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从零构建 Linux|08 配置自定义 Linux

  • 2026-10-01 04:36:31
从零构建 Linux|08 配置自定义 Linux
系列第 8 篇|Demo 第一步:先看默认镜像怎么组成,再双 build + 模板配置编译宿主:WSL2 Ubuntu|机型对比:qemux86-64 与 genericx86-64

从本篇到第 12 篇是一条连贯动手线。动手往镜像里加 hello 之前,先弄清两件事:core-image-base 里的 Linux 内核和(可选的)apt 是怎么被配进去的;改 GRUB Logo、psplash、包管理器、时区、语言时,为什么优先改 conf / 自己的 layer,而不是改 poky 原文件。然后才在 WSL2 里把配置改正确——用 bitbake-layers创建meta-demo,为两种 MACHINE 各建一套构建目录,并共用同一份 layer(含 hello 与 conf 模板)。第 9 篇按同一原则做启动界面等定制;第 10 篇开长构建;第 12 篇用 Git 托管自定义配置。

先回想启动链——我们改的配置,最终都是在为这条链准备材料:

(虚机)QEMU 引导 → linux kernel → rootfs → init → hello(真机)UEFI/BIOS → GRUB → linux kernel         → rootfs → init → services → hello

为什么不用「一个 build 来回改 MACHINE」

可以在同一个 build/conf/local.conf 里把 MACHINE 改来改去,入门时也能跑通。但正式维护时更推荐:

一个 MACHINE 对应一个 build 目录。

好处:

  1. 虚机 / 真机配置互不覆盖,切换时不用改同一文件;
  2. 各自产物、日志、缓存目录清晰;
  3. 配置可放进 layer 的 TEMPLATECONF 模板,方便用 Git 版本管理(见第 12 篇)。

本系列约定目录名:

build-qemux86-64/      → MACHINE = qemux86-64build-genericx86-64/  → MACHINE = genericx86-64

先对比:两个 MACHINE 差在哪

MACHINE
用途
验证方式
qemux86-64
为 QEMU 准备的虚拟 x86_64
产物主要供第 11 篇 runqemu;先证明「配置和 hello 没写错」
genericx86-64
为通用 64 位真机 PC 准备
产物要能写 U 盘、铺硬盘,走真实 UEFI;证明「这套系统在真电脑上也能起来」

两边可以共用:hello 的 layer / recipe、IMAGE_INSTALL、国内镜像加速、并行度,以及指向同一位置的 DL_DIR / SSTATE_DIR(避免两机型重复下载、重复编译共用模块)。需要分开写进各自模板的主要是:MACHINE,以及真机更强调的 IMAGE_FSTYPES(wic / hddimg / tar.bz2)。

推荐学习顺序:先初始化并校验虚机构建目录,再做真机目录。

动手加包之前:内核和 apt 是怎么进 core-image-base 的

第 7 篇选了 core-image-base 当套餐。往里加 hello 之前,先消除两个常见误会:

  1. 内核已经会进这盒系统,但 core-image-base.bb 里并没有写 linux-yocto;
  2. apt 默认不会进镜像。构建时会把软件打成包,目标机上却不一定带包管理器。

内核:MACHINE → 虚拟提供者 → 镜像组装

打开上游配方(只读,先别改):

meta/recipes-core/images/core-image-base.bb

大约是:

SUMMARY = "A console-only image that fully supports the target device hardware."IMAGE_FEATURES += "splash"LICENSE = "MIT"inherit core-image

没有 IMAGE_INSTALL = "linux-yocto" 这一行。内核是另一条链路送进来的:

MACHINE(qemux86-64 / genericx86-64)  → PREFERRED_PROVIDER_virtual/kernel = linux-yocto  → 菜谱 meta/recipes-kernel/linux/linux-yocto_*.bb  → 编出 bzImage(及模块)  → 镜像类 / wic 把内核放进启动分区  → inherit core-image 把用户态包装进 rootfs

inherit core-image 会把 IMAGE_INSTALL 默认设成:

