26_实验二十五_busybox构建根文件系统

实验二十五 busybox 构建根文件系统------骨架一次成型

对应课件：《第6章 构建Linux根文件系统-V2》6.2 节（上），Slide 17-33

系列说明 ：本系列基于华清远见 FS-MP1A（STM32MP157A）开发板，对应课件《第6章 构建Linux根文件系统》。实验二十四把"根文件系统需要哪些目录和文件"列清了，本篇把其中最大的一块造出来：busybox ------一个把上百条 Unix 命令装进一个小程序的开源项目，编译安装后 /bin、/sbin、/usr 一并生成，再补上交叉编译器的 glibc 共享库，根文件系统的骨架就齐了。etc/dev 等配置与目录是实验二十六的事。本篇全程在 Ubuntu 虚拟机里操作，板子可以不开。前置：实验二十四（概念）、实验十九（gcc-arm-9.2 交叉编译器------本篇就靠它）。

一、busybox 是什么，为什么是它

根文件系统里的 /bin、/sbin 要装一堆可执行命令，一条条找源码来编不现实。busybox 的思路：把众多 UNIX 命令集合进一个很小的可执行程序，用来替换 GNU coreutils 那一大家子------每条命令提供的选项少一些，但日常够用；按模块设计，菜单里勾勾点点就能增删命令。动态连接的 busybox 只有几百 KB，静态的约 1MB。

busybox 的三件礼物，实验二十六会逐个拆开用：

1. bin/busybox 本体------所有命令的集合体；
2. 安装时自动生成的几百个符号连接------每个名字对应一条命令（ls、mount...），调用时 busybox 按名字分派；
3. linuxrc / sbin/init------init 进程的可执行程序，内核挂上根后运行的第一个程序 （实验二十三日志里那句 Run /sbin/init as init process 的主角）。

编译器就用实验十九装的那套 arm-none-linux-gnueabihf-------实验十九开篇说过"SDK 编译器缺库、编不了 busybox"才换它，本篇兑现这个安排。

二、实验环境（实际）

项目	实际值
操作位置	全程 Ubuntu 虚拟机（共享目录或本地目录，以你实际为准）；板子不开
编译器	arm-none-linux-gnueabihf-（实验十九，/usr/local/arm/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/）
busybox 版本	1.32.0（课件指定；官网 www.busybox.net）

开工自检（10 秒） ：① arm-none-linux-gnueabihf-gcc 单独敲报"没有输入文件"（实验十九的验证法，编译器在 PATH）；② busybox 源码包在手。

本篇要备齐哪些文件

文件	大小	md5	从哪来
busybox-1.32.0.tar.bz2	2,439,463 字节	9576986f1a960da471d03b72a62f13c7	已复制到本章目录 （04_构建Linux根文件系统/，md5 与源一致），拷进虚拟机共享目录即可
glibc 共享库	------	------	不用下载也不用在资料包里找：就装在实验十九那套交叉编译器里，步骤 4 定位（这是"之前章节已装好的资源"，没有新文件要复制）

三、课件 ↔ 步骤对应表

课件 Slide	内容	对应步骤
17~18	busybox 简介与特点	第一节
19	顶层 Makefile 加 CROSS_COMPILE	步骤 1
20~24	menuconfig 四处配置（静态库/Simplified modutils/depmod/mdev）	步骤 2
25	配置说明（为什么这么配）	步骤 2 末
26	make 编译	步骤 3
27~29	make install 与安装产物	步骤 3
30~33	定位 glibc 库、分类、拷贝、readelf 查依赖	步骤 4

本篇动作 → 后面谁用 → 现在含糊的后果

本篇动作	后面哪一篇要用	现在含糊的后果
menuconfig 勾 mdev	实验二十六：/dev 的设备文件全靠它自动创建	漏勾则板子上 /dev 空空、串口都未必能开
menuconfig 勾 depmod	实验二十九启动日志会点名要它；第 7 章分析模块依赖必用	modprobe 系命令缺位，驱动加载抓瞎
不勾 Build static binary	实验二十七板子上网（DNS 域名解析依赖动态库方式）	静态编译出的 busybox DNS 解析失灵，查不到头
安装目录 + glibc 的 lib	实验二十六在其上添 etc/dev 等目录；实验二十七整体搬进 NFS	骨架不全，后面每一步都白搭
`readelf ...	grep Shared`	实验二十八之后移植任何第三方程序时查依赖

