1. 根文件系统
文件系统是包括在一个磁盘（包括光盘、软盘、闪盘及其它存储设备）或分区的目录结构；一个可应用的磁盘设备可以包含一个或多个文件系统；如果您想进入一个文件系统，首先您要做的是挂载（mount）文件系统；为了挂载（mount）文件系统，您必须指定一个挂载点。
注：对于我们应用开发来说，购买开发板的时候，厂家会提供好现成的根文件系统和BootLoader等，如果需要，我们可以改变其中的命令而无需从头开始制作一个新的根文件系统。不过这儿的制作过程可以让我们更深一点理解Linux的文件系统。
2.主要的根文件系统
* Linux 中，rootfs 是必不可少的。PC 上主要实现有 ramdisk 和直接挂载 HD（Harddisk，硬盘） 上的根文件系统；嵌入式中一般不从 HD 启动，而是从 Flash 启动，最简单的方法是将 rootfs load 到 RAM 的 RAMDisk，稍复杂的就是 直接从Flash 读取的 Cramfs，更复杂的是在 Flash 上分区，并构建 JFFS2 等文件系统。
* RAMDisk 将制作好的 rootfs 压缩后写入 Flash，启动的时候由 Bootloader load 到RAM，解压缩，然后挂载到 /。这种方法 *** 作简单，但是在 RAM 中的文件系统不是压缩的，因此需要占用许多嵌入式系统中稀有资源 RAM。
ramdisk 就是用内存空间来模拟出硬盘分区,ramdisk通常使用磁盘文件系统的压缩存放在flash中,在系统初始化时,解压缩到SDRAM并挂载根文件系统, 在linux系统中,ramdisk有二种,一种就是可以格式化并加载,在linux内核2.0/2.2就已经支持,其不足之处是大小固定另一种是 2.4的内核才支持,通过,ramfs来实现,他不能被格式化,但用起来方便,其大小随所需要的空间增加或减少,是目前linux常用的ramdisk技术.
* initrd 是 RAMDisk 的格式，kernel 2.4 之前都是 image-initrd，Kernel 2.5 引入了 cpio-initrd，大大简化了 Linux 的启动过程，附合 Linux 的基本哲学：Keep it simple, stupid(KISS). 不过cpio-initrd 作为新的格式，还没有经过广泛测试，嵌入式 Linux 中主要采用的还是 image-initrd。
* Cramfs 是 Linus 写的很简单的文件系统，有很好的压缩绿，也可以直接从 Flash 上运行，不须 load 到 RAM 中，因此节约了 RAM。但是 Cramfs 是只读的，对于需要运行时修改的目录（如： /etc, /var, /tmp）多有不便，因此，一般将这些目录做成ramfs 等可写的 fs。
* SquashFS 是对 Cramfs 的增强。突破了 Cramfs 的一些限制，在 Flash 和 RAM 的使用量方面也具有优势。不过，据开发者介绍，在性能上可能不如 Cramfs。这也是一种新方法，在嵌入式系统采用之前，需要经过更多的测试。
3.Ramdisk制作
RAMDisk的制作方法如下：
(1) 在PC机的Linux *** 作系统环境下，生成可以虚拟成块设备的文件，假设文件名为init.img。
$ dd if=/dev/zero of=init.img bs=4096 count=1024
其中bs*count为块设备大小（单位：字节），生成init.img文件以后，还必须对该文件进行格式化。
$ mke2fs –m0 –F init.img
(2) 新建一个文件夹ram，并将init.img挂接到ram目录。
$ mkdir ram
$ mount init.img ram/ -o loop
这时，读写ram目录，等效于读写init.img文件。用户可以将根文系统所需的文件写入到ram目录中。往ram目录写完文件以后，还需要使用umount ram命令卸载init.img，才能将已写入的文件保存到init.img中。
（3）添加完毕，需要umount ram
4. Cramfs制作
CramFS(Compressed Rom File System)是Linux Torvalds在Transmeta任职时，所参与开发的文件系统。它是针对Linux内核2.4之后的版本所设计的一种新型只读文件系统，采用了 zlib 压缩，压缩比一般可以达到1：2，但仍可以作到高效的随机读取，Linux系统中，通常把不需要经常修改的目录压缩存放，并在系统引导的时候再将压缩文件解开。因为Cramfs不会影响系统的读取文件的速度，而且是一个高度压缩的文件系统。因此非常广泛应用于嵌入式系统中。
在嵌入式的环境之下，内存和外存资源都需要节约使用。如果使用RAMDISK方式来使用文件系统，那么在系统运行之后，首先要把Flash上的映像文件解压缩到内存中，构造起RAMDISK环境，才可以开始运行程序。但是它也有很致命的弱点。在正常情况下，同样的代码不仅在Flash中占据了空间(以压缩后的形式存在)，而且还在内存中占用了更大的空间(以解压缩之后的形式存在)，这违背了嵌入式环境下尽量节省资源的要求。
