[LAB] RootFS

Apesar de não ter sido apresentado ainda, utilizares a ferramenta de System Build chamada Buildroot para esta prática. O motivo de se utilizar este tipo de ferramenta ainda será explicado no treinamento.

Nesta atividade será gerado um sistema de arquivos simples (RootFS) baseado no BusyBox, porém como mencionado, utilizaremos a ferramenta Buildroot.

Baixando o Buildroot

A página oficial do projeto é https://buildroot.org/ e seu repositório oficial é https://github.com/buildroot/buildroot. É possível baixá-lo dos dois lugares.

A versão utilizada no curso é uma das últimas, sendo uma versão estável, e encontra-se no diretório ∼/dsle20/dl/rootfs/buildroot-2019.02.8.tar.gz. Crie o diretório ∼/dsle20/rootfs e extraia o Buildroot neste diretório:

cd
cd dsle20
mkdir rootfs
cd rootfs
tar xvf ~/dsle20/dl/rootfs/buildroot-2019.02.8.tar.gz

Configurando e Compilando o RootFS

Novamente, o sistema de configuração do Buildroot é idêntico às ferramentas anteriores. Todas as configurações realizadas são salvas em um arquivo .config no diretório principal. Para listar as opções de placas/plataformas disponíveis, execute o seguinte comando:

cd buildroot-2019.02.8
make list-defconfigs
Built-in configs:
aarch64_efi_defconfig               - Build for aarch64_efi
acmesystems_aria_g25_128mb_defconfig - Build for acmesystems_aria_g25_128mb
acmesystems_aria_g25_256mb_defconfig - Build for acmesystems_aria_g25_256mb
acmesystems_arietta_g25_128mb_defconfig - Build for acmesystems_arietta_g25_128mb
...

Após analisar com calma os arquivos, perceba que o da Raspberry Pi 3 B é o raspberrypi3_defconfig. Faça o load deste arquivo da mesma maneira como anteriormente:

make raspberrypi3_defconfig

Como já possuímos: Toolchain, Bootloader e Kernel configurados, precisamos passar tais informações ao Buildroot para que essas ferramentas não sejam baixadas novamente. Inicie o aplicativo menuconfig e faça as seguintes alterações, cautelosamente:

make menuconfig

Menu: Toolchain options

No menu Toolchain options, iremos realizar praticamente as mesmas configurações do nosso toolchain:

  • Toolchain Type: External toolchain;

  • Toolchain: Custom Toolchain;

  • Toolchain origin: Pre-isntalled toolchain;

  • Toolchain path (ATENÇÃO): Digite o path completo do seu toolchain, não utilize o path relativo ∼/.

    • Ex:/home/gbs/dsle20/toolchains/x-tools/armv8-rpi3-linux-gnueabihf/

Uma dica, durante esse tipo de processo é necessário utilizar o caminho absoluto dos arquivos/diretórios. Para facilitar e evitar typos é interessante abrir outro terminal (ctrl+t) e navegar até o diretório e em seguinda execute o comando pwd. Ele retornará o caminho absoluto até a localização que você esta, então basta copiar e colar no outro terminal.

  • External toolchain gcc version: 6.x;

  • External toolchain kernel headers series: 4.10.x;

  • External toolchain C library: glibc/eglibc;

  • Toolchain has C++ Support: selecionar;

  • Copy gdb server to the Target: selecionar;

Menu: System Configuration

  • System hostname: Pode colocar o nome que desejar;

  • System banner: Idem. Será a mensagem de boas-vindas assim que o terminal é exibido;

  • Init system: BusyBox;

  • /dev management: Dynamic using devtmpfs only;

  • Enable root login with password: * selecione. Nota: ao criar este RootFs, somente o usuário root estará disponível;

Menu: Kernel

  • Kernel Version: Custom version;

  • Kernel version (2a opção logo abaixo): 4.14.y. Esta é a mesma versão dos fontes baixados do repositório da RPi;

  • Linux Kernel Tools:

    • cpupower: algumas ferramentas que permitem gerenciar o desempenho / consumo da cpu no kernel;