四、实验步骤

步骤 1：解压源码，顶层 Makefile 指定交叉编译器（Slide 19）

cd <共享目录>        # 工作目录按你的共享目录来
tar xf busybox-1.32.0.tar.bz2      # 解出 busybox-1.32.0/
cd busybox-1.32.0

grep -n "CROSS_COMPILE ?=" Makefile      # 定位到第 164 行附近

用 nano 打开 Makefile：

nano Makefile

按 Ctrl+W （Where Is，搜索；^ 就是 Ctrl 键，对应底栏的 ^W Where Is），在搜索框输入下面这串后回车------光标直落目标行（第 164 行附近）：

CROSS_COMPILE ?=

若跳到的不是这行（撞上注释或别的写法），再按回车跳下一处 ；按行号跳也行：Ctrl+_ 输入 164 回车。在行尾 = 后面补上编译器前缀，改成：

CROSS_COMPILE ?= arm-none-linux-gnueabihf-

改完 Ctrl+O 回车保存（这台 Ubuntu 的 nano 是 4.8，底栏就是 ^O 写入；新版 nano 的 Ctrl+S 未默认绑定，按了可能没反应------以 ^O 写入 为准）、Ctrl+X 退出。

图：实测（顶替课件 Slide 19）------nano 里改好的样子：第 164 行补上 CROSS_COMPILE ?= arm-none-linux-gnueabihf-（绿框），上方整片都是行首带 # 的注释带，认准不带 # 的这行就对了；底部是这台 Ubuntu 的中文底栏，^O 写入/^X 离开/^W 搜索 与上面键位卡一一对应。

与前缀写法的老规矩一致：前缀以冒号前的 arm-none-linux-gnueabihf- 为准 ，gcc 等后缀不用写。这和实验二十给内核顶层 Makefile 加的那两行是同一件事的小型版。

就地验证：

grep -n "^CROSS_COMPILE ?= arm-none" Makefile   # 应打出刚改的那行

步骤 2：menuconfig 四处配置（Slide 20~25）

make menuconfig

图：课件 Slide 20------busybox 配置主界面（Busybox v1.32.0）：Settings、Applets、Archival Utilities、Coreutils、Console Utilities、Debian Utilities、klibc-utils、Editors、Finding Utilities、Init Utilities 等菜单。操作键与内核 menuconfig 同款。

menuconfig 三招操作卡（与实验二十一那一套同款，busybox 全是 [ ]/[*] 两态项，没有 <M>）：

① 进子菜单 ：用方向键 把光标移到 ---> 结尾的行上，按回车 进入；按 Esc 返回上一层。

② 选中 / 取消选中 ：光标移到选项行，按空格键 在 [*]（选中）和 [ ]（取消选中）之间来回切；也可以按 Y 直接选中、N 直接取消。本篇①②两处要保持 [ ]------万一它已经是 [*]，光标停在那行按空格 （或 N ）取消即可。

③ 退出并保存 ：连按两次 Esc （或选 <Exit>）逐层退出；退出最外层时会问 Do you wish to save your new configuration?------用方向键选 Yes 回车。不保存 = 白改，这是 menuconfig 头号坑。

四处配置，每一处都有明确的"为什么"：

① Settings → Build static binary (no shared libs)------保持不选：

图：课件 Slide 21------配置路径：Location: -> Settings -> Build static binary (no shared libs)。

图：课件 Slide 21------Settings 菜单实拍：Build Options 下的 [ ] Build static binary (no shared libs) 保持未选中（红框 + 红字注明"不要选择，否则 DNS 无法进行域名解析"）。

为什么不用静态库：课件 Slide 25 给了两个理由------静态编译出的文件更大，且 DNS 功能有问题（域名解析失灵）。第 6 章之后板子要联网干活，DNS 不能废，所以保持动态连接------代价是要把共享库拷进 lib（步骤 4）。

② Linux Module Utilities → Simplified modutils------保持不选：

图：课件 Slide 22------配置路径：Location: -> Linux Module Utilities -> Simplified modutils。

图：课件 Slide 22------Linux Module Utilities 菜单实拍：[ ] Simplified modutils 未选中；其下 [*] depmod、[*] insmod、[*] lsmod、[*] modprobe、[*] rmmod 均已选中。

