制作ubuntu根文件系统

一个完整的Linux操作系统除了包括Linux内核之外，还必须依赖uboot,根文件系统等参与才能保证Linux从启动并正常运行

Ubuntu 的移植非常简单，不需要编译任何东西，因为Ubuntu 官方已经将根文件系统 制作好了！我们只需要简单配置一下 Ubuntu 官方提供的 base 根文件系统。

本文讲解如何根据ubuntu base来制作适合rk3506b开发板的根文件系统

下载ubuntu根文件系统

下载链接：Index of /

以正点原子的rk306b开发板为例，点击ubuntu-base -> realease -> 20.04，下载ubuntu-base-20.04.1-base-armhf.tar.gz

将压缩包copy进cd ubuntu2004_rootfs目录下，使用C参数解压到ubuntu20-rootfs目录中

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sudo mkdir ubuntu20-rootfs
sudo tar -xvpf ubuntu-base-20.04.1-base-armhf.tar.gz -C ubuntu20-rootfs/

解压之后查看就是我们常见的文件系统目录，目前还不能直接使用，还需要对其做一些其他的配置

这里需要注意，上述解压以及后续的许多命令都要使用sudo权限，使用普通用户进行操作可能会导致文件属性丢失。比如上述tar命令中的p参数就是保留文件的原始权限和属性，这是系统根文件系统解压的关键选项

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dky@LAPTOP-Q5IILQ3E:~/ubuntu2004_rootfs/ubuntu20-rootfs$ ls
bin   dev  home  media  opt   root  sbin  srv  tmp  var
boot  etc  lib   mnt    proc  run   snap  sys  usr

安装qemu-user-static

可以使用qemu在wsl中挂载运行ubuntu-base这个根文件系统

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sudo apt-get install qemu-user-static 
sudo cp /usr/bin/qemu-arm-static ubuntu20-rootfs/usr/bin/

备注说明

qemu-user-static ：

  1. 属于 “用户态仿真”（区别于 QEMU 全系统仿真），无需创建完整的虚拟机，无需额外配置内核，直接在当前主机的用户态环境中仿真其他架构的程序，轻量高效。
  2. 后缀static表示该工具是静态编译的，不依赖主机或目标根文件系统中的任何动态链接库（如libc.so），复制到 ARM 根文件系统后可直接运行，无需额外安装依赖，这对嵌入式根文件系统定制至关重要。
  3. 安装后，主机会在/usr/bin/目录下生成对应多种架构的仿真器二进制文件，其中qemu-arm-static就是专门用于仿真 ARM 架构 程序的工具。

安装目的：解决 “主机架构（通常是 x86/x86_64）与根文件系统架构（ARM）不兼容” 的问题 —— 如果不安装该工具，直接chroot进入 ARM 根文件系统后，执行任何命令都会报错无法执行二进制文件（因为主机无法识别 ARM 架构的程序指令）。

为什么要复制到根文件系统内部：chroot命令的作用是 “切换根目录”，进入ubuntu20-rootfs/后，系统会将该目录作为新的 “/” 根目录，无法访问主机原有的/usr/bin/目录。因此，必须将qemu-arm-static复制到根文件系统的/usr/bin/目录中，才能在chroot环境中被调用。

复制后的效果：当chroot进入ubuntu20-rootfs后，执行任何 ARM 架构的命令（如apt update、ls）时，系统会自动调用/usr/bin/qemu-arm-static来仿真执行 ARM 指令，从而在 x86 主机上正常运行 ARM 架构的程序，不会出现架构不兼容错误。

设置联网和软件源

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sudo cp -b /etc/resolv.conf ubuntu-rootfs/etc/resolv.conf

b参数是安全复制，如果目标位置已经有resolv.conf文件则先备份一份

resolv.conf内容如下：

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# This file was automatically generated by WSL. To stop automatic generation of this file, add the following entry to /etc/wsl.conf:
# [network]
# generateResolvConf = false
nameserver 10.255.255.254

备注说明

resolv.conf是Linux 系统中的DNS（域名系统）配置文件，用于存储系统解析域名时依赖的 DNS 服务器地址（如 8.8.8.8（Google DNS）、114.114.114.114（国内通用 DNS）等）。

  1. 核心作用：系统通过该文件中的配置，将域名（如www.baidu.com）转换为可访问的 IP 地址，若该文件缺失或配置错误，系统将无法正常解析域名，只能通过 IP 地址访问网络（无法使用apt install等需要域名解析的命令）。

  2. 复制该文件的目的：将当前主机的有效 DNS 配置复制到嵌入式根文件系统中，让后续chroot进入该根文件系统时，能够直接继承可用的 DNS 配置，实现联网功能，方便进行软件安装、系统更新等定制化操作

编辑ubuntu20-rootfs/etc/apt/sources.list文件设置软件源

sources.list内容我并没有修改

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在主机挂载并配置根文件系统

上面制作的根文件系统挂载到主机上，需要挂载 proc、sys、dev、dev/pts 等文件系统，最后使用 chroot 将主机的根文件系统切换到我们前面制作的根文件系统中。这里我们编写一个脚本，方便我们完成挂载和卸载操作，在 ubuntu-base(ubuntu2004_rootfs) 目录下编写一个挂载脚本mount.sh。