包组
作用
packagegroup-core-boot
能启动、能进 shell 的最小用户态(init、busybox、udev 等)
packagegroup-base-extendedcore-image-base
 相对 minimal 多出来的中等硬件支持

模块等常经 MACHINE 的 MACHINE_ESSENTIAL_EXTRA_RDEPENDS / RRECOMMENDS 跟进 rootfs,不必在 image 配方里点名内核。

IMAGE_FEATURES += "splash" 会映射到 psplash。所以用户空间开机闪屏默认已在套餐里;第 9 篇要改的是画面内容,不是「从零再装一次」。

进入某个 build 环境后可校验:

bitbake -e virtual/kernel | grep -E '^(PREFERRED_PROVIDER_virtual/kernel|PN|PV)='bitbake -e core-image-base | grep "^IMAGE_INSTALL="

期望:提供者是 linux-yocto,且 IMAGE_INSTALL 里能看到上面两个 packagegroup。

apt:构建时打包 ≠ 目标机带 apt

第 5 篇的 apt 是「系统跑起来之后再装软件」。Yocto 默认更像「做系统时就把软件装死进 rootfs」。两件容易混的事:

变量
管什么
Poky 默认
PACKAGE_CLASSES构建时
把软件打成哪种包(rpm / ipk / deb)
常见是 package_rpm,不是 deb
EXTRA_IMAGE_FEATURES
 里的 package-management
目标机
是否安装包管理器、是否保留包数据库
core-image-base默认没有

所以:即便宿主 Ubuntu 上天天用 apt,编出来的 core-image-base 里通常也没有 apt。要让目标机用 apt,在 conf 里开两个开关(不要去改 core-image-base.bb):

PACKAGE_CLASSES ?= "package_deb"EXTRA_IMAGE_FEATURES += "package-management"

package_deb 决定打 .deb;package-management 才把 apt / dpkg 装进镜像。只改其中一个,目标机要么没有 apt,要么包格式对不上。若保持默认 package_rpm 再打开 package-management,目标机侧是 rpm / dnf 一族,不是 apt。

具体开关和第 9 篇一起写进模板即可;这里先记住机制。

改 Logo / 闪屏 / 时区等:改原文件,还是改 conf?

第 9 篇会改 GRUB Logo、psplash、包管理器、时区、语言。每项都能「改通」,但改法只有两类。本篇先定原则——后面加 hello 也按同一原则:

不要改 poky 里的上游原文件;把改动写进 conf 和自己的 layer。

方案 A:改上游原文件(能通,不推荐)

直接在 poky 源码树里改,例如:

想改什么
典型会去动的原文件(示意,以本机为准)
GRUB Logo
meta/recipes-bsp/grub/
 下的 cfg / 图片
psplash
meta/recipes-core/psplash/
 下的默认 PNG
包管理器
core-image-base.bb
 里加 IMAGE_FEATURES,或改 meta-poky 的 sample
时区
tzdata
 菜谱里的默认 DEFAULT_TIMEZONE
语言
distro 的 poky.conf 里的 IMAGE_LINGUAS

第一次改确实最快:文件就在眼前,改完就能编。但 git pull 升级 poky 时这些改动会被覆盖或冲突;虚机 / 真机两套 build 也分不清「哪些是上游、哪些是我的」;第 12 篇无法把定制干净推进 GitHub。

方案 B:在 conf / meta-demo 里改(本系列采用)

能写成变量的,优先写进 local.conf(以及 TEMPLATECONF 模板);必须换文件的(Logo、闪屏图),在自己的 layer 里用 .bbappend 覆盖——效果等同配置层定制,不是改原文件。