为什么不用 Simplified modutils：它是 modprobe/depmod 的简化替代，一旦选了，完整的模块工具就被顶掉------第 7 章驱动移植要反复 insmod/rmmod/modprobe 调试，需要完整版。

③ Linux Module Utilities → depmod------确保选中：

图：课件 Slide 23------[*] depmod (27 kb) 已选中（高亮）。depmod 分析模块依赖关系生成 modules.dep------实验二十九启动日志会点名要它，第 7 章驱动模块加载前都要跑。

④ Linux System Utilities → mdev------选中且子项全选：

图：课件 Slide 24------配置路径：Location: -> Linux System Utilities -> mdev (16 kb)，红字注明"确保下面的全部选中，默认都是选中的"。

图：课件 Slide 24------Linux System Utilities 菜单实拍：[*] mdev (17 kb) 已选中，其子项 Support /etc/mdev.conf、Support subdirs/symlinks、Support regular expressions substitutions...、Support command execution...、Support loading of firmware、Support daemon mode 全部选中（红框+红字"确保都选中"）。

mdev 是 /dev 设备文件自动创建的关键（实验二十四第四节）------漏勾它，实验二十六的 rcS 跑到 mdev -s 会报 mdev: applet not found。

就地验证（退出保存后，改完就查）：

grep -c "CONFIG_STATIC=y" .config           # 应输出 0（静态没勾）
grep "CONFIG_DEPMOD=y\|CONFIG_MDEV=y" .config   # 两行都在

步骤 3：编译与安装（Slide 26~29）

make -j4

编译几十秒到一两分钟。成功的标志在最后几行：

图：课件 Slide 26------编译开始的终端截图（busybox-1.32.0 目录下直接 make）。

图：课件 Slide 26------编译成功的收尾输出：LINK busybox_unstripped、Trying libraries: crypt m resolv rt、Library crypt is not needed, excluding it、Library m is needed, can't exclude it (yet)、Library resolv is needed, can't exclude it (yet)、Final link with: m resolv------"Trying libraries"那几行是 busybox 在自查依赖哪些共享库：结论是 libm、libresolv 必需，crypt/rt 不需要。步骤 4 拷库时与 readelf 的结果互相印证。

make install CONFIG_PREFIX=../rfs-busybox

CONFIG_PREFIX 指定安装目录（课件用 ../busybox_install，我们直接叫它未来根文件系统的名字 rfs-busybox）；不带它则默认装到源码目录下 _install/。安装收尾会打一个三行横幅：

--------------------------------------------------
You will probably need to make your busybox binary
setuid root to ensure all configured applets will
work properly.
--------------------------------------------------

这不是报错 ，是 busybox 每次安装完都打的固定提醒：个别 applet（login、su、passwd 这类）要设 setuid 权限位（普通用户执行时临时借属主身份）才发挥全功能。我们的根文件系统全程以 root 运行 （实验二十七板上提示符就是 [root@fsmp1a: /]#），用不到这套机制------照课件惯例不理会即可。安装完验证：

ls ../rfs-busybox            # 应有 bin  linuxrc  sbin  usr 四样
ls ../rfs-busybox/bin | head # 一排命令名
ls -l ../rfs-busybox/bin/ls  # lrwxrwxrwx ... ls -> busybox（符号连接）

bin | head 打出的清单与上面课件截图不完全一致属正常 ------applet 集合由 .config 决定，默认配置与课件作者当年自己配过的那份略有出入。判据认结构不认清单：四样齐全、除 bin/busybox 本体外全是符号连接。第 7 章要用的模块工具顺手确认在列：

ls ../rfs-busybox/sbin | grep -E "insmod|modprobe|depmod"   # 应打出 depmod、insmod、modprobe 三行

图：课件 Slide 28------安装目录总览：bin、sbin、usr 三个目录加一个 linuxrc 文件。

图：课件 Slide 28------bin 目录内容：addgroup、adduser、ash、busybox、cat、catv、chattr、chgrp、chmod......除了 bin/busybox 本体，其他全部是指向 busybox 的符号连接 （ls -l 一眼可验）。

图：课件 Slide 28------sbin 目录内容：adjtimex、arp、fdisk、freeramdisk、fsck、getty、halt、hdparm 等管理员命令。

