qemu 文件系统制作：自己制作根目录和应用程序 + busybox

参考陈香兰老师Linux源码分析的课件，编译完linux源码之后，准备制作一个文件系统。

本文介绍了两种文件系统的生成方式，包括：
1. 自己制作init和/dev/ram和/dev/console（遇到了文件系统的错误，花了很长时间才解决）
2. 利用busybox生成文件系统。

0x01首先创建一个应用程序

这个程序作为init程序，是linux启动后准备执行的程序。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void main(){
    while(1){
        printf("Hello!\n");
        sleep(1);
    }
}

静态编译：gcc test.c --static -o init （没有lib，必须静态编译）

0x02 建立文件系统镜像

dd if=/dev/zero of=myinitrd4M.img bs=4096 count=1024
mke2fs myinitrd4M.img
mkdir rootfs
sudo mount -o loop myinitrd4M.img rootfs

将init拷贝到目标根目录下（linux启动后期会在根目录中寻找一个应用程序来运行，在根目录下提供init是一种可选方案）

sudo cp init rootfs/

准备dev目录

sudo mkdir rootfs/dev
#linux启动过程中会启用console设备
sudo mknod rootfs/dev/console c 5 1
#另外需要提供一个linux根设备，我们使用ram
sudo mknod rootfs/dev/ram b 1 0
sudo umount rootfs

至此，一个包含简单应用程序的根目录映像myinitrd4M.img就准备好了。

0x03 qemu启动

qemu-system-x86_64  -kernel ./linux-2.6.32.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd ./testimg/myinitrd4M.img  -append "root=/dev/ram init=/init"

报错：

No filesystem could mount root, tried: ext3 vfat msdos iso9660

kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(1,0 )

搜索了很久很久之后，终于意识到这个问题本质是，qemu启动镜像的时候尝试了ext3 vfat msdos iso9660这些文件格式，却没有尝试ext2。查看一下我们之前创建的镜像文件格式：

解决办法一：在rootfs中使用cpio生成新的镜像文件

find . | cpio -o --format=newc > ../initrd.img
# 重新运行
qemu-system-x86_64  -kernel ./linux-2.6.32.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd  testimg/initrd.img  -append "root=/dev/ram init=/init"

解决办法二（推荐）：既然qemu使用了ext3，那么创建img时创建ext3不就可以了吗。

# 重新生成ext3格式的img文件，确保这时rootfs已经unmount了
dd if=/dev/zero of=myinitrd4M.img bs=4096 count=1024
mkfs.ext3 myinitrd4M.img

mkdir rootfs
sudo mount -o loop myinitrd4M.img rootfs
sudo cp init rootfs/
sudo mkdir rootfs/dev
sudo mknod rootfs/dev/console c 5 1
sudo mknod rootfs/dev/ram b 1 0
sudo umount rootfs

启动qemu：

qemu-system-x86_64  -kernel ./linux-2.6.32.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd  testimg/myinitrd4M.img  -append "root=/dev/ram init=/init"

0x04 利用busybox生成文件系统

上面是在文件系统中放入了init文件个/dev 设备文件，如果需要用busybox创建文件系统，下面从busybox中创建文件系统的方法，第一种最简洁但是换了内核之后会遇到一些问题，第二种比较稳定。

方法一：

参考下面简陋的bash脚本。把busybox中默认install生成的文件安装到rootfs，并创建/dev/console和/dev/ram即可。
条件：运行目录下有编译好的linux-2.6.32.1/arch/x86/boot/bzImage和busybox-1.28.4/_install，如果没有需要从源码重新编译。

参考

#!/bin/bash
# 1 create myinitrd40M.img
mkdir testimg
cd testimg
dd if=/dev/zero of=myinitrd40M.img bs=40960 count=1024
mkfs.ext3  myinitrd40M.img                                # 文件格式按需修改
# 2 mount myinitrd40M.img to rootfs  folder
mkdir rootfs
sudo mount -o loop myinitrd40M.img  rootfs
# 3 install busybox to rootfs
cd ../busybox-1.28.4
sudo make  CONFIG_PREFIX=../testimg/rootfs install
# 4 rootfs mknod and create initrd.img
cd ../testimg/rootfs
sudo rm -rf lost+found
sudo mkdir dev
sudo mknod dev/console c 5 1
sudo mknod dev/ram b 1 0  
# find . | cpio -o --format=newc > ../myinitrd40M.img   #已经是ext3文件格式，不需要再生成了
sleep 1
# 5 umount 
cd ../
sudo umount rootfs
cd ../
# 6 start qemu
qemu-system-x86_64 -kernel ./linux-2.6.32.1/arch/x86/boot/bzImage  -initrd  testimg/myinitrd40M.img    -append "console=ttyS0 ramdisk_size=409600 root=/dev/ram init=/bin/sh rw" -nographic

方法二：（推荐用这个）

利用busybox创建文件系统参考 https://www.anquanke.com/post/id/85837 里面介的两种方式来创建，测试可以成功。

方案一：

$ cd _install
$ mkdir -pv {bin,sbin,etc,proc,sys,usr/{bin,sbin}}
$ cat init
#!/bin/sh
echo "INIT SCRIPT"
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
mkdir /tmp
mount -t tmpfs none /tmp
mdev -s # We need this to find /dev/sda later
echo -e "nBoot took $(cut -d' ' -f1 /proc/uptime) secondsn"
exec /bin/sh
$ chmod +x init
$ find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc  | gzip -9 > /tmp/initramfs-busybox-x86.cpio.gz

方案二：

#在install目录中添加inittab文件：
$ cat etc/inittab 
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:/bin/ash
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/sbin/swapoff -a
::shutdown:/bin/umount -a -r
::restart:/sbin/init
添加rcS文件
$ cat etc/init.d/rcS 
#!/bin/sh
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sys none /sys
/bin/mount -n -t sysfs none /sys
/bin/mount -t ramfs none /dev
/sbin/mdev -
$ chmod +x ./etc/init.d/rcS
配置下dev目录
mkdir dev
sudo mknod dev/ttyAMA0 c 204 64
sudo mknod dev/null c 1 3
sudo mknod dev/console c 5 1
$ find . | cpio -o --format=newc > ../rootfs.img

每次修改了busybox下的文件后，执行find . | cpio -o --format=newc > ../rootfs.img重新创建img即可。

PS: 遇到一个小问题，暂时没解决，记录一下。编译linux源码的时候，用的是make defconfig，看了.config配置是x64位的。可是镜像确是在x86目录下创建的，file看了一下是x86镜像，可是qemu起的时候却说需要用64位来启动，很奇怪。希望路过的同学指教....

0x05 参考

[1] find . | cpio -o --format=newc > ../initrd.img
https://balau82.wordpress.com/2010/03/22/compiling-linux-kernel-for-qemu-arm-emulator/
[2] 陈香兰老师ppt
http://staff.ustc.edu.cn/~xlanchen/ULK2011Spring/slides/2_2build+run+gdb%20linux-2.6.26.pdf

qemu 文件系统制作：自己制作根目录和应用程序 + busybox

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