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Yocto项目实战教程-第8章-树莓派启动定制镜像-8.4小节-使用Wic工具创建分区镜像

news 2025/4/27 6:01:42

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📌 Yocto项目实战教程-第8章-树莓派启动定制镜像-8.4小节-使用Wic工具创建分区镜像
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一、引言

在嵌入式系统的构建过程中，镜像的格式和结构往往直接决定了系统的启动行为、数据分区策略以及更新机制。Yocto 项目作为主流的嵌入式 Linux 构建系统，其默认的镜像生成机制在很多场景下已经非常完善，但在需要对分区结构进行灵活定制时，wic 工具则显得尤为关键。

Wic（完整名称为 Image Creator）是 Yocto 项目中的一个镜像打包工具，能够根据预设模板灵活地生成具有多分区结构的镜像文件，包括可引导分区、根文件系统分区、数据分区甚至空分区等。在系统部署、测试和量产中都具有极高的实用价值。

二、Wic 工具概述

2.1 Wic 是什么？

Wic 是 Yocto 项目中 oe-core 提供的一个 Python 工具，位于路径：

poky/scripts/wic

它基于 Kickstart 脚本（.wks 文件）定义分区结构，并使用底层工具（如 parted、mkfs.ext4、dd 等）构建磁盘镜像。最终可生成 .wic、.sdimg、.img 等格式的镜像文件，适用于 SD 卡、eMMC、U 盘或虚拟机磁盘。

2.2 Wic 的定位

与传统的 .ext4、.cpio、.tar.gz 镜像不同，Wic 的核心优势在于支持多分区布局和启动配置的精细控制，尤其适用于：

自定义启动分区（如 U-Boot 分区）
多根文件系统（rootfs A/B）更新策略
增加数据分区、日志分区、配置分区
特定格式的磁盘结构，如 GPT/MBR

三、Wic 架构原理

3.1 Wic 的执行流程

Wic 的工作流程大致如下：

解析 WKS 文件 → 创建空磁盘 → 分区分配 → 拷贝内容 → 创建文件系统 → 填充文件系统 → 镜像输出

其核心组件包括：

WKS 文件解析器：提取分区定义、文件系统类型、大小、label、bootloader 等信息
Partition 实例：内部使用 Python 类构建一个“分区计划表”
Image Creator 类：执行具体的 mkfs、dd、mount 等操作，填充分区内容
native 工具依赖：依赖 dosfstools-native、e2fsprogs-native、bmap-tools-native 等 BitBake native 包支持

3.2 Wic 的镜像结构

一个典型的 .wic 镜像结构示例如下：

/dev/sda1 → FAT32 启动分区，挂载 boot/
/dev/sda2 → ext4 根文件系统，挂载 /
/dev/sda3 → ext4 数据分区，挂载 /data

支持 MBR 或 GPT 分区表，并可使用 --no-table 创建原始分区镜像。

四、Kickstart 文件详解（.wks）

WKS（Yocto Kickstart）文件是 Wic 的核心配置文件，用于定义分区方案。其语法部分兼容 Fedora Kickstart，但也包含 Yocto 的扩展格式。

4.1 示例：标准三分区方案

part --source bootimg-partition --ondisk mmcblk0 --label boot --active --fstype=vfat --size=64
part --source rootfs --ondisk mmcblk0 --label rootfs --fstype=ext4 --size=1024
part --source empty --ondisk mmcblk0 --label data --fstype=ext4 --size=512
bootloader --ptable msdos --append="console=ttymxc0,115200"

4.2 参数说明

参数	含义
`--source`	来源：可为 `bootimg-partition`、`rootfs`、`empty` 等
`--ondisk`	指定挂载设备，如 `mmcblk0`
`--fstype`	文件系统类型，如 `vfat`、`ext4`、`btrfs`
`--label`	分区标签，便于系统识别
`--size`	分区大小，单位为 MiB
`--active`	是否设为启动分区
`bootloader`	指定启动加载器，如 grub、syslinux、u-boot
`--ptable`	分区表类型：msdos 或 gpt
`--align`	对齐大小（可选），通常为 4MB 或 1MiB

五、Wic 使用方法

5.1 生成 Wic 镜像

Yocto 通常默认通过 wic 类型生成 .wic 镜像文件：

bitbake core-image-minimal

镜像路径为：

tmp/deploy/images/<machine>/core-image-minimal-<machine>.wic

也可以手动执行：

wic create myimage.wks --image-name=core-image-minimal -o ./out

常见参数：

--image-name=：指定构建的菜谱镜像
--wks=：指定 Kickstart 文件
--outdir=：输出目录
--no-fstab-update：防止自动更新 rootfs 中的 fstab 文件

5.2 烧录到 SD 卡

sudo dd if=core-image-minimal.wic of=/dev/sdX bs=4M status=progress && sync

或者使用 bmaptool：

bmaptool copy core-image-minimal.wic /dev/sdX

六、Wic 与 BitBake 集成实践

6.1 启用 Wic 输出格式

在 local.conf 或 machine 文件中添加：

IMAGE_FSTYPES += "wic.bz2"

也可以添加 wic.gz、wic.xz 等压缩格式，方便发布或 OTA。

6.2 自定义 WKS 文件路径

在 BSP 层或 meta-custom 层中添加：

meta-custom/wic/my-custom.wks

并通过 local.conf 指定：

WKS_FILE = "my-custom.wks"

或者使用 override：

WKS_FILE_imx8mp-evk = "imx8mp-custom.wks"

七、Wic 分区高级特性

7.1 使用 raw 分区

part --source rawcopy --sourceparams="file=bootloader.bin" --ondisk mmcblk0 --no-table --align=4

可用于烧写 bootloader、签名区域或 TrustZone 信息。

7.2 使用 `--use-uuid` 与 fstab 配置

在 .wks 文件中添加：

--use-uuid

结合系统 fstab 中使用 UUID= 进行挂载，增强稳定性。

7.3 多 rootfs 支持（A/B 分区）

part --source rootfs --label rootfs_a --ondisk mmcblk0 --fstype=ext4 --size=1024
part --source rootfs --label rootfs_b --ondisk mmcblk0 --fstype=ext4 --size=1024

适用于双系统更新机制。

八、调试与常见问题

8.1 分区挂载失败

检查：

分区 label 是否正确
WKS 文件中是否指定了正确的 label 与 fstype
fstab 中是否存在挂载信息

8.2 镜像大小异常

建议使用 --align 统一分区起始地址（如4MiB）避免误差，或查看 .wks 文件是否设置不合理。

8.3 使用 bmaptool 失败

需确认是否生成 .bmap 文件：

ls core-image-minimal.wic.bmap

如果未生成，可在 IMAGE_CLASSES 中添加：

IMAGE_CLASSES += "image_types_wic"

九、典型项目实战案例：NXP i.MX8MP EVK

NXP 的 meta-imx 层默认使用 .sdcard 和 .wic.bz2 作为镜像输出格式。在 imx-boot 启动后，rootfs 来自 .wic 分区镜像。可通过以下命令生成对应镜像：

bitbake imx-image-full

产出文件路径：

tmp/deploy/images/imx8mp-evk/imx-image-full-imx8mp-evk.wic.bz2

自定义分区方案：

part --source bootimg-partition --label boot --fstype=vfat --size=64
part --source rootfs --label rootfs --fstype=ext4 --size=1024
part --source empty --label data --fstype=ext4 --size=512