图：课件 Slide 28------usr 目录下只有 bin、sbin 两个子目录------结构与根目录呼应，同样装的全是符号连接。

linuxrc 与 sbin/init 功能完全一样（都是指向 busybox 的连接），内核启动后运行哪个由 bootargs 的 rdinit=/init= 参数与内核默认值决定------实验二十七的启动日志会看到 Run /sbin/init as init process。

步骤 4：把 glibc 共享库拷进 lib（Slide 30~33）

busybox 是动态编译的------它在板上运行时需要 C 库。C 库不用另找，交叉编译器自带（它编出来的程序本来就按这套库连接）。定位它的官方套路是"先找加载器，再确认库"：

cd /usr/local/arm/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf
find -name "ld-linux*.so*"
# 应输出 ./arm-none-linux-gnueabihf/libc/lib/ld-linux-armhf.so.3

图：实测（顶替课件 Slide 30）------find -name "ld-linux*.so*" 打出 ./arm-none-linux-gnueabihf/libc/lib/ld-linux-armhf.so.3，加载器找到，它所在的 libc/lib 就是 glibc 库目录。

ls arm-none-linux-gnueabihf/libc/lib/libc.so*
# 应输出 arm-none-linux-gnueabihf/libc/lib/libc.so.6 ------glibc 在此确认

图：实测（顶替课件 Slide 30）------ls .../libc/lib/libc.so* 打出 libc.so.6，glibc 就在此目录。

这个目录里的东西不全是运行时需要的，按后缀分七类------我们只要前两类：

类别	后缀	运行时需要？
① 加载器	ld-*.so、ld-linux*.so.*	要------负责把程序和它依赖的 .so 接起来
② 共享库	.so、.so.[0-9]*	要------动态连接的库文件本体
③ 目标文件	.o（crt1.o 等）	不要------编译时连接用的
④ 静态库	.a	不要（嵌入式本来就不放）
⑤ libtool 库	.la	不要------连接工具的数据，运行时无用
⑥ gconv 目录	字符集动态库	不要（按需才拷）
⑦ ldscripts 目录	连接脚本	不要------编译时用

好在 ①② 的后缀都是 *.so*，一条 cp 通吃（-d 表示连符号连接一起原样拷 ------libc 目录里 libc.so.6 是指向 libc-2.30.so 的连接，不加 -d 会把整个库实体重复拷一遍）。注意此刻人还在编译器目录里 ------.. 指不到共享目录那边，所以复制与验证的目标都用 <共享目录> 前缀写全。<共享目录> 是占位符，敲的时候要换成你的实际路径 （占位符规矩见实验二十步骤 3；示例机器是 ~/Desktop/LINUX-gy/Test2）------原样照抄尖括号，bash 会把 < 当成输入重定向，报 bash: 共享目录: 没有那个文件或目录：

cp arm-none-linux-gnueabihf/libc/lib/*.so* <共享目录>/rfs-busybox/lib/ -d
# lib 目录不存在就先 mkdir -p <共享目录>/rfs-busybox/lib
ls <共享目录>/rfs-busybox/lib | head     # ld-linux-armhf.so.3、libc.so.6、libm.so.6... 在列

图：实测------mkdir -p 建 lib、cp -d 拷库、ls | head 复扫：ld-2.30.so（实体）与 ld-linux-armhf.so.3（指向它的连接）俱在 = -d 生效、连接没被展开；libc.so.6 在列。

验一下拷对了没有 ------用 readelf 看 busybox 声明依赖哪些库，与拷进来的对账（同样写全 <共享目录> 前缀，别用 ../）：

arm-none-linux-gnueabihf-readelf <共享目录>/rfs-busybox/bin/busybox -a | grep "Shared"
# 应打出三条 NEEDED：libm.so.6、libresolv.so.2、libc.so.6

图：实测（顶替课件 Slide 33）------readelf 打出恰三条 NEEDED：libm.so.6、libresolv.so.2、libc.so.6（结果不含加载器------加载器是内核按 bootargs/约定调的，程序自己不声明）；三条都能在上一张图的 lib 清单里找到对应文件 = 拷库完成、对上账。

