使用BusyBox构建系统的方法，可以看到通过复杂的源码编译、目录创建、库移植和文件打包的流程；最后生成的还是仅支持系统命令的最小Linux文件系统。
在具体的应用中，可能还需要图形(QT)，网络(mqtt、http)，数据库(qslite、mysql)，容器服务(docker)等；这就需要第三方库支持，也就是需要大量的移植工作。
如何避免这些复杂的工作，将基础系统和第三方库以源码的形式整合；然后使用自动化脚本，配置文件的方式进行管理系统功能，实现自动化构建；Buildroot就是基于这个思路实现的。
为了详细说明Buildroot，本节从源码结构、编译和安装、编译选项等多方面进行说明。
Buildroot目录功能说明
Buildroot是以BusyBox、Systemd等为核心，集成编译工具、第三方库、可执行文件和系统服务脚本的，用于文件系统的自动化构建方案。
对于目前最新的Buildroot，是支持Uboot和Kernel编译构建的；不过个人不习惯使用，主要有以下问题。
- Uboot和Kernel下载和编译时间都很长，集成到Buildroot编译流程十分耗时间。
- Buildroot支持的版本，一般是主干版本，还需要单独移植支持板级设备。
本文中Buildroot作为文件系统进行单独编译，这里先讲解下目录中跟编译和构建相关的功能。
arch存放CPU架构相关的配置脚本，编译U-Boot和Kernel需要。board定义板级设备信息，说明开发板使用的配置项。boot定义spl-pub、grup、arm-trusted-firmware等BL1相关的启动文件，全编译构建时生成需要。configs 包含默认的配置文件，当然我们定义的配置文件也可以放置在此目录中，如果需要永久修改配置，基于此目录修改。dl 编译中存放下载的源代码，在编译中会下载到此目录，在国内可能下载困难，可以自己下载放置到此目录中。docs 存放了Buildroot的描述文档，对于熟悉和理解Buildroot非常有帮助。fs 包含了Buildroot支持的文件系统的配置文件，开发者选择构建哪种类型的文件系统后执行内部的相应脚本。linux 用于构建包含Linux内核的系统，此目录将包含与Linux内核相关的配置文件，通过Buildroot构建内核时需要。output 输出目录, 构建好的文件系统存储目录。build 存放所有源码包解压出来的文件和编译过程中的中间文件，如果编译中出错，需要分析此目录中源码文件解决。host 存放编译工具链如gcc，arm-gcc等，会将选择的编译工具移动到此目录，用于后续编译。staging 用于存放编译过程中生成的库文件等，这些文件可能不会被直接包含在最终的根文件系统中，但用于编译过程中链接。target 存放了针对目标架构的Linux文件结构，这将是最终根文件系统的基础。images 生成的镜像文件存放在此目录下，包括压缩后的根文件系统镜像等。
package 软件包管理目录，所有想要加入到Buildroot中的软件包都需要在此目录下进行配置；这包括了软件包的编译安装脚本和配置文件。support Buildroot支持的相关脚本、补丁以及测试程序。system 描述编译构建出的文件系统的配置文件，允许对根文件系统进行定制，可自行添加修改。toolchain 与编译构建套件相关的配置文件，Buildroot支持内部自动编译构建出编译套件，也支持使用外部的编译构建套件。utils 包含了与Buildroot编译构建相关的各种工具。
注意: 在编译Buildroot时，相应的编译工具lib也会导入到文件系统中，也就是后续系统中的支持库会和编译工具一致。使用extern toolchain情况比较简单，后续编译程序也用此toolchain即可。使用的是内部toolchain，那么后续的程序和交叉工具必须使用编译Buildroot的同一版本，否则可能因为库版本不匹配而无法执行。
Buildroot下载和编译方法
下载Buildroot
# 下载buildrootwget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2024.02.1.tar.gztar -xvf buildroot-2024.02.1.tar.gzcd buildroot-2024.02.1/
更新配置选项
Buildroot的构建和uboot，kernel类似，支持默认配置文件，也支持通过菜单修改。
使用默认配置文件导入的方式，在configs增加文件名为imx6ull_user_defconfig的文件, 内容如下所示。
# 更新配置文件vim configs/imx6ullrmk_defconfig############# imx6ullrmk_defconfig ############## architectureBR2_arm=yBR2_cortex_a7=yBR2_ARM_FPU_NEON_VFPV4=y## Toolchain#BR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_CUSTOM=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_PREINSTALLED=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_PATH="/home/freedom/sdk/arm/support/compiler"BR2_PACKAGE_PROVIDES_TOOLCHAIN_EXTERNAL="toolchain-external-custom"BR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_PREFIX="arm-none-linux-gnueabihf"BR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_CUSTOM_PREFIX="arm-none-linux-gnueabihf"BR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_GCC_11=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_HEADERS_4_20=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_CUSTOM_GLIBC=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_CXX=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_FORTRAN=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_OPENMP=yBR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_INET_RPC=nBR2_TARGET_ROOTFS_EXT2_SIZE="1G"BR2_KERNEL_MIRROR="https://mirrors.kernel.org/pub"# systemBR2_TARGET_GENERIC_GETTY_PORT="ttymxc0"# filesystem / imageBR2_TARGET_ROOTFS_EXT2=yBR2_TARGET_ROOTFS_EXT2_4=y# System configurationBR2_TARGET_GENERIC_HOSTNAME="freedom"BR2_TARGET_GENERIC_ISSUE="Welcome to freedom"BR2_TARGET_GENERIC_ROOT_PASSWD="root"
将上述文件放置在Buildroot/configs/目录下，执行编译脚本。
编译文件系统打包
这一步主要执行编译脚本，具体流程如下。
# 生成.config文件make imx6ullrmk_defconfig# 开始编译make -j6
注意1: Buildroot的make的编译过程包含两个方面，分别是软件下载和软件编译，其中软件下载可能是外网的软件，速度可能会比较慢，可以先下载下来后放置在根目录dl/下。
注意2: Buildroot中对应的软件在package/目录下，对应文件的.mk和.hash，如果希望替换成其它版本的软件，则两个文件都需要修改。
等待编译完成后，output/images目录下即为编译好的虚拟硬盘文件，直接使用即可，可以直接用mount命令挂载查看。
# 修改系统变量配置，修改文件/etc/profile# 创建目录，并挂载文件系统mkdir output/images/rootfs/cd output/imagessudo mount -o loop rootfs.ext4 rootfs/
此时，就可以在rootfs中查看构建好的文件系统, 如果需要增加软件或者库支持，在Buildroot配置项中增加相应工具即可。
Buildroot编译选项解析
对于Buildroot同样支持通过界面管理文件系统配置，进入Buildroot输入make help可以看到Buildroot支持的功能，这里精简比较关键的功能进行说明。
Cleaning: clean - 删除编译生成的文件和目录 distclean - 删除所有的非源码文件，包含(.config)Build: all - 编译整个系统 toolchain - 编译toolchainConfiguration: menuconfig - 进入界面配置 savedefconfig - 保存当前的menuconfig配置，写入到BR2_DEFCONFIG指定的文件Package-specific: <pkg> - 单独编译和安装指定软件 <pkg>-dirclean - 清除对应APP的编译目录 <pkg>-rebuild - 单独重新编译对应APPbusybox: busybox-menuconfig - 运行busybox的菜单界面 busybox-update-config - 保存当前的busybox到package/busybox/busybox.config或者BUSYBOX_KCONFIG_FILE指定的文件Documentation: manual - 以所有格式构建手册 graph-build - 生成构建时间的图表 graph-size - 生成文件系统大小的统计信息Miscellaneous: make O=dir - 将所有输出文件（包括 .config 文件）定位到指定的 "dir" 目录中。
