python-pathvalidate: bump version to 0.14.1
[buildroot-gz.git] / docs / manual / configure.txt
blob0739bc7c8c78fbf1e333cb2b2b724bc8cd4454ab
1 // -*- mode:doc; -*-
2 // vim: set syntax=asciidoc:
4 [[configure]]
5 == Buildroot configuration
7 All the configuration options in +make *config+ have a help text
8 providing details about the option.
10 The +make *config+ commands also offer a search tool. Read the help
11 message in the different frontend menus to know how to use it:
13 * in _menuconfig_, the search tool is called by pressing +/+;
14 * in _xconfig_, the search tool is called by pressing +Ctrl+ + +f+.
16 The result of the search shows the help message of the matching items.
17 In _menuconfig_, numbers in the left column provide a shortcut to the
18 corresponding entry. Just type this number to directly jump to the
19 entry, or to the containing menu in case the entry is not selectable due
20 to a missing dependency.
22 Although the menu structure and the help text of the entries should be
23 sufficiently self-explanatory, a number of topics require additional
24 explanation that cannot easily be covered in the help text and are
25 therefore covered in the following sections.
27 === Cross-compilation toolchain
29 A compilation toolchain is the set of tools that allows you to compile
30 code for your system. It consists of a compiler (in our case, +gcc+),
31 binary utils like assembler and linker (in our case, +binutils+) and a
32 C standard library (for example
33 http://www.gnu.org/software/libc/libc.html[GNU Libc],
34 http://www.uclibc-ng.org/[uClibc-ng]).
36 The system installed on your development station certainly already has
37 a compilation toolchain that you can use to compile an application
38 that runs on your system. If you're using a PC, your compilation
39 toolchain runs on an x86 processor and generates code for an x86
40 processor. Under most Linux systems, the compilation toolchain uses
41 the GNU libc (glibc) as the C standard library. This compilation
42 toolchain is called the "host compilation toolchain". The machine on
43 which it is running, and on which you're working, is called the "host
44 system" footnote:[This terminology differs from what is used by GNU
45 configure, where the host is the machine on which the application will
46 run (which is usually the same as target)].
48 The compilation toolchain is provided by your distribution, and
49 Buildroot has nothing to do with it (other than using it to build a
50 cross-compilation toolchain and other tools that are run on the
51 development host).
53 As said above, the compilation toolchain that comes with your system
54 runs on and generates code for the processor in your host system. As
55 your embedded system has a different processor, you need a
56 cross-compilation toolchain - a compilation toolchain that runs on
57 your _host system_ but generates code for your _target system_ (and
58 target processor). For example, if your host system uses x86 and your
59 target system uses ARM, the regular compilation toolchain on your host
60 runs on x86 and generates code for x86, while the cross-compilation
61 toolchain runs on x86 and generates code for ARM.
63 Buildroot provides two solutions for the cross-compilation toolchain:
65  * The *internal toolchain backend*, called +Buildroot toolchain+ in
66    the configuration interface.
68  * The *external toolchain backend*, called +External toolchain+ in
69    the configuration interface.
71 The choice between these two solutions is done using the +Toolchain
72 Type+ option in the +Toolchain+ menu. Once one solution has been
73 chosen, a number of configuration options appear, they are detailed in
74 the following sections.
76 [[internal-toolchain-backend]]
77 ==== Internal toolchain backend
79 The _internal toolchain backend_ is the backend where Buildroot builds
80 by itself a cross-compilation toolchain, before building the userspace
81 applications and libraries for your target embedded system.
83 This backend supports several C libraries:
84 http://www.uclibc-ng.org[uClibc-ng],
85 http://www.gnu.org/software/libc/libc.html[glibc] and
86 http://www.musl-libc.org[musl].
88 Once you have selected this backend, a number of options appear. The
89 most important ones allow to:
91  * Change the version of the Linux kernel headers used to build the
92    toolchain. This item deserves a few explanations. In the process of
93    building a cross-compilation toolchain, the C library is being
94    built. This library provides the interface between userspace
95    applications and the Linux kernel. In order to know how to "talk"
96    to the Linux kernel, the C library needs to have access to the
97    _Linux kernel headers_ (i.e. the +.h+ files from the kernel), which
98    define the interface between userspace and the kernel (system
99    calls, data structures, etc.). Since this interface is backward
100    compatible, the version of the Linux kernel headers used to build
101    your toolchain do not need to match _exactly_ the version of the
102    Linux kernel you intend to run on your embedded system. They only
103    need to have a version equal or older to the version of the Linux
104    kernel you intend to run. If you use kernel headers that are more
105    recent than the Linux kernel you run on your embedded system, then
106    the C library might be using interfaces that are not provided by
107    your Linux kernel.
