一、導(dǎo)讀

本文描述buildroot中支持的三種系統(tǒng)初始化方式以及buildroot在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中是如何工作的。

二、系統(tǒng)初始化的三種方式

我們已經(jīng)知道，在linux內(nèi)核啟動(dòng)后期會(huì)嘗試加載用戶空間的init程序，init程序是由內(nèi)核啟動(dòng)的第一個(gè)用戶空間程序（PID為1），該程序負(fù)責(zé)啟動(dòng)用戶空間的服務(wù)和程序（例如：Web服務(wù)、圖形應(yīng)用程序、其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等）。

在使用buildroot構(gòu)建linux根文件系統(tǒng)時(shí)，其支持三種不同類型的初始化系統(tǒng)，可以在“System configuration”選項(xiàng)下的“Init system”選擇項(xiàng)中進(jìn)行選擇：

（1）第一種是“BusyBox”

BusyBox 實(shí)現(xiàn)了基本的 init 程序，對(duì)于大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)而言，選擇這種方式已經(jīng)足夠了。啟用“BR2_INIT_BUSYBOX”將確保 BusyBox 會(huì)生成并安裝其 init 程序，這也是 Buildroot 的默認(rèn)解決方案。

BusyBox init程序會(huì)在啟動(dòng)時(shí)去讀取/etc/inittab文件。除了掛載一些重要的文件系統(tǒng)之外，默認(rèn)的 inittab 的主要工作是啟動(dòng)/etc/init.d/rcS shell腳本，并啟動(dòng)一個(gè) getty 程序（用于提供登錄提示）。

（2）第二種是“systemV”

該種解決方案使用傳統(tǒng)的sysvinit程序，位于Buildroot目錄package/sysvinit中，在Upstart或Systemd出現(xiàn)之前，這是大多數(shù)桌面Linux發(fā)行版使用的解決方案。Sysvinit同樣使用inittab文件（其語(yǔ)法與 BusyBox 中的語(yǔ)法略有不同）。與此init解決方案一起安裝的默認(rèn)inittab 位于package/sysvinit/inittab中。

（3）第三種是“systemd”

systemd是用于Linux的新一代init系統(tǒng)。它的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的init程序：強(qiáng)大的并行處理能力、使用socket和D-Bus激活啟動(dòng)服務(wù)、按需啟動(dòng)守護(hù)程序、使用Linux控制組跟蹤進(jìn)程、支持對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行快照和還原等等。

systemd在相對(duì)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)上很有用，例如：需要D-Bus和服務(wù)之間相互通信的系統(tǒng)。值得注意的是systemd會(huì)帶來(lái)了大量的大型依賴項(xiàng)，例如dbus、udev等。

buildroot如何工作

本小節(jié)描述buildroot的工作機(jī)制。

在《buildroot使用筆記-01 | 常規(guī)使用步驟》一文中，對(duì)buildroot的目錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，可以明確知道：buildroot基本上是一組Makefile文件，這些文件可以對(duì)所需軟件進(jìn)行下載、配置和編譯。除此之外，buildroot中還包含了各種軟件包的補(bǔ)?。褐饕悄切┥婕敖徊婢幾g工具鏈的軟件包，例如：gcc、binutils和uClibc等。

對(duì)于軟件包來(lái)說(shuō)，每個(gè)軟件包基本上只有一個(gè)Makefile文件，它們以.mk擴(kuò)展名進(jìn)行命名。在buildroot中，Makefile分成許多不同的部分：

toolchain/目錄包含與交叉編譯工具鏈相關(guān)的所有軟件的Makefile和相關(guān)文件：binutils、gcc、gdb、kernel-header 和 uClibc。

arch/目錄包含 Buildroot 支持的所有處理器體系架構(gòu)的定義。

package/目錄包含所有用戶空間的工具和庫(kù)（Buildroot 可以將它們編譯并添加到目標(biāo)根文件系統(tǒng)）的 Makefile 和相關(guān)文件，每個(gè)軟件包都有一個(gè)子目錄。

linux/目錄包含 Linux 內(nèi)核的 Makefile 和相關(guān)文件。

boot/目錄包含 Buildroot 支持的 Bootloader 的 Makefile 和相關(guān)文件。

system/目錄包含對(duì)系統(tǒng)集成的支持，例如目標(biāo)文件系統(tǒng)框架 skeleton 和 init 系統(tǒng)的選擇。

fs/目錄包含與生成目標(biāo)根文件系統(tǒng)鏡像有關(guān)的軟件的 Makefile 和相關(guān)文件。

每個(gè)目錄至少包含2個(gè)文件：

xxx.mk 是用于下載、配置、編譯和安裝軟件包的Makefile。

Config.in 是配置工具描述文件的一部分，用于描述與軟件包相關(guān)的選項(xiàng)。

在buildroot配置完成后，主Makefile執(zhí)行的具體操作步驟如下：

（1）創(chuàng)建所有的輸出目錄：staging、target、build 等（默認(rèn)在output/目錄中，我們可以使用“O=”來(lái)指定另一個(gè)路徑）。

（2）生成工具鏈目標(biāo)。當(dāng)使用內(nèi)部工具鏈時(shí)，這意味著buildroot會(huì)生成交叉編譯工具鏈。當(dāng)使用外部工具鏈時(shí)，這意味著將檢查外部工具鏈的功能并將其導(dǎo)入到Buildroot環(huán)境中。

（3）生成TARGETS變量中列出的所有目標(biāo)。該變量由所有組件的 Makefile 填充。生成這些目標(biāo)時(shí)將生成用戶空間軟件包（庫(kù)、程序集）、內(nèi)核、引導(dǎo)加載程序的編譯以及根文件系統(tǒng)鏡像，在該過(guò)程中，會(huì)聯(lián)網(wǎng)命中、下載所需要的軟件包，然后對(duì)其進(jìn)行編譯構(gòu)建。在編譯構(gòu)建過(guò)程中，單個(gè)操作步驟一般會(huì)顯示對(duì)應(yīng)的下載進(jìn)度提示，過(guò)程進(jìn)度提示等。在執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作時(shí)，還會(huì)有相應(yīng)的提示，類似于下圖所示的信息：

審核編輯：劉清