使用CramFS文件系统就是一种解决这个问题的方式。CramFS是一个压缩格式的文件系统，它并不需要一次性地将文件系统中的所有内容都解压缩到内存之中，而只是在系统需要访问某个位置的数据的时候，马上计算出该数据在CramFS中的位置，将它实时地解压缩到内存之中，然后通过对内存的访问来获取文件系统中需要读取的数据。CramFS中的解压缩以及解压缩之后的内存中数据存放位置都是由CramFS文件系统本身进行维护的，用户并不需要了解具体的实现过程，因此这种方式增强了透明度，对开发人员来说，既方便，又节省了存储空间。
但是Cramfs也有其缺点：延迟、小于16MB、不支持写，只支持PAGE_CREATE_SIZE=4096的内核。
制作的命令：（root文件夹中存放着文件系统）
#mkcramfs root cramfs.img
5. 其他根文件系统的制作
制作yaffs文件系统： mkyaffsimage myroots myroots.img
制作squashfs： mksquashfs $(FS_DIR) $(FS_NAME) -noappend -be -lzma -no-fragments –noI
6. BusyBox编译以及移植（根文件系统内命令的制作移植）
建立目标板空根目录文件夹及根目录下的文件夹：
[root@190 friendly-arm]# mkdir myroots
[root@190 friendly-arm]#pwd
/friendly-arm/myroots
[root@190 friendly-arm]#cd myroots
[root@190 myroots]# mkdir bin sbin usr lib dev mnt opt root etc home proc tmp var
[root@190 myroots]# mkdir etc/init.d
进入etc/init.d目录下，建立一个脚本文件，并命名为rcS，用gedit打开，添加如下内容：
#! /bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/usr/local/bin:
runlevel=S
prevlevel=N
umask 022
export PATH runlevel prevlevel
#
# Trap CTRL-C &c only in this shell so we can interrupt subprocesses.
#
trap ":" INT QUIT TSTP
创建 dev 中的节点
如果使用“linux 2.6.xx”的内核，应该事先创建节点“console”、“null”。否则在系统启动时内容会提示以下错误：
Warning: unable to open an initial console.Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init!
创建节点的命令如下：
# mknod dev/console c 5 1# mknod dev/null c 1 3
移植Busybox：
进入到压缩文件存放的目录下，并解压。然后进入解压后的busybox目录文件夹，随后配置busybox 。
[root@190 busybox-1.2.0]# make menuconfig
由于每个版本的配置选项组织有所不同。不管怎样，我们注意以下选项就行了：
1) Support for devfs
2) Build BusyBox as a static binary ( no shared libs ) //将busybox编译成静态链接
3) Do you want to build busybox with a Cross Compile?
(/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-) Cross Compile prefix //指定交叉编译器
4) init
5) Support reading an inittab file //支持init读取/etc/inittab 配置文件
6) (X) ash选中ash //建立的rcS脚本才能执行
7）ash
8）cp cat ls mkdir mv //可执行命令工具的选择，自己看着办吧，需要用到的就选上
9) mount
10) umount
11) Support loopback mounts
12) Support for the old /etc/mtab file
13) insmod
14) Support version 2.2.x to 2.4.x Linux kernels
15) Support version 2.6.x Linux kernels
16) vi
17)don’t use user
以上内容必须选上，其他可按默认值；如果要支持其他功能，如网络支持等，可按需选择，英语不是很烂的话，这些都没有问题。
配置好之后，保存退出。然后对其编译和安装到刚才建立的根文件系统目录下：
[root@190 busybox-1.2.0] make TARGET_ARCH=arm CROSS=arm-linux- \ PREFIX=/friendly-arm/myroots/ all install
安装好之后，将相应的二进制文件拷贝到根文件系统相应的目录下：
* 拷贝一些管理员控制程序到/sbin目录下，最重要的就是要包含一个init命令；