109  * Change the version of the GCC compiler, binutils and the C library.
111  * Select a number of toolchain options (uClibc only): whether the
112    toolchain should have RPC support (used mainly for NFS),
113    wide-char support, locale support (for internationalization),
114    C++ support or thread support. Depending on which options you choose,
115    the number of userspace applications and libraries visible in
116    Buildroot menus will change: many applications and libraries require
117    certain toolchain options to be enabled. Most packages show a comment
118    when a certain toolchain option is required to be able to enable
119    those packages. If needed, you can further refine the uClibc
120    configuration by running +make uclibc-menuconfig+. Note however that
121    all packages in Buildroot are tested against the default uClibc
122    configuration bundled in Buildroot: if you deviate from this
123    configuration by removing features from uClibc, some packages may no
124    longer build.
126 It is worth noting that whenever one of those options is modified,
127 then the entire toolchain and system must be rebuilt. See
128 xref:full-rebuild[].
130 Advantages of this backend:
132 * Well integrated with Buildroot
133 * Fast, only builds what's necessary
135 Drawbacks of this backend:
137 * Rebuilding the toolchain is needed when doing +make clean+, which
138   takes time. If you're trying to reduce your build time, consider
139   using the _External toolchain backend_.
141 [[external-toolchain-backend]]
142 ==== External toolchain backend
144 The _external toolchain backend_ allows to use existing pre-built
145 cross-compilation toolchains. Buildroot knows about a number of
146 well-known cross-compilation toolchains (from
147 http://www.linaro.org[Linaro] for ARM,
148 http://www.mentor.com/embedded-software/sourcery-tools/sourcery-codebench/editions/lite-edition/[Sourcery
149 CodeBench] for ARM, x86, x86-64, PowerPC, MIPS and SuperH,
150 https://blackfin.uclinux.org/gf/project/toolchain[Blackfin toolchains
151 from Analog Devices], etc.) and is capable of downloading them
152 automatically, or it can be pointed to a custom toolchain, either
153 available for download or installed locally.
155 Then, you have three solutions to use an external toolchain:
157 * Use a predefined external toolchain profile, and let Buildroot
158   download, extract and install the toolchain. Buildroot already knows
159   about a few CodeSourcery, Linaro, Blackfin and Xilinx toolchains.
160   Just select the toolchain profile in +Toolchain+ from the
161   available ones. This is definitely the easiest solution.
163 * Use a predefined external toolchain profile, but instead of having
164   Buildroot download and extract the toolchain, you can tell Buildroot
165   where your toolchain is already installed on your system. Just
166   select the toolchain profile in +Toolchain+ through the available
167   ones, unselect +Download toolchain automatically+, and fill the
168   +Toolchain path+ text entry with the path to your cross-compiling
169   toolchain.
171 * Use a completely custom external toolchain. This is particularly
172   useful for toolchains generated using crosstool-NG or with Buildroot
173   itself. To do this, select the +Custom toolchain+ solution in the
174   +Toolchain+ list. You need to fill the +Toolchain path+, +Toolchain
175   prefix+ and +External toolchain C library+ options. Then, you have
176   to tell Buildroot what your external toolchain supports. If your
177   external toolchain uses the 'glibc' library, you only have to tell
178   whether your toolchain supports C\++ or not and whether it has
179   built-in RPC support. If your external toolchain uses the 'uClibc'
180   library, then you have to tell Buildroot if it supports RPC,
181   wide-char, locale, program invocation, threads and C++.
182   At the beginning of the execution, Buildroot will tell you if
183   the selected options do not match the toolchain configuration.
185 Our external toolchain support has been tested with toolchains from
186 CodeSourcery and Linaro, toolchains generated by
187 http://crosstool-ng.org[crosstool-NG], and toolchains generated by
188 Buildroot itself. In general, all toolchains that support the
189 'sysroot' feature should work. If not, do not hesitate to contact the
190 developers.
192 We do not support toolchains or SDK generated by OpenEmbedded or
193 Yocto, because these toolchains are not pure toolchains (i.e. just the
194 compiler, binutils, the C and C++ libraries). Instead these toolchains
195 come with a very large set of pre-compiled libraries and
196 programs. Therefore, Buildroot cannot import the 'sysroot' of the
197 toolchain, as it would contain hundreds of megabytes of pre-compiled
198 libraries that are normally built by Buildroot.
