buildroot 构建根文件系统

一、开发背景

　　原开发板的文件系统拥有很大的冗余文件，需要裁剪文件系统或者根据需要定制文件系统

二、开发需求

　　1、构造最小系统，支持基本指令，例如 cd、ls、tar 等基础指令

三、开发环境

　　Linux Ubuntu 4.15.0-65-generic + buildroot-2023.02.3 + i.mx6d(cortex-A9)

　　buildroot 下载：https://buildroot.org/download.html （推荐使用长支持版本）

四、配置步骤

　　make menuconfig：打开图形界面配置

　　需要配置的选项包括一下：

　　Target options ---> 　　　　  目标选项--->

　　Toolchain ---> 　　　　　　　工具链--->

　　Build options ---> 　　　　     生成选项--->

　　System configuration ---> 　　系统配置--->

　　Kernel ---> 　　　　　　　　  内核--->

　　Target packages ---> 　　　　目标包--->

　　Filesystem images ---> 　　　文件系统映像--->

　　Bootloaders ---> 　　　　　　引导加载程序--->

　　Host utilities ---> 　　　　　　主机实用程序--->

　　Legacy config options ---> 　　旧版配置选项--->

　　参考链接：https://ost.51cto.com/posts/10482

　　1、Target options 

　　　　（1）Target Architecture：选择处理器架构，涉及到文件的存储方式，选择 (ARM (little endian)) ，一般 arm 选择小端模式

　　　　（2）Target Architecture Variant：选择内核核心，armv7a cores 架构下的 cortex-A9

　　　　（3）Enable NEON SIMD extension support：SIMD（单指令多数据流），针对视频和音频的扩展指令集加速，这里先不使能，没有这方面需求 

　　　　　　  参考链接：https://blog.csdn.net/whatday/article/details/87111526

　　　　（4）Enable VFP extension support：向量浮点运算支持，可以加速浮点运算，这里建议打开，后面才能选择 EABIhf，硬件浮点运算。

　　　　（5）Target ABI：（ABI: Application Binary Interface）选择应用的二进制接口，由于上面打开了 VFP 支持，所以这里选择 EABIhf

　　　　　　   EABIhf：Embedded Application Binary Interface Hard Float，这个选项需要考虑和交叉编译工具链保持一致，我的交叉工具是 arm-linux-gnueabihf

　　　　（6）Floating point strategy：浮点策略，VFPv3 和 VFPv3-D16中选择一个，VFPv3 提供 32 个单精度运算寄存器和 32 个双精度运算寄存器

　　　　　　  VFPv3 = VFPv3-D32，VFPv3-D16 即是在原来的基础上把双精度浮点运算从32个减半变成16个，减少了资源，这里先选择 VFPv3-D16，速度不够再提升

　　　　（7）ARM instruction set：指令集，保险起见选择 arm 指令集，可以考虑 Thumb2 指令集

　　　　　　arm 指令集是 32 bit 的，Thumb2 指令集兼容 16 bit 和 32 bit 指令

 　　　   （8）Target Binary Format：二进制格式，没得选，直接 ELF

　　　　　最后配置截图：　

 　　2、Toolchain

　　　　编译工具链配置，这里使用自定义的编译工具链

　　　　（1）Toolchain type：工具链类型，直接选择 External toolchain，即外部工具链，buildroot 也有交叉编译工具链，一般不用

　　　　（2）Toolchain：选择自定义工具链，即 Custom toolchain，可以从其他平台下载，不过一般都是用本地的

　　　　（3）Toolchain origin：工具链源，这里选择 Pre-installed toolchain，即已安装，后面提供路径即可，如果从其他平台下载，这里也有下载选项

　　　　（4）Toolchain path：工具链路径，即交叉编译工具链路径，注意：需要按住 ctrl 键才能删除，例如：/opt/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf 

　　　　　　  实际可执行路径：/opt/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/，根据自己的路径填写

　　　　　　  快速查看工具链路径：which arm-linux-gnueabihf-gcc，关键字 which

　　　　（5）Toolchain prefix：工具链前缀，根据自己的交叉编译工具链写，$(ARCH)-linux-gnueabihf ，源编译链：arm-linux-gnueabihf

