linux rootfs制作

Linux rootfs（根文件系统）制作有手动（BusyBox）、自动化（Buildroot/Yocto）、发行版裁剪（Ubuntu/Debian Base） 三种主流方案；

方案选型与适用场景

BusyBox 手动制作（最小 rootfs）

1. 下载与编译 BusyBox

# 下载（官网：https://busybox.net/downloads/）
wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2
tar xvf busybox-1.36.1.tar.bz2
cd busybox-1.36.1

# 配置（静态编译 + 交叉编译）
make menuconfig
# 关键配置：
# Busybox Settings → Build Options → [*] Build static binary (no shared libs)
# Busybox Settings → Build Options → Cross Compiler prefix → aarch64-linux-gnu-
# Installation Options → Don't use /usr → [*]
# Installation Options → Busybox Installation Prefix → ../rootfs

# 编译安装
make -j$(nproc)
make install

2. 构建 rootfs 目录骨架

cd ../rootfs
mkdir -p dev etc/init.d lib lib64 home mnt proc root sys tmp var usr/{bin,sbin,lib}

3. 创建设备节点（最小集）

sudo mknod -m 600 dev/console c 5 1
sudo mknod -m 666 dev/null c 1 3

4. 配置系统文件

（1）/etc/inittab（init 进程配置）

cat > etc/inittab <<EOF
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:-/bin/sh
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/sbin/umount -a -r
EOF

（2）/etc/init.d/rcS（启动脚本）

cat > etc/init.d/rcS <<EOF
#!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
mount -t sysfs sysfs /sys
mount -t devtmpfs devtmpfs /dev
EOF
chmod +x etc/init.d/rcS

（3）/etc/fstab（文件系统挂载）

cat > etc/fstab <<EOF
proc /proc proc defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
devtmpfs /dev devtmpfs defaults 0 0
EOF

（4）/etc/passwd（用户）

cat > etc/passwd <<EOF
root:x:0:0:root:/root:/bin/sh
EOF

5. 安装内核模块（可选）

# 在内核源码目录执行
make modules_install ARCH=arm64 INSTALL_MOD_PATH=$(pwd)/../rootfs

6. 生成 ext4 镜像

# 创建空镜像（128MB）
dd if=/dev/zero of=rootfs.ext4 bs=1M count=128
mkfs.ext4 -F rootfs.ext4

# 挂载并拷贝文件
mkdir -p mnt
sudo mount -o loop rootfs.ext4 mnt
sudo cp -ra rootfs/* mnt/
sudo umount mnt

Buildroot 自动化制作（推荐）

1. 下载与配置

git clone https://github.com/buildroot/buildroot.git
cd buildroot
make menuconfig

关键配置项

• Target options：选择架构（ARM64/AArch64）
• Toolchain：选择外部工具链或 Buildroot 自建
• Filesystem images：勾选 ext4、squashfs 等
• Target packages：添加 ssh、python 等应用

2. 一键编译

make -j$(nproc)

3. 输出镜像

• 路径：output/images/rootfs.ext4、rootfs.squashfs
• 可直接用于 QEMU 或烧录到 SD 卡

Ubuntu Base 裁剪（快速可用）

1. 下载 Ubuntu Base 镜像

根据架构和版本下载，推荐 LTS 版本（如 22.04 jammy）：

# ARM64
wget http://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-base/releases/jammy/release/ubuntu-base-22.04-base-arm64.tar.gz

2. 解压并配置

mkdir rootfs
sudo tar xvf ubuntu-base-22.04-base-arm64.tar.gz -C rootfs

# 挂载虚拟文件系统
sudo mount -o bind /dev rootfs/dev
sudo mount -o bind /proc rootfs/proc
sudo mount -o bind /sys rootfs/sys

# chroot 进入并配置
sudo chroot rootfs /bin/bash
apt update
apt install sudo ssh net-tools iproute2
passwd root # 设置 root 密码
exit

# 卸载
sudo umount rootfs/{dev,proc,sys}

3. chroot 进入 rootfs 并裁剪配置

这一步是核心，你可以按需安装 / 删除软件包，精简系统体积：

# 进入 chroot 环境
sudo chroot rootfs /bin/bash

# 1. 配置软件源（关键！否则 apt 无法更新）
# 替换为国内源（如阿里云），提升速度
cat > /etc/apt/sources.list <<EOF
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
EOF

# 2. 更新包列表并安装基础工具（按需裁剪）
apt update
# 必装基础工具（最小集）
apt install -y sudo passwd net-tools iproute2 openssh-server vim
# 可选：删除不必要的包（精简）
apt remove -y apt-listchanges # 移除更新时的交互式提示
apt autoremove -y # 自动删除依赖残留

# 3. 配置系统基础参数
passwd root # 设置 root 密码（必须！否则无法登录）
echo "ubuntu-rootfs" > /etc/hostname # 设置主机名
echo "127.0.0.1 localhost" > /etc/hosts
echo "127.0.0.1 ubuntu-rootfs" >> /etc/hosts

# 4. 配置 SSH（可选，方便远程登录）
sed -i 's/#PermitRootLogin prohibit-password/PermitRootLogin yes/' /etc/ssh/sshd_config
mkdir -p /var/run/sshd # 修复 SSH 启动报错

# 5. 清理缓存（关键！减少 rootfs 体积）
apt clean # 删除 apt 下载的包缓存
rm -rf /var/lib/apt/lists/* # 删除包列表缓存

# 退出 chroot 环境
exit

4. 卸载虚拟文件系统

完成配置后，必须卸载挂载的目录，否则会损坏文件：

sudo umount rootfs/dev/pts
sudo umount rootfs/dev
sudo umount rootfs/proc
sudo umount rootfs/sys
sudo umount rootfs/run # 若挂载了则卸载
# 移除 QEMU 静态文件（可选，减少体积）
sudo rm rootfs/usr/bin/qemu-aarch64-static

5.生成可直接使用的镜像文件

将裁剪后的 rootfs 打包为 ext4 镜像（可直接烧录到 SD 卡 / EMMC）：

# 1. 创建空镜像文件（大小按需设置，如 1GB）
sudo dd if=/dev/zero of=ubuntu-rootfs.ext4 bs=1M count=1024

# 2. 格式化为 ext4 文件系统
sudo mkfs.ext4 -F ubuntu-rootfs.ext4

# 3. 挂载镜像并拷贝 rootfs 文件
mkdir -p mnt
sudo mount -o loop ubuntu-rootfs.ext4 mnt
sudo cp -ra rootfs/* mnt/
sudo chown -R root:root mnt/ # 确保所有文件属主为 root

# 4. 卸载镜像
sudo umount mnt
rm -rf mnt # 清理临时目录

6.裁剪技巧

常见问题与优化

cd rootfs
find . | cpio -o -H newc | gzip > ../rootfs.cpio.gz

工具对比总结

• BusyBox：适合学习与极简场景，可控性最强
• Buildroot：嵌入式开发首选，平衡效率与定制
• Yocto：复杂项目、长期维护，生态完善
• Ubuntu Base：快速开发、需要完整包管理