想改什么
方案 A(改原文件)
方案 B(conf / 自己的 layer)
GRUB Logo
改 poky 里 grub 菜谱与 cfg
meta-demo
 的 .bbappend + 自己的 PNG
psplash
替换 poky 里默认 PNG
闪屏已由 IMAGE_FEATURES += "splash" 启用;换图用 bbappend
包管理器
改 core-image-base.bb
local.conf
:PACKAGE_CLASSES + package-management
时区
改 tzdata 菜谱默认值
local.conf
:DEFAULT_TIMEZONE = "Asia/Shanghai"
语言
改 poky.conf
local.conf
:IMAGE_LINGUAS、GLIBC_GENERATE_LOCALES

第 9 篇对每一项都会对照这两种改法,并给出方案 B 的具体步骤。

在 conf 里改的好处

  1. 升级安全:把 poky 当只读上游;git pull 不会冲掉你的 Logo、时区、包管理开关。
  2. 边界清楚:meta/ 保持原样,meta-demo + 两份 TEMPLATECONF 才是「我的系统」。
  3. 双 MACHINE 共用:同一份 layer、同一套变量,虚机和真机一起生效,不必在两棵源码树里各改一遍。
  4. 可复现、可托管:模板进 Git(第 12 篇),别人用 TEMPLATECONF=... 就能得到同一套定制。
  5. 贴合 Yocto 的设计:时区、语言、包格式本来就是给 conf 准备的旋钮;硬改 .bb 等于绕开变量系统,以后更难排查「到底谁覆盖了谁」。

后面加 hello,也走方案 B:自己写 recipe,再用 IMAGE_INSTALL:append 装进镜像——不要在 core-image-base.bb 里塞一行 hello。

添加 hello:从 C 源码到 Yocto「菜谱」

只改 IMAGE_INSTALL 还不够,因为系统默认并不知道 hello 是什么。我们要写一个最简单的 recipe,并放进最小 layer meta-demo。这份自定义对两机型共用。

为什么要单独建 layer?

当然可以把文件随手塞进 poky 现有目录(那就是上一节的方案 A),但那不利于维护。单独建 meta-demo 的好处是:你清楚「哪些是上游原样,哪些是我加的」;也便于整层提交到 GitHub。

目标目录长什么样

本篇结束后,poky 下应大致是:

poky/meta-demo/  conf/layer.conf          # create-layer 生成  conf/templates/    qemux86-64/      local.conf.sample      bblayers.conf.sample    genericx86-64/      local.conf.sample      bblayers.conf.sample  recipes-example/hello/    hello_1.0.bb    files/hello.c

脚手架与模板尽量用 bitbake-layers 生成;hello 源码与菜谱用命令写入。下面按顺序做。

用命令创建 meta-demo

bitbake-layers 必须先进入某个 build 环境。先起一个临时目录 build-bootstrap(只用它跑脚手架命令;正式长编译仍用后面的 build-qemux86-64 / build-genericx86-64):

# 以下均在 WSL2 Ubuntu 中;假定已按第 7 篇克隆好 pokycd ~/yocto/pokysource oe-init-build-env build-bootstrap# 如果指向bitbake-layers报错,则需要安装下面的依赖sudo apt install chrpath diffstat gawk zstd# 当前目录已是 build-bootstrap/,layer 建在上一级 poky 下bitbake-layers create-layer ../meta-demobitbake-layers add-layer ../meta-demobitbake-layers show-layers

期望:show-layers 列表里出现 meta-demo。

create-layer 会自动生成 conf/layer.conf、示例 recipe、COPYING.MIT、README 等,不必手写整份 layer 骨架。打开核对即可:

# 仍在 build-bootstrap 环境中grep LAYERSERIES_COMPAT ../meta-demo/conf/layer.conf

应包含你的版本代号(本系列为 scarthgap)。若没有或写错,改成:

LAYERSERIES_COMPAT_meta-demo = "scarthgap"

layer.conf 里其余常见项(BBFILES、BBFILE_COLLECTIONS、优先级等)一般保持命令生成结果即可。

路径说明:source oe-init-build-env 之后 shell 在 build-*/ 里,所以对 layer 写 ../meta-demo;若你 cd 回了 ~/yocto/poky,路径则写成 meta-demo。