这一步还留了一手通用的：以后移植任何第三方程序（第 7 章起会很多），跑不起来第一件事就是用它查依赖，缺哪个库从编译器里照方抓药。

五、注意事项

1. 编译器别用 SDK 那套 ：arm-ostl-linux-gnueabi-（实验一的）缺库编不了 busybox------报错通常是一堆 xxx.h: No such file or directory。认准 arm-none-linux-gnueabihf-（实验十九的）。
2. cp ... -d 的 -d 不能丢：丢了的后果是符号连接被展开成实体，lib 目录凭空大出几倍，而且可能漏掉连接本身。
3. 四处配置每一处都要保存 （退出时 <Save>），grep .config 复核------menuconfig 的老规矩。
4. 安装目录路径不要有中文 （NFS 挂载、tar 解压对中文路径都容易出幺蛾子），按课件惯例放共享目录或 ~ 下。
5. make 无参数即可，不需要 ARCH=------CROSS_COMPILE 已写进 Makefile，busybox 是纯 C 无架构菜单。

六、验证点一览

验证点	命令	通过的样子	在哪一步敲
编译器就位	arm-none-linux-gnueabihf-gcc（空敲）	报"没有输入文件"而非 command not found	开工自检
前缀已写	grep -n "^CROSS_COMPILE ?= arm-none" Makefile	打出改的那行	步骤 1
四处配置生效	`grep "CONFIG_STATIC	CONFIG_DEPMOD	CONFIG_MDEV" .config`
编译成功	ls -l busybox	存在，几百 KB 量级	步骤 3
安装产物齐	ls ../rfs-busybox、ls -l ../rfs-busybox/bin/ls	bin linuxrc sbin usr 四样；ls -> busybox 符号连接	步骤 3
加载器定位	find -name "ld-linux*.so*"（编译器目录里）	./arm-none-linux-gnueabihf/libc/lib/ld-linux-armhf.so.3	步骤 4
库已拷齐	`ls ../rfs-busybox/lib	wc -l`	几十个 .so*（含加载器与三条 NEEDED）
依赖对账	`readelf ../rfs-busybox/bin/busybox -a	grep Shared`	libm.so.6 / libresolv.so.2 / libc.so.6 三条，lib 里各有其主

不达标时的排查：

现象	先查什么
编译报一堆头文件找不到	用错编译器（SDK 那套）------步骤 1 的 Makefile 前缀；echo $CROSS_COMPILE 看环境是否残留干扰
编译报 CROSS_COMPILE 相关错误且前缀是空	Makefile 那行没保存、或改错了行（课件指第 164 行）
menuconfig 里找不到 mdev	/ 键搜 mdev，看依赖与位置；确认没勾 Simplified modutils（勾了它菜单会变）
板上（后续实验）busybox 起不来报 No such file or directory	lib 目录缺库------readelf 三条对账；缺加载器 ld-linux-armhf.so.3 最常见
拷库后 lib 特别大	cp 忘了 -d，符号连接被展开------清空 lib 重拷

七、实验完成标志

• busybox-1.32.0 解压完成，顶层 Makefile 的 CROSS_COMPILE 已指向 arm-none-linux-gnueabihf-（步骤 1 实测）
• menuconfig 四处配置完成：静态未勾（readelf 打出三条 NEEDED = 动态编译的反证）、Simplified 未勾、depmod 与 mdev 已勾------sbin 里 depmod/insmod/modprobe/mdev 实测在列（步骤 2 实测）
• make 编译成功，收尾打出 Final link with: m resolv（步骤 3 实测）
• make install CONFIG_PREFIX=../rfs-busybox 产物齐全：bin linuxrc sbin usr，除 busybox 本体外均为符号连接（步骤 3 实测）
• glibc 库定位到 .../arm-none-linux-gnueabihf/libc/lib 并按 *.so* + -d 拷入 rfs-busybox/lib；readelf 三条 NEEDED（libm/libresolv/libc）与 lib 内容对上账（步骤 4 实测）

八、下一步：构建 etc 与 dev 目录

骨架有了，但现在的 rfs-busybox 还是个"没有灵魂的躯壳"：没有 init 的指令单（inittab）、没有挂载清单（fstab）、没有启动脚本（rcS）、没有 /dev。下一篇（实验二十六）补齐这些------包括 busybox 官方文档里 mdev 的七步流程，以及那个课件预告过的 uevent helper 报错怎么处理。