buildroot是Linux平台上一个构建嵌入式Linux系统的框架。整个Buildroot是由Makefile脚本和Kconfig配置文件构成的。你可以和编译Linux内核一样，通过buildroot配置，menuconfig修改，编译出一个完整的可以直接烧写到机器上运行的Linux系统软件(包含boot、kernel、rootfs以及rootfs中的各种库和应用程序)。

目录

1. buildroot入门

1.1 buildroot目录介绍

1.2 buildroot配置

1.3 make命令使用

2. buildroot框架

3. 配置Linux Kernel

3.1 选择Linux内核版本

3.1.1 Kernel binary format

3.2 对Kernel进行配置

4. 配置文件系统APP

4.1 ramfs

5. 添加自己的APP

5.1 添加package/Config.in入口

5.2 配置APP对应的Config.in和mk文件

5.3 编写APP源码

5.4 通过make menuconfig选中APP

5.5 编译APP

5.6 运行APP

6. uboot配置

7. Finalizing target

7.1 FS Overlay

7.2 post build

7.2 post image

8. buildroot编译性能

8.1 编译耗时

8.2 编译依赖关系

8.3 编译结果尺寸分析

源码GitHub：https://github.com/buildroot/buildroot

使用buildroot搭建基于qemu的虚拟开发平台，参考《通过buildroot+qemu搭建ARM-Linux虚拟开发环境》。

1. buildroot入门

首先如何使用buildroot，1.选择一个defconfig；2.根据需要配置buildroot；3.编译buildroot；4.在qemu或者目标板上运行buildroot构建的系统。

1.1 buildroot目录介绍

进入buildroot首先映入眼帘的是一系列目录，简要介绍如下：

.
├── arch: 存放CPU架构相关的配置脚本，如arm/mips/x86,这些CPU相关的配置，在制作工具链时，编译uboot和kernel时很关键.
├── board
├── boot
├── CHANGES
├── Config.in
├── Config.in.legacy
├── configs: 放置开发板的一些配置参数. 
├── COPYING
├── DEVELOPERS
├── dl: 存放下载的源代码及应用软件的压缩包. 
├── docs: 存放相关的参考文档. 
├── fs: 放各种文件系统的源代码. 
├── linux: 存放着Linux kernel的自动构建脚本. 
├── Makefile
├── Makefile.legacy
├── output: 是编译出来的输出文件夹. 
│   ├── build: 存放解压后的各种软件包编译完成后的现场.
│   ├── host: 存放着制作好的编译工具链，如gcc、arm-linux-gcc等工具.
│   ├── images: 存放着编译好的uboot.bin, zImage, rootfs等镜像文件，可烧写到板子里, 让linux系统跑起来.
│   ├── staging
│   └── target: 用来制作rootfs文件系统，里面放着Linux系统基本的目录结构，以及编译好的应用库和bin可执行文件. (buildroot根据用户配置把.ko .so .bin文件安装到对应的目录下去，根据用户的配置安装指定位置)
├── package：下面放着应用软件的配置文件，每个应用软件的配置文件有Config.in和soft_name.mk。
├── README
├── support
├── system
└── toolchain

1.2 buildroot配置

通过make xxx_defconfig来选择一个defconfig，这个文件在config目录下。

然后通过make menuconfig进行配置。

Target options  --->选择目标板架构特性。
Build options  --->配置编译选项。
Toolchain  ---> 配置交叉工具链，使用buildroot工具链还是外部提供。
System configuration  --->
Kernel  --->
Target packages  --->
Filesystem images  --->
Bootloaders  --->
Host utilities  --->
Legacy config options  --->

