Linux 根文件系统的移植（从入门到精通）

一、简介

提到操作系统的安装，还得从大学的时候说起，刚入学的时，朋友的系统本崩了，跑去电脑城换个系统花了40大洋，震惊了贫穷的我。好像发现了商机，果断开始了折腾自己的电脑，然后用朋友的电脑进行测试，由于对启动项不了解，有次蹦了过后，自己花钱去维修电脑哪里安装了一次，偷偷的学习。在这样的不断折腾下，慢慢学会了 windows 系统的安装，因此蹭了不少饭。可能会有小伙伴觉得我们太弱了，确实我们非科班出生，然后又在化工专业下，身边的人在计算机方面都是小白，只能慢慢的学习。

发现 windows 系统的安装也不难啊，都是傻瓜式的操作，还是图形界面，唯一影响小白的就是主板的启动项不一样。后来听说人家计算机专业的都用 linux 系统，安装才是麻烦，于是我又开始了对 linux 的折腾，发现操作也差不多，甚至更简单了（x86架构下）。就这样机缘巧合的折腾下，被带到了嵌入式这个行业

有次拿到了一块 ARM 开发板（正点原子 i.MX6ULL），又回到了系统安装的道路，先从 uboot 移植到 kernel 移植再到 rootfs 安装，操作起来确实麻烦多了，教程很详细，感觉也不是很困难，然后就没多管了。

直到去年，得到了 RK 平台的 SDK，发现和我学的不一样，以前都是 uboot、kernel、rootfs分开的，感觉没啥难度，现在突然给合在一起，并且芯片的性能提上来了，可以支持 busybox、Debian、ubuntu、android、鸿蒙等，然后一看 SDK 中也没这些系统啊，也看到很多小伙伴在问，RK3588 怎么安装 ubuntu 系统之类的，这下我也开始慌了。

逛了一圈，也没详细的教程，但是看到别人都在用不同的种芯片开始装各种各样的系统。冷静下来分析了一下，没有相应的教程，只能靠自己慢慢琢磨，研究了一下 SDK，终于发现了套路，在这里记录一下，也希望能帮助到迷茫的小伙伴。

二、测试环境

下面是我测试过程中使用的开发板和环境，具体的可以更具自己的需求来，不做严格要求

• 开发板：i.MX6ULL、RK3588、RK3288、RV1126
• roots：busybox、debian、ubuntu、yocto
• 开发环境：VMware（ubuntu18.04、ubuntu20.04）

三、学习过程

开始之前，先回顾一下 ARM 开发板的学习过程，慢慢的去发现其中的奥秘。

1. 系统架构分析
   在开始之前，先看一下 linux 的架构图
   
   注意： 从图可以看出来，这是 Android 系统的机构图，同理，不论是 busybox、Debian、ubuntu 等操作系统都是在 linux 之上的。

2. 系统移植
   不论选择的操作系统是什么，但是在移植之前，需要先把 uboot 和 kerner 移植完成，这里不是重心，准确说这个两个的移植也不是很难，不论是分开的，还是合在一起的 SDK，官方都会提供相应的教程，再不济也有厂商进行指导。

   可以说操作系统的移植相反变成最简单的了，但是没有相应的教程，然后又有各种各样的操作系统，会出现各种奇怪的问题，导致小伙伴们觉得这是最难的。不要慌，这里我做了一系列的笔记，接着往后看。

   之所以说操作系统的移植是最简单的，因为他是公用的，并不会因为芯片的差异进行改动，准确是操作系统的核心基本上都是能跑起来的，移植也是没任何难度，百度随便搜搜都能出来，如果 SDK 中没有的，可以模仿模仿，装个系统没有难度。有的小伙伴就会害怕，不知从和下手，我得到的结论就是随便去找一个对应系统的移植，然后跟着操作，最后烧写到对应的空间即可。

   学习嵌入式，最忌讳的就是只看不练，一番操作下来，就会发现问题了，虽然操作系统是移植成功了。可能会出现各种外设不能使用，甚至界面都起不起来等各种问题。别慌只需要将遇到的问题解决了即可，解决这些问题也很简单的，接着往后看。

3. busybox 移植
   移植 busybox 还挺简单的，因为没有过多的组件，甚至连图形界面都没有，所以不论什么芯片，一般不会遇到问题，这里就不过多介绍了，需要的看后面的笔记。

4. ubuntu 移植
   应该很多小伙伴都尝试过移植 ubuntu 的，虽然操作起来比 busybox 还简单，但是会遇到各种各样的问题，比如有的网卡不能工作，图形界面起不来等。遇到问题后，直接慌了，很多都找不到解决办法。接着往下看，慢慢的掌握解决问题的办法，剩下的就是时间问题了。

5. 组件移植
   这里我们以 busybox 为例，开始处理各种问题，移植过的小伙伴会发现，busybox 的操作很简单，基本不会遇到啥问题，但是它移植成功后，只有操作系统的核心组件，其他啥都没有，需要我们一个个的移植，这里我有以 QT 环境的移植为例，请参考合集后面的笔记

6. buildroot 和 yocto 使用
   操作完就会发现，每个工具都这样的移植也挺麻烦的，并且组件多了也很费时，所以出现了 buildroot 和 yocto 这样的工具，来解决这个比较困难的问题，这里我用过 buildroot，请参考合集后面的笔记，yocto 我使用过后，再附上。

7. deb 文件打包
   在了解打包 deb 文件之前，先观察一下之前所经历的事情，我们都知道 busybox 是简单的工具集，只能满足常规的linux 工具需求，像需要 QT 环境之类的，还得需要自己手动移植过来。为了解决这个麻烦，buildroot 和 yocto 工具实现了快速定制的过程，减少了自己手动移植的时间。

   可能细心的小伙伴已经发现了，像板子需要的文件，都是通过工具的形式出现的，比如 GPU、NPU、各种外设等，每家的芯片都有一定的却别，想要在根文件系统中调用对应的硬件，需要将厂商提供的工具，编译成对用的 .so 和 .a 文件，然后放到系统中，再根据对应的 API 即可调用。

   明白了这一步，那基本掌握了，移植时，外设不能使用等问题的解决办法。同理，每个开发板都会提供对应的 SDK，我们便可以参考 SDK 解决自己的问题，比如我移植 ubuntu 时，发现 GPU 不能用，便可以去厂商提供的 SDK，找到对应的文件，拷贝到系统中即可解决。

   但是一直这样不断的去拷贝文件，也是比较麻烦了，为了以后同类芯片的问题简单话，每个环境需要的文件整理好，打包成 deb 需要的时候直接安装即可。

8. 写脚本
   哪怕我们将需要的文件都打包成了 deb 文件，文件多了，操作起来也是很麻烦的，所以可以参考厂家提供的 SDK，直接将自己需要的流程编写成一个脚本，然后一条命令便可解决复杂的问题。

三、总结

现在在整体回顾一下流程，将会发现移植自己需要的系统也是挺简单的，流程如下

1. 选择自己需要的系统
2. 整理自己需要的外设和工具文件
3. 打包成系统能识别的工具包
4. 编写脚本并打包成 img 文件
5. 烧写验证

** 注意：** 虽然看起来挺简单的，但是需要各位小伙伴多多练习，彻底掌握其中奥秘。
笔记还没写完，后续我会持续添加，有写得不好的地方望大佬指出，有也我一样还在学习过程中的，可以一起相互讨论。