用命令放入 hello,去掉自带 example

脚手架默认带 recipes-example/example/。本 demo 换成 hello:

# 仍建议在已 source 的 build-bootstrap 终端中操作rm -rf ../meta-demo/recipes-example/examplemkdir -p ../meta-demo/recipes-example/hello/filescat > ../meta-demo/recipes-example/hello/files/hello.c << 'EOF'#include <stdio.h>int main(void){    puts("Hello from Yocto-built Linux");return 0;}EOFcat > ../meta-demo/recipes-example/hello/hello_1.0.bb << 'EOF'SUMMARY = "Minimal hello demo"LICENSE = "MIT"LIC_FILES_CHKSUM = "file://${COMMON_LICENSE_DIR}/MIT;md5=0835ade698e0bcf8506ecda2f7b4f302"SRC_URI = "file://hello.c"S = "${WORKDIR}"do_compile() {${CC}${CFLAGS}${LDFLAGS} \      hello.c -o hello}do_install() {    install -d ${D}${bindir}    install -m 0755 hello \${D}${bindir}/hello}EOF

hello.c 就是标准 C 小程序:打印一行字后退出。菜谱含义:

  1. SRC_URI:源码来自同目录 files/hello.c;
  2. do_compile:用目标编译器把 hello.c 编成可执行文件 hello;
  3. do_install:把结果安装到目标根文件系统的 /usr/bin/hello;
  4. 许可证相关行是 Yocto 的常规要求;LIC_FILES_CHKSUM 必须写成同一行的 file://…;md5=…(中间用 ; 连接)。若把 md5= 换到下一行,BitBake 会把它当成另一个非法 URL。

文件名 hello_1.0.bb 里的 1.0 表示版本号;包名是 hello。

可选:立刻确认 BitBake 能看见 hello(仍在 build-bootstrap):

bitbake -s | grep "^hello"

配置模板:两套 MACHINE 各一份

模板文件名必须以 .sample 结尾。oe-init-build-env 在首次创建 build 目录时,会把模板拷成 conf/local.conf 与 conf/bblayers.conf。

推荐做法:先在 build-bootstrap 里改好一份可用配置,再用 bitbake-layers save-build-conf导出成模板,避免整份手抄。

在 bootstrap 里写好虚机策略

编辑 conf/local.conf(相对当前 build-bootstrap/),找到或追加:

# 虚机:qemux86-64MACHINE ??= "qemux86-64"# 只给本系列镜像追加格式;不要写成全局 IMAGE_FSTYPES:append# (全局追加会渗进 core-image-minimal-initramfs,触发#  「INITRD_IMAGE_LIVE … cannot use … hddimg」解析错误)IMAGE_FSTYPES:pn-core-image-base:append = " \  wic hddimg tar.bz2"# 把 hello 装进镜像(虚机/真机共用)IMAGE_INSTALL:append = " hello"# 两机型共用下载与 sstate:TOPDIR 是当前 build-*/,# 指到 poky 下同一目录,编译 qemux86-64 后再编 genericx86-64# 时,共用模块不必重复下载、也不必从零再编DL_DIR ?= "${TOPDIR}/../downloads"SSTATE_DIR ?= "${TOPDIR}/../sstate-cache"# 中国区可选:用清华镜像加速常见上游下载PREMIRRORS:prepend = "\  git://.*/.* https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/yocto/ \n \  git://.*/.* https://mirrors.ustc.edu.cn/yocto/ \n \  https?://.*/.* https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/yocto/https/ \n \  https?://.*/.* https://mirrors.ustc.edu.cn/yocto/ \n \  ftp://.*/.* https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/yocto/ftp/ \n \"# 可选:按 CPU 核数调整(WSL2 勿超过可用内存)# BB_NUMBER_THREADS = "8"# PARALLEL_MAKE = "-j 8"

bblayers.conf 一般不必再手改:前面的 add-layer 已写入 meta-demo。官方默认还会启用 meta、meta-poky、meta-yocto-bsp;qemux86-64 与 genericx86-64 都来自这些基础层,本 demo 不强制引入 meta-intel。

