🥇Buildroot — osa 1. Ülevaade, minimaalne süsteemi koostamine, seadistamine menüü kaudu

Sissejuhatus

Selles artiklisarjas soovin käsitleda buildrooti distributsiooni koostamise süsteemi ja jagada oma kohandamise kogemusi. Siin räägin väikese operatsioonisüsteemi loomise praktilisest kogemusest koos graafilise liidese ja minimaalsete funktsioonidega.

Esiteks, ärge segage koostamisse süsteemi ja distributsiooni. Buildroot suudab koostada süsteemi pakettide kogumist, mida talle pakutakse. Buildroot on üles ehitatud make-failidele, mistõttu on sellel tohutud kohandamisvõimalused. Kas soovite asendada paketi teise versiooniga, lisada oma paketi, muuta paketi koostamise reegleid, kohandada failisüsteemi pärast kõigi pakettide installimist? Buildroot oskab teha kõike seda.

Venemaal kasutatakse buildrooti, kuid minu arvates on venekeelset teavet algajatele vähe.

Töö eesmärk on koostada distributsioon live-laadimisega, icewm kasutajaliidesega ja brauseriga. Sihtplatvorm on virtualbox.

Miks koostada oma distributsioon? Sageli on vajalik piiratud funktsionaalsus piiratud ressursside korral. Veelgi sagedamini on automatiseerimisel vajalik luua püsivusi. Üldotstarbelise distributsiooni kohandamine, eemaldades üleliigsed paketid ja muutes selle püsivuseks, on palju töömahukam kui uue distributsiooni koostamine. Gentoo kasutamisel on samuti oma piirangud.

Buildroot on väga võimas süsteem, kuid ta ei tee teie eest midagi. Ta saab anda vaid võimalusi ja automatiseerida koostamisprotsessi.

Alternatiivseid koostamissüsteeme (yocto, open build system ja teised) ei käsitleta ega võrrelda.

Kust leida ja kuidas alustada

Projekti sait — buildroot.org. Siit saate alla laadida uusima versiooni ja lugeda juhendit. Seal on ka võimalus pöörduda kogukonna poole, olemas on veaparandus süsteem, meililood ja IRC-kanal.

Buildroot kasutab sihtplatvormi koostamise jaoks defconfig'e. Defconfig on konfigureerimisfail, mis sisaldab ainult mittevaikimisi valikuid. Just see määrab, mida ja kuidas koostatakse. Samuti saab eraldi seadistada busyboxi, linux-kernelit, uglibc-d, u-boot ja bareboxi konfigureerimisfailid, kuid kõik need on seotud sihtplatvormiga.
Pärast allalaadimise arhiivi või git'ist kloneerimist saame töötamiseks valmis buildrooti. Kataloogistruktuuri kohta saab lugeda juhendist, kuid räägin kõige olulisematest:

board — kataloog failide jaoks, mis on spetsiifilised igale plaadile. Need võivad olla süsteemi piltide loomise skriptid (iso, sdcart, cpio jne), overlay kataloog, tuumade konfiguratsioon ja muud.
configs — plaadi defconfig. Defconfig on plaadi mittetäielik konfiguratsioon. See sisaldab ainult parameetreid, mis erinevad vaikeseadetest.
dl — kataloog alla laaditud lähtekoodide/failide jaoks, et koostada.
output/target — loodud failisüsteem saadud operatsioonisüsteemist. Edasi luuakse sellest pildid käivitamiseks/installimiseks.
output/host — host-utiliidid koostamiseks.
output/build — loodud paketid.

Koostamise konfigureerimine toimub KConfig'i kaudu. Seda sama süsteemi kasutatakse Linuxi tuuma koostamiseks. Kõige sagedamini kasutatavate käskude loetelu (täita kataloogis buildroot):

make menuconfig — käivitada koostamise seadistus. Samuti saab kasutada graafilist liides (make nconfig, make xconfig, make gconfig).
make linux-menuconfig — käivitada tuuma konfiguratsioon.
make clean — puhastada koostamise tulemused (kõik, mis asub output kataloogis).
make — koostada süsteem. Sel juhul ei toimu juba loodud protsesside uuesti koostamist.
make defconfig_name — vahetada konfiguratsioon kindlaks määratud defconfig'iks.
make list-defconfigs — kuvada defconfig'ide loetelu.
make source — lihtsalt alla laadida installifailid, ilma koostamata.
make help — kuvada võimalike käskude loetelu.

Olulised märkused ja kasulikud näpunäited.

Buildroot ei koosta juba loodud pakette uuesti! Seetõttu võib tekkida olukord, kus on vajalik täielik uuesti koostamine.