200 We also do not support using the distribution toolchain (i.e. the
201 gcc/binutils/C library installed by your distribution) as the
202 toolchain to build software for the target. This is because your
203 distribution toolchain is not a "pure" toolchain (i.e. only with the
204 C/C++ library), so we cannot import it properly into the Buildroot
205 build environment. So even if you are building a system for a x86 or
206 x86_64 target, you have to generate a cross-compilation toolchain with
207 Buildroot or crosstool-NG.
209 If you want to generate a custom toolchain for your project, that can
210 be used as an external toolchain in Buildroot, our recommendation is
211 definitely to build it with http://crosstool-ng.org[crosstool-NG]. We
212 recommend to build the toolchain separately from Buildroot, and then
213 _import_ it in Buildroot using the external toolchain backend.
215 Advantages of this backend:
217 * Allows to use well-known and well-tested cross-compilation
218   toolchains.
220 * Avoids the build time of the cross-compilation toolchain, which is
221   often very significant in the overall build time of an embedded
222   Linux system.
224 * Not limited to uClibc: glibc and eglibc toolchains are supported.
226 Drawbacks of this backend:
228 * If your pre-built external toolchain has a bug, may be hard to get a
229   fix from the toolchain vendor, unless you build your external
230   toolchain by yourself using Crosstool-NG.
232 ===== External toolchain wrapper
234 When using an external toolchain, Buildroot generates a wrapper program,
235 that transparently passes the appropriate options (according to the
236 configuration) to the external toolchain programs. In case you need to
237 debug this wrapper to check exactly what arguments are passed, you can
238 set the environment variable +BR2_DEBUG_WRAPPER+ to either one of:
240 * +0+, empty or not set: no debug
242 * +1+: trace all arguments on a single line
244 * +2+: trace one argument per line
246 === /dev management
248 On a Linux system, the +/dev+ directory contains special files, called
249 _device files_, that allow userspace applications to access the
250 hardware devices managed by the Linux kernel. Without these _device
251 files_, your userspace applications would not be able to use the
252 hardware devices, even if they are properly recognized by the Linux
253 kernel.
255 Under +System configuration+, +/dev management+, Buildroot offers four
256 different solutions to handle the +/dev+ directory :
258  * The first solution is *Static using device table*. This is the old
259    classical way of handling device files in Linux. With this method,
260    the device files are persistently stored in the root filesystem
261    (i.e. they persist across reboots), and there is nothing that will
262    automatically create and remove those device files when hardware
263    devices are added or removed from the system. Buildroot therefore
264    creates a standard set of device files using a _device table_, the
265    default one being stored in +system/device_table_dev.txt+ in the
266    Buildroot source code. This file is processed when Buildroot
267    generates the final root filesystem image, and the _device files_
268    are therefore not visible in the +output/target+ directory. The
269    +BR2_ROOTFS_STATIC_DEVICE_TABLE+ option allows to change the
270    default device table used by Buildroot, or to add an additional
271    device table, so that additional _device files_ are created by
272    Buildroot during the build. So, if you use this method, and a
273    _device file_ is missing in your system, you can for example create
274    a +board/<yourcompany>/<yourproject>/device_table_dev.txt+ file
275    that contains the description of your additional _device files_,
276    and then you can set +BR2_ROOTFS_STATIC_DEVICE_TABLE+ to
277    +system/device_table_dev.txt
278    board/<yourcompany>/<yourproject>/device_table_dev.txt+. For more
279    details about the format of the device table file, see
280    xref:makedev-syntax[].
282  * The second solution is *Dynamic using devtmpfs only*. _devtmpfs_ is
283    a virtual filesystem inside the Linux kernel that has been
284    introduced in kernel 2.6.32 (if you use an older kernel, it is not
285    possible to use this option). When mounted in +/dev+, this virtual
286    filesystem will automatically make _device files_ appear and
287    disappear as hardware devices are added and removed from the
288    system. This filesystem is not persistent across reboots: it is
289    filled dynamically by the kernel. Using _devtmpfs_ requires the
290    following kernel configuration options to be enabled:
291    +CONFIG_DEVTMPFS+ and +CONFIG_DEVTMPFS_MOUNT+. When Buildroot is in
292    charge of building the Linux kernel for your embedded device, it
293    makes sure that those two options are enabled. However, if you
294    build your Linux kernel outside of Buildroot, then it is your
295    responsibility to enable those two options (if you fail to do so,
296    your Buildroot system will not boot).