* 拷贝应用程序运行时所需要的库到/lib，库文件可以从PC机上的交叉编译工具安装目录下拷贝，如libc-2.2.2.so、libcryt- 2.2.2.so、libm-2.2.2.so、libutil-2.2.2.so等，为部分相应库建立快捷方式，提供一些应用程序按快捷方式名称调用。
一直对linux启动时挂载根文件系统的过程存在着很多疑问，今天在水木精华区找到了有用的资料，摘录如下：1。linux启动时，经过一系列初始化之后，需要mount 根文件系统，为最后运行init进程等做准备，mount 根文件系统有这么几种方式：
1）文件系统已经存在于硬盘（或者类似的设备）的某个分区上了，kernel根据启动的命令行参数（root＝/dev/xxx),直接进行mount。 这里有一个问题，在root文件系统本身还不存在的情况下，kernel如 何根据/dev/xxx来找到对应的设备呢？注意：根文件系统和其他文件系统的mount方式是不一样的，kernel通过直接解析设备的名称来获得设备的主、从设备号，然后就可以访问对应的设备驱动 了。所以在init/main.c中有很长一串的root_dev_names（如hda,hdab,sda,sdb,nfs,ram,mtdblock……），通过这个表就可以根据设备名称得到设备号。注意，bootloader或内核中设定的启动参数（root＝/dev/xxx)只是一个代号，实际的根文件系统中不一定存在这个设备文件！
2）从软驱等比较慢的设备上装载根文件系统，如果kernel支持ramdisk，在装载root文件系统时，内核判断到需要从软盘（fdx）mount(root=/dev/fd0)，就会自动把文件系统映象复制到ramdisk，一般对应设备ram0，然后在ram0上mount 根文件系统。 从源码看，如果kernel编译时没有支持ramdisk，而启动参数又是root=/dev/fd0, 系统将直接在软盘上mount，除了速度比较慢，理论上是可行的（没试过，不知道是不是这样？）
3）启动时用到initrd来mount根文件系统。注意理解ramdisk和initrd这两个概念，其实ramdisk只是在ram上实现的块设备，类似与硬盘 *** 作，但有更快的读写速度，它可以在系统运行的任何时候使用，而不仅仅是用于启动；initrd（boot loader initialized RAM disk）可以说是启动过程中用到的一种机制，具体的实现过程也使用ramdisk技术。就是在装载linux之前，bootloader可以把一个比较小的根文件系统的映象装载在内存的某个指定位置，姑且把这段内存称为initrd（这里是initrd所占的内存，不是ramdisk，注意区别），然后bootloader通过传递参数的方式告诉内核initrd的起始地址和大小（也可以把这些参数编译在内核中），在启动阶段就可以暂时的用initrd来mount根文件系统。initrd的最初的目的是为了把kernel的启动分成两个阶段：在kernel中保留最少最基本的启动代码，然后把对各种各样硬件设备的支持以模块的方式放在initrd中，这样就在启动过程中可以从initrd所mount的根文件系统中装载需要的模块。这样的一个好处就是在保持kernel不变的情况下，通过修改initrd中的内容就可以灵活的支持不同的硬件。在启动完成的最后阶段，根文件系统可以重新mount到其他设备上，但是也可以不再 重新mount（很多嵌入式系统就是这样）。 initrd的具体实现过程是这样的：bootloader把根文件系统映象装载到内存指定位置，把相关参数传递给内核，内核启动时把initrd中的内容复制到ramdisk中（ram0），把initrd占用的内存释放掉，在ram0上mount根文件系统。从这个过程可以看出，内核需要对同时对ramdisk和initrd的支持（这种需要都编入内核，不能作为模块）。
2。嵌入式系统根文件系统的一种实现方法：对于kernel和根文件系统都存储在flash中的系统，一般可以利用linux启动的initrd的机制。具体的过程前面已经比较清楚了，还有一点就是在启动参数中传递root=/dev/ram0，这样使得用initrd进行mount的根文件系统不再切换，因为这个时候实际的设备就是ram0。还有就是initrd的起始地址参数为虚拟地址，需要和bootloader中用的物理地址对应。
根文件系统一直以来都是所有类Unix *** 作系统的一个重要组成部分，也可以认为是嵌入式Linux系统区别于其他一些传统嵌入式 *** 作系统的重要特征，它给Linux带来了许多强大和灵活的功能，同时也带来了一些复杂性。我们需要清楚的了解根文件系统的基本结构，以及细心的选择所需要的系统库、内核模块和应用程序等，并配置好各种初始化脚本文件，以及选择合适的文件系统类型并把它放到实际的存储设备的合适位置。Linux的根文件系统以树型结构组织，包含内核和系统管理所需要的各种文件和程序，一般说来根目录”/”下的顶层目录都有一些比较固定命名和用途。
下面列出了一个Linux根文件系统中的比较常见的目录结构：
/bin 存放二进制可执行命令的目录
该目录下存放所有用户都可以使用的、基本的命令，这些命令在挂接其它文件系统之前就可以使用，所以/bin目录必须和根文件系统在同一个分区中。