对于用户来说，主要使用make menuconfig和make busybox-menuconfig两个命令，前者用于修改Buildroot的配置选项，后者用于修改busybox的配置选项。
Buildroot编译主界面
其中Buildroot的配置界面如下所示。
- Target options 定义芯片相关的平台配置，编译选项控制，以I.MAX6ULL为例。
- Toolchain 编译工具，可以使用Buildroot提供的工具或者外部工具，这里使用外部工具
Build options 编译选项，例如配置文件目录，下载目录，编译解压目录，网络下载地址等，一般使用默认不修改- System configuration rootfs相关配置，包含用户名，欢迎语，是否支持root用户以及root密码等
- Target packages 支持的第三方程序和库文件，扩展命令时修改
- Filesystem images 支持的文件系统，容量以及其它特性
Bootloaders 支持bootloader的编译选项，不需要配置Host utilities 增加host功能的组件，一般不需要配置Legacy config options 移除的配置选项修改，不需要配置
板级相关的配置信息
Target options定义平台相关的配置
Target Architecture: ARM(little endian), ARM小端模式Target Architecture Variant: 内核版本，Cortex-A7Target ABI: 编译器对应ABI接口，EABIhf, 表示带硬件浮点Float point Strategy: 浮点版本，这里选择NEON/VFPv4ARM instruction set: 指令集版本，ARM指令集Target Binary Format: ELF
编译工具设置
Toolchain 编译工具相关配置
Toolchain type: External toolchain，外部工具Tool chain: Custom toolchain, 用户自定义的编译工具Toolchain origin: Pre-installed toolchain, 已经安装的编译工具Toolchain Path: 编译器路径，不选择则访问系统PATH路径Toolchain prefix: 编译器名称，arm-none-linux-gnuebaihf-xxx: 定义编译器版本信息和支持选项，按照实际情况定义，可在编译失败后重新调整
文件系统配置
System configuration 主要定义rootfs相关的配置定义，其它关键的定义如下所示。
- Passwords encoding: 密码加密方式
- Init System: 定义系统的基础框架，主要有busybox和systemd
- Enable root login with passwd: 是否允许root登录
第三方库支持
Target packages 编译选项用于控制支持第三方库内容。
其它配置选项根据实际需求配置。这里需要注意，Buildroot支持的第三方库是很多的，在此目录下查找并不方便，可以通过在任意界面下，输入"/"进行搜索，例如希望支持python3，则弹出框中搜索"PACKAGE_PYTHON3"即可。
可以看到，在路径Target packages > Interpreter lanaguages and scripting中可以看到python3，选中即可。
Buildroot编译问题解决说明
Buildroot是为了解决构建文件系统困难，来实现的自动化综合脚本项目；主要解决系统，库和程序之间的兼容性问题，如果一切顺利，会直接生成最终打包的文件系统。不过因为Linux系统版本，编译工具，安装第三方库版本的碎片化，Buildroot编译中出现错误仍然是存在的。当然这也并不是不可避免的，使用方案商提供的支持特定版本的SDK包和运行环境，严格按照流程执行，此时一般已经解决了编译时的错误问题，入门阶段也建议使用这种方案。不过如果希望摆脱这种限制，希望不受Ubuntu系统版本、系统环境情况、Buildroot的特定版本、编译器版本限制，就需要有解决编译issue的能力，这里分享些我处理的经验。
Buildroot编译异常主要是第三方库的编译失败，这里面主要有以下几类：
- 缺少依赖库，主要为提示找不到相应的头文件；这类比较简单，直接根据头文件安装依赖库即可。
- 程序编译出错，这里面就需要去"build/host/"目录下找到第三方文件，根据编译错误分析；这个主要需要C/C++程序的排错能力，大部分原因是编译工具升级导致语法和错误检测的变化，一些写法不在兼容
- 执行脚本出错，主要是python、perl或shell命令行处理异常；这类比较复杂，有可能是python版本升级导致之前的一些写法不支持，或者直接执行出错；另外shell脚本则是处理不正确，导致编译失败。
在Buildroot编译中去解决这些问题，需要有如下能力。
在编译时遇到问题，可以自己结合第三方编译的经验分析解决；不过一定不要陷入非解决不可的逻辑中，浪费太多时间，适当可以去搜索引擎检索相应错误，或者去软件官网看是否有同样的issue问题和解决办法。当然也可以查找软件对应的Buildroot选项，先关闭掉，有需要可以单独移植。这些都是可行的解决办法。当然这些解决方法也要总结下来，避免下次遇到时已经遗忘；这样才能快速高效的解决问题，事半功倍。