    • gpio: ferramentas para manipulação de gpio;

    • perf: ferramenta utilizada para profilling do sistema;

Menu: Target Packages

O menu Target packages é responsável por fornecer a maioria das aplicações de usuário. Por enquanto, selecionaremos algumas básicas. No entanto, caso necessitemos durante o desenvolvimento de softwares, podemos adicionar alguma aplicação específica no futuro:

  • Audio and Video Applications: bluez-alsa, hcitop;

  • Compressors and Decompressors: bzip2, zip;

  • Debugging, profilling and benchmark: gdb->full debuger, memstat, rt-tests;

  • Development Tools: binutils, git, make, tree;

  • Filesystems and Flash Utilities: sshfs, ntfs-3g;

  • Hardware handling

    • Firmware: rpi-bt-firmware, rpi-firmware, Install DTB overlays, rpi-wifi-firmware;

    • Interpreter languages and scripting: php, python;

  • Libraries->Hardware Handling: bcm2835, WiringPi;

  • Netwok Applications: bluez-utils 5.x, dhcpcd, lightttpd, openssh, wpa_supplicant, wpa_cli binary;

  • Shell and utilities: sudo;

  • System Tools: htop;

  • Text edtior and viewers: nano;

Perceba o quanto de personalização, entre drivers, ferramentas, softwares, é possível selecionar ou não, no intuito de customizar um sistema Linux embarcado.

Menu: Filesystem Image

  • Exact Size: 1g (opcional o tamanho).

Infelizmente o buildroot não estima o menor tamanho possível da imagem final do Rootfs. Até porque, considerando sistemas embarcados, a ideia é sempre utilizar o máximo do espaço disponível que a placa oferece. Assim, sinta-se à vontade para selecionar o tamanho final da sua imagem do RootFS. Se der algum erro no final da compilação, dizendo que a imagem não cabe no tamanho selecionado, não se preocupe. Apenas abra o menuconfig novamente, aumente o tamanho e recompile. A menos que você dê um clean, o buildroot não irá apagar tudo que já foi compilado.

Certifique-se de que não haja nenhum Bootloader selecionado no menu Bootloader. Pois já compilamos o U-Boot. Saia e SALVE as configurações.

ATENÇÃO: antes de compilar, ainda é necessário definir o local dos fontes do kernel (que você já baixou). Crie e edite o arquivo local.mk

nano local.mk

Insira a seguinte linha, lembre-se de utilizar o caminho absoluto

LINUX_OVERRIDE_SRCDIR=/home/gbs/dsle20/kernel/linux-rpi-4.14.y

indicando o path para os fontes do kernel.

Note que é necessário utilizar o caminho completo e altere o nome de usuário (gbs) de acordo com seu usuário.

Por fim, compile as imagens:

make -j4

Assim que a compilação terminar, verifique os arquivos gerados dentro da pasta output/image:

  • bcm2710-rpi-3-b.dtb: Device Tree compilado para a RPi 3 Model B;

  • bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb: Device Tree compilado para a RPi 3 Model B Plus;

  • bcm2710-rpi-cm3.dtb: Device Tree compilado para a RPi Compute Module (ComputeModule);

  • boot.vfat: Partição de boot com todos os arquivos necessários para bootar o sistema recém-criado;

  • rootfs.ext2: Partição de montagem do RootFS; Contém todos os arquivos, programas, bibliotecas que o kernel Linux precisa para executar, bem como as aplicações e ferramentas extras selecionadas;

  • rootfs.ext4: Cópia da partição acima, no entanto esta utiliza o sistema de arquivos ext4;

  • rpi-firmware: Pasta com todos os binários e arquivos de configuração necessários para bootar a RPi;

  • sdcard.img: Imagem pronta com todos arquivos gerados pelo Buildroot. Contém ambas partições, boot e rootfs. Pronta para gravar num cartão SD ou pendrive ou HD;

  • zImage: Imagem compilada do kernel Linux;

Obs: Caso o U-Boot fosse selecionado antes do processo de build, nessa mesma pasta existiria um arquivo u-boot.bin, imagem do U-Boot.

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