298  * The third solution is *Dynamic using devtmpfs + mdev*. This method
299    also relies on the _devtmpfs_ virtual filesystem detailed above (so
300    the requirement to have +CONFIG_DEVTMPFS+ and
301    +CONFIG_DEVTMPFS_MOUNT+ enabled in the kernel configuration still
302    apply), but adds the +mdev+ userspace utility on top of it. +mdev+
303    is a program part of BusyBox that the kernel will call every time a
304    device is added or removed. Thanks to the +/etc/mdev.conf+
305    configuration file, +mdev+ can be configured to for example, set
306    specific permissions or ownership on a device file, call a script
307    or application whenever a device appears or disappear,
308    etc. Basically, it allows _userspace_ to react on device addition
309    and removal events. +mdev+ can for example be used to automatically
310    load kernel modules when devices appear on the system. +mdev+ is
311    also important if you have devices that require a firmware, as it
312    will be responsible for pushing the firmware contents to the
313    kernel. +mdev+ is a lightweight implementation (with fewer
314    features) of +udev+. For more details about +mdev+ and the syntax
315    of its configuration file, see
316    http://git.busybox.net/busybox/tree/docs/mdev.txt.
318  * The fourth solution is *Dynamic using devtmpfs + eudev*. This
319    method also relies on the _devtmpfs_ virtual filesystem detailed
320    above, but adds the +eudev+ userspace daemon on top of it. +eudev+
321    is a daemon that runs in the background, and gets called by the
322    kernel when a device gets added or removed from the system. It is a
323    more heavyweight solution than +mdev+, but provides higher
324    flexibility.  +eudev+ is a standalone version of +udev+, the
325    original userspace daemon used in most desktop Linux distributions,
326    which is now part of Systemd. For more details, see
327    http://en.wikipedia.org/wiki/Udev.
329 The Buildroot developers recommendation is to start with the *Dynamic
330 using devtmpfs only* solution, until you have the need for userspace
331 to be notified when devices are added/removed, or if firmwares are
332 needed, in which case *Dynamic using devtmpfs + mdev* is usually a
333 good solution.
335 Note that if +systemd+ is chosen as init system, /dev management will
336 be performed by the +udev+ program provided by +systemd+.
338 === init system
340 The _init_ program is the first userspace program started by the
341 kernel (it carries the PID number 1), and is responsible for starting
342 the userspace services and programs (for example: web server,
343 graphical applications, other network servers, etc.).
345 Buildroot allows to use three different types of init systems, which
346 can be chosen from +System configuration+, +Init system+:
348  * The first solution is *BusyBox*. Amongst many programs, BusyBox has
349    an implementation of a basic +init+ program, which is sufficient
350    for most embedded systems. Enabling the +BR2_INIT_BUSYBOX+ will
351    ensure BusyBox will build and install its +init+ program. This is
352    the default solution in Buildroot. The BusyBox +init+ program will
353    read the +/etc/inittab+ file at boot to know what to do. The syntax
354    of this file can be found in
355    http://git.busybox.net/busybox/tree/examples/inittab (note that
356    BusyBox +inittab+ syntax is special: do not use a random +inittab+
357    documentation from the Internet to learn about BusyBox
358    +inittab+). The default +inittab+ in Buildroot is stored in
359    +system/skeleton/etc/inittab+. Apart from mounting a few important
360    filesystems, the main job the default inittab does is to start the
361    +/etc/init.d/rcS+ shell script, and start a +getty+ program (which
362    provides a login prompt).
364  * The second solution is *systemV*. This solution uses the old
365    traditional _sysvinit_ program, packed in Buildroot in
366    +package/sysvinit+. This was the solution used in most desktop
367    Linux distributions, until they switched to more recent
368    alternatives such as Upstart or Systemd. +sysvinit+ also works with
369    an +inittab+ file (which has a slightly different syntax than the
370    one from BusyBox). The default +inittab+ installed with this init
371    solution is located in +package/sysvinit/inittab+.
373  * The third solution is *systemd*. +systemd+ is the new generation
374    init system for Linux. It does far more than traditional _init_
375    programs: aggressive parallelization capabilities, uses socket and
376    D-Bus activation for starting services, offers on-demand starting
377    of daemons, keeps track of processes using Linux control groups,
378    supports snapshotting and restoring of the system state,
379    etc. +systemd+ will be useful on relatively complex embedded
380    systems, for example the ones requiring D-Bus and services
381    communicating between each other. It is worth noting that +systemd+
382    brings a fairly big number of large dependencies: +dbus+, +udev+
383    and more. For more details about +systemd+, see
384    http://www.freedesktop.org/wiki/Software/systemd.
386 The solution recommended by Buildroot developers is to use the
387 *BusyBox init* as it is sufficient for most embedded
388 systems. *systemd* can be used for more complex situations.