루트 파일시스템 구축 — Buildroot 기초·Package·Toolchain

#한 줄 요약

“Buildroot = make 한 번으로 cross toolchain + kernel + rootfs를 통째로 생성하는 빌드 시스템입니다.” 단순한 device에 가장 빠르게 적용할 수 있습니다.

#어떤 상황에서 쓰나

100 MB 이내의 small footprint device, BLE gateway, IIoT sensor, kiosk처럼 수십 개 package면 충분한 시스템에 Buildroot가 가장 잘 맞습니다. 단일 binary로 모든 것을 정의하고 reproducible build가 가능하며, 6시간 안에 cross toolchain부터 SD image까지 만들어줍니다.

반대로 수백 package + multi-recipe + 다중 image type + 회사 전역 layer 공유가 필요한 환경에서는 Yocto가 더 적합합니다. 둘은 경쟁이 아니라 크기 기반의 선택입니다.

#핵심 개념

1
Buildroot 구조
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buildroot/
3
  configs/<board>_defconfig    board별 기본 config
4
  board/<vendor>/<board>/      board-specific files
5
  package/                      ~3000개 package recipe
6
  output/                       build 결과
7
    images/                     rootfs.tar, sdcard.img, kernel
8
    target/                     install된 rootfs (실 파일)
9
    host/                       cross toolchain

기본 build cycle입니다.

1. make <board>_defconfig
2. make menuconfig (필요 시)
3. make -jN
4. dd if=output/images/sdcard.img of=/dev/sdX

한 줄로 정리하면 Buildroot 한 디렉터리가 BSP의 single source입니다.

Buildroot vs Yocto:

#코드 / 실제 사용 예

#시작하기

1
git clone --depth 1 git://git.buildroot.net/buildroot
2
cd buildroot
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# 사용 가능한 defconfig 보기
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ls configs/
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7
# 예시 — Raspberry Pi 4 64-bit
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make raspberrypi4_64_defconfig
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make menuconfig          # 옵션 조정
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make -j$(nproc)
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# 결과
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ls output/images/
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# bcm2711-rpi-4-b.dtb  Image  rootfs.tar  sdcard.img

make 한 번에 toolchain download → cross compile → rootfs 조립 → SD image 생성까지 끝납니다.

#menuconfig으로 package 추가

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make menuconfig
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Target packages →
4
  Networking applications → [*] dropbear (SSH)
5
  System tools           → [*] htop
6
  Hardware handling      → [*] i2c-tools
7
  Text editors          → [*] vim

각 package에는 dependency가 자동 해결됩니다. 변경 후 make 다시 실행하면 추가 package만 빌드합니다.

#Custom defconfig 추출

1
make savedefconfig
2
# 결과: defconfig (변경 사항만 적힌 minimal config)
3

4
cp defconfig configs/myboard_defconfig

board별 defconfig을 commit하면 다른 사람이 make myboard_defconfig로 같은 config을 재현할 수 있습니다.

#Toolchain 선택

1
make menuconfig → Toolchain →
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  Toolchain type:
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    [*] Buildroot toolchain     # source부터 빌드 (재현성 최고)
4
    [ ] External toolchain      # ARM, Linaro 등 prebuilt 사용
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  C library:
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    glibc     일반 distro와 호환
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    musl      작고 깨끗
9
    uclibc-ng 최소

External toolchain은 빌드 시간을 크게 줄이지만 reproducibility가 낮아집니다. 양산은 Buildroot toolchain이 표준입니다.

#Board-specific overlay

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board/vendor/myboard/
2
  overlay/              rootfs에 그대로 복사할 파일
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    etc/init.d/S99myapp
4
    etc/network/interfaces
5
  post-build.sh         build 직전 hook
6
  post-image.sh         image 생성 직전 hook
7
  genimage.cfg          SD image partition layout

1
#!/bin/sh
2
TARGET_DIR=$1
3
echo "myboard v1.0" > $TARGET_DIR/etc/board_info
4
chmod 755 $TARGET_DIR/etc/init.d/S99myapp

config에 다음을 추가합니다.