Üksiku paketi uuesti koostamiseks saab kasutada käsku. make packagename-rebuild. Näiteks saab uuesti koostada Linuxi tuuma:

make linux-rebuild.

Buildroot säilitab iga paketi oleku, luues .stamp-failid kataloogis output/build/$packagename:

Seetõttu saab uuesti koostada root-fs ja pildid ilma pakettide uuesti koostamiseta:

rm output/build/host-gcc-final-*/.stamp_host_installed; rm -rf output/target; find output/ -name ".stamp_target_installed" | xargs rm -rf; make.

Kasulikud muutujaid.

Buildroot'is on kvaliteetsete konfigureerimise mugavuse jaoks muutujate komplekt.

$TOPDIR — buildroot'i juurkataloog.
$BASEDIR — OUTPUT kataloog.
$HOST_DIR, $STAGING_DIR, $TARGET_DIR — host fs, staging fs, target fs kataloogid.
$BUILD_DIR — kataloog, kus on lahti pakitud ja koostatud paketid.

Visualiseerimine

Buildroot'is on visualiseerimise võimalus. Võimalik on koostada sõltuvuste skeem, koostamisaja graafik, pakettide suuruse graafik lõppkäitusesüsteemis. Tulemused pdf-failidena (valikuline svn, png) kataloogis output/graph.

Visualiseerimise käskude näited:

make graph-depends. ehitame sõltuvuste puu
make -graph-depends ehitame konkreetse paketi sõltuvuste puu
BR2_GRAPH_OUT=png make graph-build ehitame ehitamise ajagraafiku välja PNG-s
make graph-size ehitame pakettide suuruse graafiku

Kasulikud skriptid

Buildroot kataloogis on alamkataloog utils kasulike skriptidega. Näiteks on seal skript, mis kontrollib pakettide kirjelduste õigsust. See võib olla kasulik, kui lisate oma paketid (ma teen seda hiljem). Failis utils/readme.txt on nende skriptide kirjeldus.

Kogume allika distributsiooni

Oluline on meeles pidada, et kõik operatsioonid toimuvad tavakasutaja, mitte root'ina.
Kõik käsud täidetakse buildroot'i juures. Buildroot-seotud paketis on juba hulk konfigureeringuid paljude levinud plaadide ja virtualiseerimise jaoks.

Vaadake konfigureeringute nimekirja:

Läheme qemu_x86_64_defconfig konfi peale

make qemu_x86_64_defconfig

Ja alustame kogumist

tee

Kogumine lõppes edukalt, vaatame tulemusi:

Buildroot on kogunud pilte, mida saab Qemus käitada ja veenduda, et need töötavad.

qemu-system-x86_64 -kernel output/images/bzImage -hda output/images/rootfs.ext2 -append "root=/dev/sda rw" -s -S

Tulemus — Qemu-süsteemi käivitamine:

Oma plaadi konfigureerimise loomine

Plaadi failide lisamine

Vaadake konfigureeringute nimekirja:

Nimekirjas näeme pc_x86_64_efi_defconfig. Loome oma plaadi, kopeerides selle konfigureeringust:

cp configs/pc_x86_64_bios_defconfig configs/my_x86_board_defconfig

Koheselt loome plaadi katalooge oma skriptide, rootfs-overlay ja teiste vajalikud failide jaoks:

mkdir board/my_x86_board

Läheme sellele defconfig'ile:

make my_x86_board_defconfig

Nii et nüüd on kogumise konfigureering (salvestatud .config failis buildroot'i juures) vastav sihtmasin x86-64 legacy (bios) laadimisega.

Kopeerime linux-kernel'i konfigureeringu (kasuks tuleb hiljem):

cp board/pc/linux.config board/my_x86_board/

Buildimise parameetrite määramine KConfig kaudu

Käivitame määramise:

make menuconfig

Avatakse KConfig aken. On võimalus konfigureerida graafilise liidese kaudu (make nconfig, make xconfig, make gconfig):

Siseneme esimesse jaotisse Target Options. Siin saab valida sihtarhitektuuri, millele ehitus keskendub.

Build options — siin on erinevad ehitamise seadistused. Saame määrata allikakoodide kataloogid, ehitamise niitide arvu, allika allalaadimise peeglid ja muid seadeid. Jätame seaded vaikimisi.

Toolchain – siin seadistatakse ehitusriistade komplekt. Rääkime sellest rohkem.

Toolchain type – kasutatava tööriistakomplekti tüüp. See võib olla sisseehitatud buildroot või väline tööriistakomplekt (saab näidata katalooge juba kogutud versioonide või allalaadimise URL-iga). Erinevate arhitektuuride jaoks on täiendavad valikud. Näiteks arm jaoks saab lihtsalt valida Linaro välist tööriistakomplekti versiooni.