用命令导出两套模板

# 仍在 build-bootstrap 环境中bitbake-layers save-build-conf ../meta-demo qemux86-64# 改成真机 MACHINE 后再导出第二份# (可用编辑器改 conf/local.conf,或:)sed -i 's/^MACHINE ??= "qemux86-64"/MACHINE ??= "genericx86-64"/' conf/local.confbitbake-layers save-build-conf ../meta-demo genericx86-64

生成结果:

meta-demo/conf/templates/qemux86-64/  local.conf.sample  bblayers.conf.samplemeta-demo/conf/templates/genericx86-64/  local.conf.sample  bblayers.conf.sample

save-build-conf 会把本机绝对路径换成 ##OEROOT## 一类占位符,初始化时再还原——这正是模板可提交 Git、可在别人机器复用的关键。

快速核对:

grep 'MACHINE' ../meta-demo/conf/templates/*/local.conf.samplegrep -E 'DL_DIR|SSTATE_DIR' ../meta-demo/conf/templates/*/local.conf.samplegrep 'meta-demo' ../meta-demo/conf/templates/*/bblayers.conf.sample

期望:虚机模板为 qemux86-64,真机为 genericx86-64;两份模板的 DL_DIR / SSTATE_DIR 都指向 ${TOPDIR}/../downloads 与 ${TOPDIR}/../sstate-cache;两份 bblayers 都包含 meta-demo。

IMAGE_FSTYPES 对真机路径很重要:

格式
用途
wic / hddimg
写 U 盘
tar.bz2
双系统时把 rootfs 铺到硬盘分区

逐项用白话解释

配置项
白话
MACHINE ??= "…"
告诉 Yocto:这套系统是给 QEMU 虚机,还是给通用真机 PC
IMAGE_FSTYPES:pn-core-image-base:append = ...
只给 core-image-base 追加产物格式。:pn-… 是「仅作用于该配方」;若写成全局 :append,hddimg/live/iso 会渗进 initramfs 镜像并导致解析失败
IMAGE_INSTALL:append = " hello"
往最终 rootfs 里多装 hello。包必须由 recipe 提供。虚机与真机共用这一行
DL_DIR
 / SSTATE_DIR
下载缓存与共享状态缓存。默认各自落在 build-*/ 里会重复干活;两套模板都指到 poky/downloads 与 poky/sstate-cache 后,先编虚机再编真机时,共用模块可直接复用。内核、机器相关打包仍会按 MACHINE 分开做,这很正常
PREMIRRORS:prepend = ...
(中国区)
构建时大量时间花在下载源码包。把常见上游优先导向清华 TUNA,国内通常更快;未命中再回退原址
并行度变量
多开任务可能更快,也可能更吃内存;WSL2 下内存紧张时宁可保守

镜像名字 core-image-base 不必在 local.conf 里强制指定——第 10 篇执行 bitbake core-image-base 时再选定即可。

备选:若你更想手改 sample,也可 mkdir -p 模板目录,再从 meta-poky/conf/templates/default/ 复制 *.sample 后编辑;本系列优先 save-build-conf,少抄文件、少漏 add-layer。

用 TEMPLATECONF 初始化两个正式 build 目录

脚手架完成。下面用模板创建正式双机型目录(与 build-bootstrap 分开):

cd ~/yocto/poky# 虚机构建目录(首次会从模板生成 conf)TEMPLATECONF=meta-demo/conf/templates/qemux86-64 \source oe-init-build-env build-qemux86-64# 另开终端,或 cd 回 poky 后再初始化真机目录cd ~/yocto/pokyTEMPLATECONF=meta-demo/conf/templates/genericx86-64 \source oe-init-build-env build-genericx86-64

build-bootstrap 完成使命后可删(可选),避免和正式目录搞混:

# 确认不再需要脚手架时再执行# rm -rf ~/yocto/poky/build-bootstrap

要点:

  1. TEMPLATECONF 指向模板所在目录(里面有 *.sample),不是某个 sample 文件本身;
  2. 路径相对当前 poky 根目录即可;
  3. 只有首次创建该 build 目录时才会从模板拷贝;若目录已存在,改模板不会自动覆盖已有 conf/——那时请直接改 build-*/conf/,或删掉空 build 目录后重建(勿误删已有长编译产物,除非你有意为之);
  4. 之后日常进入环境,不必再写 TEMPLATECONF:
cd ~/yocto/pokysource oe-init-build-env build-qemux86-64# 或source oe-init-build-env build-genericx86-64

执行后,终端当前目录通常变成对应的 build-*/。文中说的 conf/local.conf、conf/bblayers.conf 都相对于当前这个 build 目录。

第 9 篇若继续改 local.conf:虚机 / 真机两边都要改时,优先改两份 *.sample 模板(便于 Git),并同步到已有 build-*/conf/local.conf;或只改已初始化的两份 local.conf。

先校验,再开长构建

完整镜像编译很久,所以先用轻量命令确认配置被识别。以虚机目录为例:

cd ~/yocto/pokysource oe-init-build-env build-qemux86-64bitbake -e | grep "^MACHINE="bitbake -s | grep "^hello"

期望:MACHINE="qemux86-64",且能列出 hello 包。

再校验真机目录:

cd ~/yocto/pokysource oe-init-build-env build-genericx86-64bitbake -e | grep "^MACHINE="bitbake -s | grep "^hello"

期望:MACHINE="genericx86-64",同样能列出 hello。

如果找不到 hello:

  1. 检查对应 bblayers.conf 是否包含 meta-demo;
  2. 检查 recipe 文件名、目录是否按上文放置;
  3. 重新 source oe-init-build-env build-… 后再试。

如果报 INITRD_IMAGE_LIVE … cannot use … hddimg:

  1. 多半是写了全局 IMAGE_FSTYPES:append = " … hddimg …";
  2. 改成 IMAGE_FSTYPES:pn-core-image-base:append = " wic hddimg tar.bz2"(正式 build-*/conf/local.conf 与两份 *.sample 都改);
  3. 再跑 bitbake -s。

可选:只编译 hello 包,进一步验证菜谱本身:

bitbake hello

本篇小结

到本篇结束,你应该已经完成:

  1. 弄清默认镜像:内核经 MACHINE + virtual/kernel 进启动分区,不靠在 core-image-base.bb 里点名;apt 默认不在镜像里,要靠 conf 里的 PACKAGE_CLASSES + package-management;
  2. 定下定制原则:改 GRUB Logo、psplash、包管理器、时区、语言时,走 conf / meta-demo,不改 poky 原文件;
  3. 理解「一 MACHINE 一 build 目录」:build-qemux86-64 与 build-genericx86-64;
  4. 用 bitbake-layers create-layer / add-layer 建好 meta-demo,用命令写入 hello;
  5. 用 save-build-conf 导出两套 TEMPLATECONF(含共用的 DL_DIR / SSTATE_DIR),再用 TEMPLATECONF=… 分别初始化正式 build;
  6. 真机模板保留可写 U 盘 / 铺硬盘的产物格式;
  7. 用 bitbake -e / bitbake -s 在两个正式目录里都做了校验。

下一篇按「方案 B」把启动界面、内核版本、Bootloader Logo、时区语言、裁剪与包管理写进 conf / bbappend;配置如何用 Git 托管见第 12 篇。

系列文章列表:

从零构建 Linux 系统
从零构建 Linux|01 启动流程总览
从零构建 Linux|02 Bootloader
从零构建 Linux|03 内核启动
从零构建 Linux|04 Rootfs、init 与服务
从零构建 Linux|05 包管理
从零构建 Linux|06 Yocto 是什么
从零构建 Linux|07 使用 Yocto

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