1.3 make命令使用

通过make help可以看到buildroot下make的使用细节，包括对package、uclibc、busybox、linux以及文档生成等配置。

Cleaning:clean                  - delete all files created by builddistclean              - delete all non-source files (including .config)Build:all                    - make worldtoolchain              - build toolchainConfiguration:menuconfig             - interactive curses-based configurator--------------------------------对整个buildroot进行配置savedefconfig          - Save current config to BR2_DEFCONFIG (minimal config)----------------保存menuconfig的配置Package-specific:-------------------------------------------------------------------------------对package配置<pkg>                  - Build and install <pkg> and all its dependencies---------------------单独编译对应APP<pkg>-source           - Only download the source files for <pkg><pkg>-extract          - Extract <pkg> sources<pkg>-patch            - Apply patches to <pkg><pkg>-depends          - Build <pkg>'s dependencies<pkg>-configure        - Build <pkg> up to the configure step<pkg>-build            - Build <pkg> up to the build step<pkg>-show-depends     - List packages on which <pkg> depends<pkg>-show-rdepends    - List packages which have <pkg> as a dependency<pkg>-graph-depends    - Generate a graph of <pkg>'s dependencies<pkg>-graph-rdepends   - Generate a graph of <pkg>'s reverse dependencies<pkg>-dirclean         - Remove <pkg> build directory-----------------------------------------清除对应APP的编译目录<pkg>-reconfigure      - Restart the build from the configure step<pkg>-rebuild          - Restart the build from the build step--------------------------------单独重新编译对应APPbusybox:busybox-menuconfig     - Run BusyBox menuconfiguclibc:uclibc-menuconfig      - Run uClibc menuconfiglinux:linux-menuconfig       - Run Linux kernel menuconfig-----------------------------------------配置Linux并保存设置linux-savedefconfig    - Run Linux kernel savedefconfiglinux-update-defconfig - Save the Linux configuration to the path specifiedby BR2_LINUX_KERNEL_CUSTOM_CONFIG_FILEDocumentation:manual                 - build manual in all formatsmanual-pdf             - build manual in PDFgraph-build            - generate graphs of the build times----------------------------------对编译时间、编译依赖、文件系统大小生成图标graph-depends          - generate graph of the dependency treegraph-size             - generate stats of the filesystem size

2. buildroot框架

 Buildroot提供了函数框架和变量命令框架(下一篇文章将介绍细节)，采用它的框架编写的app_pkg.mk这种Makefile格式的自动构建脚本，将被package/pkg-generic.mk 这个核心脚本展开填充到buildroot主目录下的Makefile中去。

最后make all执行Buildroot主目录下的Makefile，生成你想要的image。 package/pkg-generic.mk中通过调用同目录下的pkg-download.mk、pkg-utils.mk文件，已经帮你自动实现了下载、解压、依赖包下载编译等一系列机械化的流程。

你只要需要按照格式写Makefile脚app_pkg.mk，填充下载地址，链接依赖库的名字等一些特有的构建细节即可。 总而言之，Buildroot本身提供构建流程的框架，开发者按照格式写脚本，提供必要的构建细节，配置整个系统，最后自动构建出你的系统

对buildroot的配置通过Config.in串联起来，起点在根目录Config.in中。

3. 配置Linux Kernel

对Linux内核的配置包括两部分：通过make menuconfig进入Kernel对内核进行选择，通过make linux-menuconfig对内核内部进行配置。

3.1 选择Linux内核版本

如下“Kernel version”选择内核的版本、“Defconfig name”选择内核config文件、“Kernel binary formant”选择内核格式、“Device tree source file names”选择DT文件，

在“Linux Kernel Tools”中选择内核自带的工具，比如perf。

可以选择“Custom Git repository”来指定自己的Git库，在“Custom repository version”中指定branch名称。

选择“Using an in-tree defconfig file”，在“Defconfig name”中输入defconfig名称，注意不需要末尾_defconfig。

选择“Use a device tree present in the kernel”，在“Device Tree Source file names”中输入dts名称，不需要.dts扩展名。

3.1.1 Kernel binary format

可以选择vmlinux或者uImage。

uImage是uboot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为64字节的“头”，说明这个内核的版本、加载位置、生成时间、大小等信息；其0x40之后与zImage没区别。 

zImage是ARM Linux常用的一种压缩映像文件，uImage是U-boot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x40的“头”，说明这个映像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。

vmlinux编译出来的最原始的内核elf文件，未压缩。

zImage是vmlinux经过objcopy gzip压缩后的文件， objcopy实现由vmlinux的elf文件拷贝成纯二进制数据文件。

uImage是U-boot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x40的tag。 

 选择vmlinux和uImage的区别在于：

PATH="/bin..." BR_BINARIES_DIR=/home/.../output/images /usr/bin/make -j9 HOSTCC="/usr/bin/gcc" HOSTCFLAGS="" ARCH=csky INSTALL_MOD_PATH=/home/.../output/target CROSS_COMPILE="/home/.../output/host/bin/csky-abiv2-linux-" DEPMOD=/home/.../output/host/sbin/depmod INSTALL_MOD_STRIP=1 -C /home/.../linux uImage