1
BR2_ROOTFS_OVERLAY="board/vendor/myboard/overlay"
2
BR2_ROOTFS_POST_BUILD_SCRIPT="board/vendor/myboard/post-build.sh"

#Custom package 만들기

1
package/myapp/
2
  Config.in
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  myapp.mk

1
config BR2_PACKAGE_MYAPP
2
    bool "myapp"
3
    help
4
      My custom application.

1
MYAPP_VERSION = 1.0
2
MYAPP_SITE = $(call github,myorg,myapp,v$(MYAPP_VERSION))
3
MYAPP_LICENSE = MIT
4
MYAPP_DEPENDENCIES = libcurl
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6
define MYAPP_BUILD_CMDS
7
    $(MAKE) CC="$(TARGET_CC)" -C $(@D)
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endef
9

10
define MYAPP_INSTALL_TARGET_CMDS
11
    $(INSTALL) -m 0755 $(@D)/myapp $(TARGET_DIR)/usr/bin/
12
endef
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$(eval $(generic-package))

Config.in을 package/Config.in에 source로 추가하면 menuconfig에 노출됩니다.

#Init 시스템 선택

1
make menuconfig → System configuration → Init system
2
  [*] BusyBox       기본 — 작고 빠름
3
  [ ] systemV       전통적
4
  [ ] systemd       풀스택 — RAM 비용 큼
5
  [ ] OpenRC        gentoo 스타일
6
  [ ] None          custom init

작은 device는 BusyBox init이 가장 단순합니다. systemd는 ~30 MB 이상의 RAM을 추가로 씁니다.

#Reproducible build

1
BR2_REPRODUCIBLE=y
2
BR2_DL_DIR=$(HOME)/buildroot-dl     # source tarball cache
3
BR2_CCACHE=y

같은 source + 같은 toolchain으로 bit-identical 결과가 나오게 만들 수 있습니다. 양산기 인증과 supply chain 점검에 필수입니다.

#측정 / 성능 비교

부팅 시간 (i.MX8M Mini + rootfs.ext4):

부팅 시간을 우선시한다면 BusyBox init이 결정적으로 유리합니다.

#자주 보는 함정

빌드 도중 download 실패

1
make: *** failed to download tar

회사 방화벽이나 sourceforge mirror 변경이 흔한 원인입니다. BR2_DL_DIR을 별도 서버에 두고 미리 받아두는 패턴이 양산에서 표준입니다.

Toolchain 변경 후 부분 rebuild

1
make foo-rebuild       # 잘못된 결과

Toolchain 변경 시 반드시 make clean을 합니다. Buildroot는 toolchain 변경 추적이 약합니다.

Host system 의존성

1
You must install m4 ...

make prepare나 support/dependencies/dependencies.sh로 host 요구사항을 확인합니다. CI는 Docker container로 통일하는 것이 안전합니다.

Overlay 권한 누락

1
rootfs에 파일은 있는데 실행 안 됨

overlay/의 파일은 git에서 mode가 보존되지 않습니다. post-build.sh에서 chmod로 명시합니다.

rootfs.tar 크기 초과

1
ext4 image creation failed: not enough space

BR2_TARGET_ROOTFS_EXT2_SIZE를 늘리거나 불필요한 package를 끕니다.

#정리

• Buildroot는 small footprint Linux의 단일 source build tool입니다.
• make <board>_defconfig와 make -jN 두 줄로 SD image까지 완성됩니다.
• Custom defconfig을 commit해 board별 BSP를 공유합니다.
• Overlay와 post-build hook으로 board-specific 파일을 끼웁니다.
• Custom package는 Config.in과 mk 파일 두 개로 정의합니다.
• BusyBox init이 작고 빠르고, systemd는 30 MB 이상의 RAM을 더 씁니다.
• Yocto는 enterprise 규모 BSP, Buildroot는 작은 device에 맞습니다.

다음 편부터 Part 8 동적 메모리로 넘어갑니다.

#관련 항목

• 7-01: 임베디드 Linux 부팅 흐름
• 7-02: U-Boot 활용
• 7-05: 커널 빌드
• 7-06: Kernel Module 기초