面自己下载了kernel,因此这里我们不需要选择内核，将内核取消勾选。

5、Target packages配置选项
该配置选项用来配置一些软件包，这里我们选中ssh功能
包选择路径如下：
Target packages->Networking applications->openssh

6、Filesystem images配置选项
该选项用来配置生成的文件系统以什么方式存在，在这里我们选择ext4格式：

7、Bootloaders配置选项
因为我们前面自己下载了uboot,因此这里我们不需要选择bootloader，将bootloader取消勾选。

配置完成记得使用下面菜单栏中的Save保存配置。

8、为了不用每次都这么繁琐的进行配置，我们需要将这次的配置文件保存下来，
使用如下命令保存我们的配置文件到confis目录下,并使用git将其提交到本地库：

cp .config configs/vexpress_a9_defconfig
git add configs/vexpress_a9_defconfig
git commit -m "add vexpress_ap_defconfig"

3、buildroot编译

在script目录使用touch build_roofs.sh && chmod 777 build_roofs.sh命令创建编译脚本，并在编译脚本输入如下内容：

#!/bin/bash
cd ~/project/qemu/src/buildroot/buildroot
make vexpress_a9_defconfig O=~/project/qemu/out/rootfs-arm
make menuconfig O=~/project/qemu/out/rootfs-arm
make O=~/project/qemu/out/rootfs-arm
cd ~/project/qemu

然后执行该脚本./script/build_roofs.sh进行编译编译过程会从网络下载软件包，如果网络不是很好，有可能会编译失败，所以尽量进行全局科学上网。

或者也可以从该连接下载笔者在编译时下载好的包，将其下载下来，替换buildroot目录下的dl目录即可。

编译完成之后，根文件系统在out/rootfs-arm/images目录下：

其中rootfs.ext4即是我们编译出来的ext4格式的根文件系统。

4、挂载根文件系统

在上一篇Qemu开发ARM篇-4、kernel交叉编译运行演示中，我们编译了kernel，但是在启动的时候，由于没有挂载根文件系统，导致panic,无法进入系统，现在我们已经编译出了根文件系统了，我们来挂载它。

在这里我们通过qemu的SD卡的形式将根文件系统挂载上去，SD卡要求文件系统大小为2的N次方，我们看看我们编译的rootfs大小：

可以看到rootfs.ext4是rootfs.ext2的软连接，查看rootfs.ext2文件大小，可以看到是60M，不满足SD大小要求，使用如下命令拷贝一份rootfs.ext2并将其resize到64M:

 cp rootfs.ext2 rootfs.ext2_temqemu-img resize rootfs.ext2_tem 64M

在script目录使用touch run_kernel_with_rootfs.sh && chmod 777 run_kernel_with_rootfs.sh命令创建运行脚本，并在运行脚本输入如下内容：

#!/bin/bash
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M \-kernel ~/project/qemu/out/kernel-arm/arch/arm/boot/zImage \-dtb ~/project/qemu/out/kernel-arm/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb \-nographic \-no-reboot \-append "root=/dev/mmcblk0 rw init=/usr/sbin/init console=ttyAMA0" \-sd ~/project/qemu/out/rootfs-arm/images/rootfs.ext2_tem

参数解释：

-kernel:指定内里路径，这里使用zImage
-dtb:指定设备树地址
-nographic：不使用图形化界面
-no-reboot：不重启
-append：因为我们这里还没有使用uboot引导kernel，因此需要借助qemu的-append参数传递bootargs参数。root指定根文件系统路径，因为我们SD直接就是ext4的文件系统没有进行分区，因此是/dev/mmcblk0，rw：挂载为可读写，init：指定系统初始化程序，因为我们在编译rootfs的时候指定的是systemd，因此这里我们需要指定为/usr/sbin/init（该init其实就是systemd的一个软连接，可以在进入板端进行查看器连接属性），console：使用串口

然后运行./script/run_kernel_with_rootfs.sh启动内核，如下：

可以看到已经成功进行启动了，并挂载成功了根文件系统，输入用户名root，密码：123456（密码为前面配置buildroot的时候设置的）。