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#!/bin/bash
function mnt() {
    echo "MOUNTING"
    # 1. 挂载proc文件系统（进程/内核信息）
    sudo mount -t proc  /proc    "${2}proc"
    # 2. 挂载sysfs文件系统（硬件设备、内核驱动等信息），和proc类似，也是虚拟文件系统
    sudo mount -t sysfs /sys     "${2}sys"
    # 3. 绑定挂载/dev目录（设备文件目录，如终端、磁盘等），-o bind是“绑定挂载”（镜像映射）
    # 通过访问${2}dev（即它自己的/dev），就能间接访问主机的所有设备节点，相当于 “借用” 了主机的设备访问能力。
    sudo mount -o bind  /dev     "${2}dev"
    # 4. 绑定挂载/dev/pts目录（伪终端设备目录，支持chroot内的终端交互）
    sudo mount -o bind  /dev/pts "${2}dev/pts"
    # 5. 挂载完成后，自动chroot进入目标根文件系统（${2}是目标根文件系统路径）
    sudo chroot "${2}"
}

function umnt() {
    echo "UNMOUNTING"
    sudo umount "${2}proc"
    sudo umount "${2}sys"
    sudo umount "${2}dev/pts"
    sudo umount "${2}dev"
}

if [ "$1" == "-m" ] && [ -n "$2" ]; then
    mnt "$1" "$2"
elif [ "$1" == "-u" ] && [ -n "$2" ]; then
    umnt "$1" "$2"
else
    echo "用法: $0 -m /path/to/chroot/  或  $0 -u /path/to/chroot/"
fi

接着给予 mount.sh 脚本可执行权限，命令如下：

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sudo chmod 777 mount.sh

执行 mount.sh 脚本，将制作的根文件系统挂载到主机下

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./mount.sh -m ubuntu20-rootfs/

如果退出需要执行exit命令

挂在成功后可以看到正在执行这个根文件系统了，可以执行一些简单得命令做个测试

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dky@LAPTOP-Q5IILQ3E:~/ubuntu2004_rootfs$ ./mount.sh -m ubuntu20-rootfs/
MOUNTING
root@LAPTOP-Q5IILQ3E:/# ls
bin   dev  home  media  opt   root  sbin  srv  tmp  var
boot  etc  lib   mnt    proc  run   snap  sys  usr
root@LAPTOP-Q5IILQ3E:/# whoami
root
root@LAPTOP-Q5IILQ3E:/# lsb
lsb_release  lsblk        
root@LAPTOP-Q5IILQ3E:/# lsb_release 
No LSB modules are available.

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安装常见工具

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apt update
apt upgrade
apt install sudo
apt install vim
apt install sudo
apt install net-tools ethtool ifupdown iputils-ping openssh-server

安装ubuntu桌面环境

这是制作根文件系统中最关键的一个环节，尽管只有一条命令

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apt install ubuntu-desktop

这个安装包非常大，有2个多g。

在安装的时候会有一些时区，语言，键盘等之类的配置，截图如下：

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设置开机默认切换到图形化界面

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systemctl set-default graphical.target

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设置root用户和密码

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passwd root

退出回到wsl主机

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exit

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打包镜像

新建mkimage.sh文件并设置可运行权限

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#!/bin/bash

rootfs_dir=$1
rootfs_file=$2
rootfs_mnt="mnt"

if [ -z "$rootfs_dir" ] || [ -z "$rootfs_file" ]; then
    echo "Usage: $0 [source_dir] [target_img]"
    echo "Folder or target is empty."
    exit 1
fi

if [ -f "$rootfs_file" ]; then
    echo "-- Delete exist $rootfs_file ..."
    rm -f "$rootfs_file"
fi

echo "-- Create $rootfs_file ..."
# 创建一个 6GB 的镜像文件
dd if=/dev/zero of="$rootfs_file" bs=1M count=6144
sudo mkfs.ext4 -F -L linuxroot "$rootfs_file"

# 3. 创建挂载点
if [ ! -d "$rootfs_mnt" ]; then
    mkdir -p "$rootfs_mnt"
fi

echo "-- Copy data to $rootfs_file"
# 4. 挂载并拷贝
sudo mount "$rootfs_file" "$rootfs_mnt"
# 使用 -a (archive) 包含 -p，能更好保留权限
sudo cp -rfp "$rootfs_dir"/* "$rootfs_mnt/"

sudo sync
echo "-- Unmounting..."
sudo umount "$rootfs_mnt"
rm -rf "$rootfs_mnt"

echo "-- Resize $rootfs_file"
# 5. 检查并收缩镜像体积
/sbin/e2fsck -p -f "$rootfs_file"
/sbin/resize2fs -M "$rootfs_file"

echo "-- Done."

执行

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./mkimage.sh ubuntu20-rootfs rootfs.img

等待打包完成后会在当前目录生成 rootfs.img 镜像文件

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烧录

接下来以windows下使用RKDevTool工具烧录为例

parameter.txt内容修改为：

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FIRMWARE_VER:8.1
MACHINE_MODEL:RK3506
MACHINE_ID:007
MANUFACTURER: RK3506
MAGIC: 0x5041524B
ATAG: 0x00200800
MACHINE: 3506
CHECK_MASK: 0x80
PWR_HLD: 0,0,A,0,1
TYPE: GPT
GROW_ALIGN: 0
CMDLINE:mtdparts=:0x00002000@0x00002000(uboot),0x00000800@0x00004000(misc),0x00000200@0x00004800(vnvm),0x00007000@0x00004A00(recovery),0x00005000@0x0000BA00(boot),0x00990000@0x00010A00(rootfs),0x00008000@0x009A0A00(oem),-@0x009A8A00(userdata:grow)
uuid:rootfs=614e0000-0000-4b53-8000-1d28000054a9

按住maskroom按键，并按reset按键进入maskroom模式，烧录时存储注意选择emmc

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选中并点击执行按钮烧录完成之后便会从SD卡重启

至此大功告成

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