Embedded Linux에서 Root Filesystem 생성하기

Embedded Linux에서 Root Filesystem 생성하기

임베디드 시스템에서 Linux Kernel을 구동하려면 Root Filesystem(이하 Rootfs)이 반드시 필요합니다. Rootfs는 커널이 부팅한 후 시스템 동작에 필요한 기본 파일, 라이브러리, 그리고 실행 파일 등을 포함합니다. 이 글에서는 Rootfs 생성 방법과 최적화, 커스터마이징 방법을 Rockchip RK3399 플랫폼을 기준으로 설명합니다.

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1. Root Filesystem의 개념

Rootfs는 다음과 같은 요소들로 구성됩니다:

• 기본 디렉토리 구조: /bin, /lib, /etc, /dev, /usr, /var 등.
• 필수 파일 및 라이브러리: init 파일, C 표준 라이브러리 등.
• 필수 디바이스 파일: /dev 디렉토리 내의 파일들.
• 응용 프로그램: 시스템 동작을 위해 필요한 실행 파일들.

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2. Rootfs 생성 방법

2.1 BusyBox를 사용한 Rootfs 생성

BusyBox는 다양한 유닉스 명령어와 기능을 하나의 바이너리에 통합한 경량화된 도구입니다.

BusyBox 설치 및 컴파일

1. BusyBox 소스 코드 다운로드:

wget https://busybox.net/downloads/busybox-<버전>.tar.bz2
tar -xvjf busybox-<버전>.tar.bz2
cd busybox-<버전>

2. 컴파일 설정:

make menuconfig

• Build Options에서 Build Static Binary 활성화.
• Installation Options에서 설치 경로 설정.

3. 컴파일 및 설치:

make -j$(nproc)
make install

4. Rootfs 디렉토리 생성:

mkdir -p rootfs/{bin,sbin,etc,proc,sys,usr/{bin,sbin},dev}
cp -r _install/* rootfs/

5. 디바이스 파일 생성:

sudo mknod rootfs/dev/console c 5 1
sudo mknod rootfs/dev/null c 1 3

6. Rootfs 압축:

cd rootfs
tar -czf ../rootfs-busybox.tar.gz .

2.2 Buildroot를 사용한 Rootfs 생성

Buildroot는 임베디드 Linux 시스템을 구성하는 도구입니다.

Buildroot 설치 및 컴파일

1. Buildroot 다운로드:

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

2. 기본 설정:

make menuconfig

• Target options에서 타겟 아키텍처를 aarch64로 설정.
• Filesystem images에서 Rootfs 이미지 형식(ext4, tar) 선택.

3. 컴파일:

make -j$(nproc)

4. 생성된 Rootfs 확인:

ls output/images/

5. Rootfs 압축:

cp output/images/rootfs.tar.gz ./rootfs-buildroot.tar.gz

2.3 Yocto를 사용한 Rootfs 생성

Yocto는 고도로 커스터마이징 가능한 빌드 시스템입니다.

Yocto 설치 및 환경 설정

1. Yocto 다운로드:

git clone git://git.yoctoproject.org/poky.git
cd poky
git checkout <버전>
source oe-init-build-env

2. 머신 설정:

conf/local.conf 파일에서 머신을 RK3399로 설정:

MACHINE = "rockchip-rk3399"

3. Rootfs 빌드:

bitbake core-image-minimal

4. 생성된 Rootfs 확인:

ls tmp/deploy/images/rockchip-rk3399/

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3. Rootfs 최적화 및 커스터마이징

3.1 필요하지 않은 파일 제거

• 기본적으로 포함된 디렉토리와 파일 중 사용하지 않는 항목을 제거합니다.

rm -rf rootfs/usr/share/{man,doc,info}

3.2 경량화된 라이브러리 사용

• glibc 대신 musl 또는 uClibc와 같은 경량화된 라이브러리를 사용하여 크기를 줄입니다.

3.3 필수 응용 프로그램 추가

• 추가로 필요한 도구나 애플리케이션을 Rootfs에 포함합니다.

cp /path/to/app rootfs/usr/bin/

3.4 초기화 스크립트 작성

• Rootfs의 /etc/init.d/rcS 파일에 초기화 스크립트를 작성합니다.

#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mdev -s

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4. 테스트 및 배포

1. QEMU를 사용한 테스트:

qemu-system-aarch64 -M virt -cpu cortex-a53 -m 512M -kernel Image \
-initrd rootfs-busybox.tar.gz -nographic

2. 실제 RK3399 시스템에 Rootfs 배포:

• SD 카드에 Rootfs 복사:

sudo dd if=rootfs.tar.gz of=/dev/sdX bs=4M

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결론

이 글에서는 BusyBox, Buildroot, Yocto를 사용하여 Rootfs를 생성하는 방법과 이를 최적화 및 커스터마이징하는 방법을 소개했습니다. Rootfs를 성공적으로 생성하면, 시스템에 적합한 애플리케이션과 설정을 추가하여 원하는 기능을 구현할 수 있습니다. RK3399와 같은 플랫폼에서도 이러한 방법을 활용하여 효율적인 Rootfs를 구축할 수 있습니다.