如果是vmlinux，在结尾就是vmlinux。 

3.2 对Kernel进行配置

通过make linux-menuconfig可以对内核内部细节进行配置。

让Linux内核带符号表：

# CONFIG_COMPILE_TEST is not set

CONFIG_DEBUG_INFO=y

4. 配置文件系统APP

对目标板文件系统内容进行配置主要通过make menuconfig进入Target packages进行。

在Filesystem images中配置文件系统采用的格式，以及是否使用RAM fs。

4.1 ramfs

如果选中“initial RAM filesystem linked into linux kernel”，那么文件系统会集成到vmlinux中。

如不选中，则vmlinux中只包括内核，文件系统会以其他形似提供，比如rootfs.cpio。

如果定义了BR2_TARGET_ROOTFS_INITRAMFS，那么在编译的末期需要重新编译内核，将rootfs.cpio加入到vmlinux中。

fs/initramfs/initramfs.mk中：

rootfs-initramfs: linux-rebuild-with-initramfsrootfs-initramfs-show-depends:@echo rootfs-cpio.PHONY: rootfs-initramfs rootfs-initramfs-show-dependsifeq ($(BR2_TARGET_ROOTFS_INITRAMFS),y)
TARGETS_ROOTFS += rootfs-initramfs
endif

在linux/linux.mk中：

.PHONY: linux-rebuild-with-initramfs
linux-rebuild-with-initramfs: $(LINUX_DIR)/.stamp_target_installed
linux-rebuild-with-initramfs: $(LINUX_DIR)/.stamp_images_installed
linux-rebuild-with-initramfs: rootfs-cpio
linux-rebuild-with-initramfs:@$(call MESSAGE,"Rebuilding kernel with initramfs")# Build the kernel.$(LINUX_MAKE_ENV) $(MAKE) $(LINUX_MAKE_FLAGS) -C $(LINUX_DIR) $(LINUX_TARGET_NAME)$(LINUX_APPEND_DTB)# Copy the kernel image(s) to its(their) final destination$(call LINUX_INSTALL_IMAGE,$(BINARIES_DIR))# If there is a .ub file copy it to the final destinationtest ! -f $(LINUX_IMAGE_PATH).ub || cp $(LINUX_IMAGE_PATH).ub $(BINARIES_DIR)

在打开initramfs的情况下，重新将rootfs.cpio编译进内核vmlinxu中。

然后将uImage之类的文件拷贝到BINARIES_DIR中。

5. 添加自己的APP

要添加自己的本地APP， 首先在package/Config.in中添加指向新增APP目录的Config.in；

然后在package中新增目录helloworld，并在里面添加Config.in和helloworld.mk；

最后添加对应的helloworld目录。

5.1 添加package/Config.in入口

系统在make menuconfig的时候就可以找到对应的APP的Config.in。

diff --git a/package/Config.in b/package/Config.in
index 43d75a9..6ef9fad 100644
--- a/package/Config.in
+++ b/package/Config.in
@@ -1868,5 +1868,8 @@ menu "Text editors and viewers"source "package/uemacs/Config.in"source "package/vim/Config.in"endmenu
+menu "Private package"
+       source "package/helloworld/Config.in"
+endmenu

 如果在make menuconfig的时候选中helloworld，在make savedefconfig的时候就会打开BR2_PACKAGE_HELLOWORLD=y。

5.2 配置APP对应的Config.in和mk文件

helloworld/Config.in文件，通过make menuconfig可以对helloworld进行选择。

只有在BR2_PACKAGE_HELLOWORLD=y条件下，才会调用helloworld.mk进行编译。

config BR2_PACKAGE_HELLOWORLDbool "helloworld"helpThis is a demo to add local app.

buildroot编译helloworld所需要的设置helloworld.mk，包括源码位置、安装目录、权限设置等。

下面的HELLOWORLD的开头也是必须的。

################################################################################
#
# helloworld
#
################################################################################HELLOWORLD_VERSION:= 1.0.0
HELLOWORLD_SITE:= $(CURDIR)/work/helloworld
HELLOWORLD_SITE_METHOD:=local
HELLOWORLD_INSTALL_TARGET:=YESdefine HELLOWORLD_BUILD_CMDS$(MAKE) CC="$(TARGET_CC)" LD="$(TARGET_LD)" -C $(@D) all
endefdefine HELLOWORLD_INSTALL_TARGET_CMDS$(INSTALL) -D -m 0755 $(@D)/helloworld $(TARGET_DIR)/bin
endefdefine HELLOWORLD_PERMISSIONS/bin/helloworld f 4755 0 0 - - - - -
endef$(eval $(generic-package))