　　　　（6）External toolchain gcc version：工具链 gcc 版本，命令行输入 arm-linux-gnueabihf-gcc -v 查询填写

　　　　（7）External toolchain kernel headers series：编译工具链的内核版本，这个比较麻烦，找到编译工具链源码文件 version.h

　　　　　　cat /opt/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include/linux/version.h　　

 　　　　　　如上图，找到版本文件，将数字 263680 转换成 16 进制 = 40600，即版本号 ：4.06.00

 　　　  （8）External toolchain C library：C 语言库支持库，可选 uClibc、glibc 和 musl，这里选择 glibc

　　　　　　uClibc 属于微型库，功能简单，不支持内存管理；glibc 相对庞大而功能齐全；musl 相对较新，不常用

　　　　（9）Toolchain has SSP support? (Stack Smashing Protector)，即栈溢出保护，SSP是一项重要的安全措施，选择打开

　　　　（10）Toolchain has RPC support? (Remote Procedure Call)，即远程调用功能，一般结合 NFS 使用，选择打开

　　　　（11）Toolchain has C++ support? 这个就不用多说了，直接打开

　　　　（12）Toolchain has D support? 这里的 D 指的是 D 语言，也是编程语言的一种，不打开

　　　　（13）Toolchain has Fortran support?  这里的 Fortran 也是编程语言的一种，不打开

　　　　（14）Toolchain has OpenMP support? 这里的 OpenMP 是并行设计方法，不打开

　　　　（15）Copy gdb server to the Target：把 GDB 服务器拷贝到系统中，可以远程调试软件，这里先打开（文件可能比较大），后续可以研究一下

　　　　（16）Copy gconv libraries：用于字符编码转换，先不打开

　　　　（17）Extra toolchain libraries to be copied to target：可以指定路径，把库拷贝到目标系统，后续可以添加相关路径

　　　　（18）Target Optimizations：优化相关，用法未知

　　　　（19）Target linker options：目标连接器，用法未知

　　　　最后配置截图：

 　　3、Build options

　　　　这部分基本不用改，保持默认

　　4、System configuration

　　　　（1）Root FS skeleton 根文件系统骨架，实际上只是选择配置方式，这里选择默认 default target skeleton

　　　　（2）System hostname 系统名，还是修改一下，根据自己实际情况编写

　　　　（3）System banner 系统启动的欢迎语，根据自己实际情况编写

　　　　（4）/dev management 设备 U 盘的挂载方式，这里选择 Dynamic using devtmpfs + mdev

　　　　　　 mdev 是 eudev 的简化版，详细参考：https://blog.csdn.net/bjr2016/article/details/103220862/

　　　　（5）Enable root login with password 默认登录账户名 root

　　　　（6）Root password 设置密码，根据自己实际情况编写

　　　　（7）Run a getty (login prompt) after boot 设置登录串口属性

　　　　　　1）TTY port 串口号，可以定死串口号，例如 ttymxc0，保留 console，串口号由 uboot 指定

　　　　　　2）Baudrate 设置波特率，可以设置，也可以又内核决定，即 keep kernel default  

　　　　（8）其他的视情况配置

　　　　最后配置截图：

 　　5、Kernel

　　　　这里只是构建文件系统，不需要内核，取消选中

　　　　最后配置截图： 

 　　6、Target packages

　　　　这里是文件安装包打包，先不修改

　　7、Filesystem images

　　　　这里是配置镜像文件属性的，暂时不动

　　8、Bootloaders

　　　　这里可以配置 uboot 等引导程序，考虑到只构建文件系统，取消所有选项

　　　　最后配置截图：

 　　9、Host utilities

　　　　这里是主机应用相关配置，先不动

　　10、Legacy config options

　　　　这里是遗留的旧配置选项，先不动

 　　11、最后执行 make，目标生成文件在 ./output/images/rootfs.tar