C library – C teeki valik. See mõjutab kogu süsteemi tööd. Tavaliselt kasutatakse glibc-d, mis toetab kogu võimalikku funktsionaalsust. Kuid see võib osutuda liiga suureks sisseehitatud süsteemi jaoks, seega valitakse sageli uglibc või musl. Me valime glibc (hiljem on see vajalik systemd kasutamiseks).

Kernel Headers ja Custom Kernel Headers series – peab vastama tuumaversioonile, mis on loodavas süsteemis. Kernel headers jaoks saab samuti näidata teed tarballile või git-repositooriumile.

GCC COMPILER VERSIONS – valik kompilaatori versioonist, mida kasutatakse kokkupanekuks.
Enable C++ support – valime kokkupaneku jaoks C++ raamatukogude toetuse. See tuleb hiljem meile kasuks.

Additional gcc options – saab määrata täiendavaid kompilaatori valikuid. Meie jaoks ei ole see hetkel vajalik.

System configuration võimaldab määrata loodava süsteemi tulevasi parameetreid:

Enamik punkte on mõistetavad pealkirjadest. Pöörame tähelepanu järgmistele punktidele:
Path to the users tables — tabel loodavatest kasutajatest (https://buildroot.org/downloads/manual/manual.html#makeuser-syntax).

Näidisdokument. Loodud kasutaja on user koos parooliga admin, automaatselt gid/uid, /bin/sh shellega, vaikimisi grupiga user, grupi liikmeks root, kommentaariga Foo user.

[alexey@alexey-pc buildroot ]$ cat board/my_x86_board/users.txt 
user -1 user -1 =admin /home/user /bin/sh root Foo user

Root filesystem overlay directories — kataloog, mis katab kokku pandud target-fsi. Lisab uusi faile ja asendab olemasolevaid.

Custom scripts to run before creating filesystem images — skriptid, mis täidetakse otse enne failisüsteemi piltide loomist. Hoidke skript praegu tühjana.

Liigume osakonda Kernel

Siin on määratud tuuma seaded. Ise tuum konfigureeritakse läbi make linux-menuconfig.
Tuumaversiooni saab määrata mitut moodi: valida ettepanekutest, sisestada versioon käsitsi, näidata repositooriumi või valmis tarballi.

Kernel configuration — tee tuuma konfigureerimise faili. Siit saab valida vaikimisi konfiguratsiooni valitud arhitektuurile või defconfig Linuxist. Linuxi lähtekoodis on olemas defconfig'i kogum erinevate sihtsüsteemide jaoks. Otsitavat saab leida, vaatates otse lähtekoodidesse siit. Näiteks Beagle Bone Black plaadi jaoks saab valige konfiguratsioon.

Sihtpakettide jaotis võimaldab valida, millised paketid installitakse koostatavasse süsteemi. Jätame selle praegu muutmata. Hiljem lisame oma paketid sellesse loendisse.
Failisüsteemi pildid — nimekiri failisüsteemi piltidest, mis koostatakse. Lisame iso-pildi.

Käivitaja — valik koostatavatest käivitajatest. Valime isolinix.

Systemdi konfigureerimine

Systemd muutub üha olulisemaks osaks linuxist, olles samal tasemel kernel'i ja glibc-ga. Seetõttu tõin selle seadistuse eraldi punkti.

Seadistamine toimub läbi make menuconfig, seejärel Sihtpaketid → Süsteemitööriistad → systemd. Siin saab määrata, millised systemd teenused installitakse ja käivitatakse süsteemi käivitamisel.

Süsteemi konfiguratsiooni salvestamine

Salvestame selle konfiguratsiooni läbi KConfig.

Seejärel salvestame oma defconfig:

make savedefconfig

Linuxi tuuma konfigureerimine

Linuxi tuuma konfigureerimine kutsutakse esile järgmise käsuga:

make linux-menuconfig

Lisame Virtualboxi graafikakaardi toe

Lisame Virtualboxi külastaja integreerimise toe.

Salvestame ja väljumine. OLULINE: konfiguratsioon salvestatakse kausta output/build/linux-$version/config, aga mitte kausta board/my_x86_board/linux.config.

Seetõttu tuleb konfiguratsioon käsitsi salvestada:

cp output/build/linux-4.19.25/.config board/my_x86_board/linux.config

Seejärel teeme kogu süsteemi täieliku uuesti koostamise. Kuna buildroot ei koosta juba koostatud, tuleb käsitsi määrata pakette, mida uuesti kokku panna. Aja ja närvide säästmiseks on väiksem süsteem lihtsam kogu mahuna uuesti kokku panna):