如果源码在git上，需要如下设置：

 DMA_TEST_VERSION:=master--------------------------------------仓库分支名称DMA_TEST_SITE:=http://.../dma.git-----------------------------仓库git地址DMA_TEST_SITE_METHOD:=git-------------------------------------获取源码的方式

_VERSION结尾的变量是源码的版本号；_SITE_METHOD结尾的变量是源码下载方法；_SITE结尾变量是源码下载地址。

_BUILD_CMDS结尾的变量会在buildroot框架编译的时候执行，用于给源码的Makefile传递编译选项和链接选项，调用源码的Makefile。

_INSTALL_TARGET_CMDS结尾的变量是在编译完之后，自动安装执行，一般是让buildroot把编译出来的的bin或lib拷贝到指定目录。

$(eval$(generic-package)) 最核心的就是这个东西了，一定不能够漏了，不然源码不会被编译，这个函数就是把整个.mk构建脚本，通过Buildroot框架的方式，展开到Buildroot/目录下的Makfile中，生成的构建目标(构建目标是什么，还记得Makefile中的定义吗？)。

5.3 编写APP源码

简单的编写一个helloworld.c文件：

#include <stdio.h>void main(void)
{printf("Hello world.\n");
}

然后编写Makefile文件：

CPPFLAGS += 
LDLIBS += all: helloworldanalyzestack: helloworld.o$(CC) $(CFLAGS) $(LDFLAGS) -o $@ $^ $(LDLIBS)clean:rm -f *.o helloworld.PHONY: all clean

5.4 通过make menuconfig选中APP

通过Target packages -> Private package进入，选中helloworld。

然后make savedefconfig，对helloworld的配置就会保存到qemu_arm_vexpress_defconfig中。

5.5 编译APP

可以和整个平台一起编译APP；或者make helloworld单独编译。

这两个文件在选中此APP之后，都会被拷贝到output/build/helloworld-1.0.0文件夹中。

然后生成的bin文件拷贝到output/target/bin/helloworld，这个文件会打包到文件系统中。

如果需要清空相应的源文件，通过make helloworld-dirclean。

5.6 运行APP

在shell中输入helloworld，可以得到如下结果。

添加APP工作完成。

6. uboot配置

使用uboot作为bootloader，需要进行一些配置。

在选中U-boot作为bootloader之后，会弹出一系列相关配置。

“U-Boot board name”配置configs的defconfig名称。

“U-Boot Version”选择Custom Git repository，然后在“URL of custom repository”中选择自己的git地址，并在“Custom repository version”中选择git的分支。

在“U-Boot binary format”中选择想要输出的image格式，比如u-boot.img或者u-image.bin。

还可以选择“Intall U-Boot SPL binary image”，选择合适的SPL。

7. Finalizing target

在buildroot编译的末期，需要对编译结果进行一些检查或者其他操作。

buildroot预留了两个接口：

BR2_ROOTFS_OVERLAY - 指向一个目录，此目录下的所有文件将会覆盖到output/target下。比如一些配置文件，或者预编译的库等可以在此阶段处理。

BR2_ROOTFS_POST_BUILD_SCRIPT - 一个脚本，更加复杂的对文件进行删除、重命名、strip等等功能。

BR2_ROOTFS_POST_IMAGE_SCRIPT - 对最终生成的images进行打包处理等。

7.1 FS Overlay

有些应用或者配置不通过编译，直接采取拷贝的方式集成到rootfs中，可以设置“System configuration”->“Root filesystem overlay directories”。

设置的目录中的内容，会对output/target进行覆盖。

相关处理在Makefile中如下：

    @$(foreach d, $(call qstrip,$(BR2_ROOTFS_OVERLAY)), \$(call MESSAGE,"Copying overlay $(d)"); \rsync -a --ignore-times --keep-dirlinks $(RSYNC_VCS_EXCLUSIONS) \--chmod=u=rwX,go=rX --exclude .empty --exclude '*~' \$(d)/ $(TARGET_DIR)$(sep))

7.2 post build

除了fs overlay这种方式，buildroot还提供了一个脚本进行更加复杂的处理。

可以进行文件删除、重命名，甚至对带调试信息的文件进行strip等。

    @$(foreach s, $(call qstrip,$(BR2_ROOTFS_POST_BUILD_SCRIPT)), \$(call MESSAGE,"Executing post-build script $(s)"); \$(EXTRA_ENV) $(s) $(TARGET_DIR) $(call qstrip,$(BR2_ROOTFS_POST_SCRIPT_ARGS))$(sep))

一个post_build.sh范例，对一系列文件进行删除和strip操作：

#!/bin/sh
#set -x
set +o errexitcp -a ${BINARIES_DIR}/deepeye1000e_hk.dtb ${BINARIES_DIR}/deepeye1000.dtb#Strip files in tbc_lists.txt. tbc means 'to be stripped'.
STRIP=${HOST_DIR}/bin/csky-abiv2-linux-stripfor file in `cat ${BR2_EXTERNAL_INTELLIF_PATH}/board/deepeye1000e_hk/tbs_lists.txt`
doif [ -e ${TARGET_DIR}${file} ]; thenecho Strip ${file}.${STRIP} ${TARGET_DIR}${file}elseecho Not found ${file}.fi
done#Delete files in tbd_lists.txt. tbd means 'to be deleted'
for file in `cat ${BR2_EXTERNAL_INTELLIF_PATH}/board/deepeye1000e_hk/tbd_lists.txt`
doif [ -e ${TARGET_DIR}${file} ]; thenecho Delete ${file}.rm ${TARGET_DIR}${file}elseecho Not found ${file}.fi
done${BR2_EXTERNAL_INTELLIF_PATH}/board/common/post_build.sh

7.2 post image

post image在post build之后，更倾向于生成完整的release文件。包括进行一些images打包、debug文件打包等等。

.PHONY: target-post-image
target-post-image: $(TARGETS_ROOTFS) target-finalize@$(foreach s, $(call qstrip,$(BR2_ROOTFS_POST_IMAGE_SCRIPT)), \$(call MESSAGE,"Executing post-image script $(s)"); \$(EXTRA_ENV) $(s) $(BINARIES_DIR) $(call qstrip,$(BR2_ROOTFS_POST_SCRIPT_ARGS))$(sep))

一个范例如下，对images文件进行打包操作。

#!/bin/sh
set -x -eIMG_DIR=output/images
DEBUG_DIR=${IMG_DIR}/debug
KERNEL_DIR=output/build/linux-masterROOTFS_CPIO=${IMG_DIR}/rootfs.cpio
KERNEL_IMAGE=${IMG_DIR}/uImage
SPL_IMAGE=${IMG_DIR}/u-boot-spl-bh.bin
UBOOT_IMAGE=${IMG_DIR}/u-boot.binIMG_TAR=images.tar.gz
DEBUG_TAR=debug.tar.gz
IMG_MD5=images.md5rm -f ${IMG_TAR} ${DEBUG_TAR} ${IMG_MD5}mkdir -p ${DEBUG_DIR}
cp -a ${KERNEL_DIR}/vmlinux ${KERNEL_DIR}/System.map ${ROOTFS_CPIO} ${DEBUG_DIR}/tar -czf ${IMG_TAR} ${KERNEL_IMAGE} ${SPL_IMAGE} ${UBOOT_IMAGE}
tar -czf ${DEBUG_TAR} -C ${IMG_DIR} debug/md5sum ${IMG_TAR} > ${IMG_MD5}

8. buildroot编译性能

buildroot还提供了一些命令，用于分析buildroot编译过程中耗时、依赖关系、文件系统尺寸等等。

通过make help发现相关命令：

Documentation:manual                 - build manual in all formatsmanual-html            - build manual in HTMLmanual-split-html      - build manual in split HTMLmanual-pdf             - build manual in PDFmanual-text            - build manual in textmanual-epub            - build manual in ePubgraph-build            - generate graphs of the build timesgraph-depends          - generate graph of the dependency treegraph-size             - generate stats of the filesystem sizelist-defconfigs        - list all defconfigs (pre-configured minimal systems)

8.1 编译耗时

执行make graph-build会生成如下文件：

其中比较有参考意义的文件是build.hist-duration.pdf文件，按照耗时从大到小排列。

通过此图可以明白整个编译流程时间都耗在哪里，针对性进行分析优化，有利于提高编译效率。

8.2 编译依赖关系

生成graph-depends.pdf，可以看出各个编译模块之间的依赖关系。

buildroot的库会根据依赖关系被自动下载，通过此图也可以了解某些某块被谁依赖。

8.3 编译结果尺寸分析

通过graph-size.pdf文件可以对整个编译结果组成有个大概理解。

另外更有参考意义的是file-size-stats.csv和package-size-stats.csv文件。

通过file和package两个视角，更加详细的了解整个rootfs空间都被那些文件占用。

原文链接：https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/9553995.html

《buildroot认知》

联系方式:arnoldlu@qq.com