/bin目录下常用的命令有：cat,chgrp,chmod,cp,ls,sh,kill,mount,umount,mkdir,m knod,[,test等“[”命令其实就是test命令，我们在利用Busybox制作根文件系统时，在生成的bin目录下，可以看到一些可执行的文件，也就是可用的一些命令。
/dev 存放设备文件的目录
该目录下存放的是设备文件，设备文件是Linux中特有的文件类型，在Linux系统下，以文件的方式访问各种设备，即通过读写某个设备文件 *** 作某个具体硬件。比如通过"dev/ttySAC0"文件可以 *** 作串口0，通过"/dev/mtdblock1"可以访问MTD设备的第2个分区。
/etc 存放系统管理和配置文件的目录
该目录下存放着各种配置文件，对于PC上的Linux系统，/etc目录下的文件和目录非常多，这些目录文件是可选的，它们依赖于系统中所拥有的应用程序，依赖于这些程序是否需要配置文件。在嵌入式系统中，这些内容可以大为精减。
/home 用户主目录，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示
用户目录，它是可选的，对于每个普通用户，在/home目录下都有一个以用户名命名的子目录，里面存放用户相关的配置文件。
/lib 存放动态链接共享库的目录
该目录下存放共享库和可加载（驱动程序），共享库用于启动系统。运行根文件系统中的可执行程序，比如：/bin /sbin 目录下的程序。
/sbin存放系统管理员使用的管理程序的目录
该目录下存放系统命令，即只有管理员能够使用的命令，系统命令还可以存放在/usr/sbin,/usr/local/sbin目录下，/sbin目录中存放的是基 本的系统命令，它们用于启动系统，修复系统等，与/bin目录相似，在挂接其他文件系统之前就可以使用/sbin，所以/sbin目录必须和根文件系统在同一个分区中。
/sbin目录下常用的命令有：shutdown reboot fdisk fsck等，本地用户自己安装的系统命令放在/usr/local/sbin目录下。
/tmp 公用的临时文件存储点
用于存放临时文件，通常是空目录，一些需要生成临时文件的程序用到的/tmp目录下，所以/tmp目录必须存在并可以访问。
/root 系统管理员的主目录
根用户的目录，与此对应，普通用户的目录是/home下的某个子目录。
/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。
用于临时挂载某个文件系统的挂接点，通常是空目录，也可以在里面创建一引起空的子目录，比如/mnt/cdram /mnt/hda1 。用来临时挂载光盘、硬盘。
/proc 虚拟文件系统，可直接访问这个目录来获取系统信息。
这是一个空目录，常作为proc文件系统的挂接点，proc文件系统是个虚拟的文件系统，它没有实际的存储设备，里面的目录，文件都是由内核临时生成的，用来表示系统的运行状态，也可以 *** 作其中的文件控制系统。
/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。
/usr目录的内容可以存在另一个分区中，在系统启动后再挂接到根文件系统中的/usr目录下。里面存放的是共享、只读的程序和数据，这表明/usr目录下的内容可以在多个主机间共享，这些主要也符合FHS标准的。/usr中的文件应该是只读的，其他主机相关的，可变的文件应该保存在其他目录下，比如/var。/usr目录在嵌入式中可以精减。
/var 某些大文件的溢出区
与/usr目录相反，/var目录中存放可变的数据，比如spool目录（mail,news），log文件，临时文件。
---------------------------------------------------------------------
一、移植环境：
1、 Ubuntu 10.10发行版
2、 u-boot.bin
3、 目标机：FS_S5PC100平台
4、 交叉编译器 arm-cortex_a8-linux-gnueabi-gcc
---------------------------------------------------------------------
二、移植步骤
1、 源码下载
我们选择的版本是busybox-1.17.3.tar.bz2下载路径为：
http://busybox.net/downloads/
2、 解压源码
$ tar xvf busybox-1.17.3.tar.bz2
3、 进入源码目录
$ cd busybox-1.17.3
4、 配置源码
$ make menuconfig
Busybox Settings --->
Build Options --->
[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
[ ] Force NOMMU build
[ ] Build with Large File Support (for accessing files >2 GB)
(arm-cortex_a8-linux-gnueabi-) Cross Compiler prefix
() Additional CFLAGS
5、 编译
$ make
6、 安装
busybox默认安装路径为源码目录下的_install
$ make install
7、 进入安装目录下
$ cd _install
$ ls
bin linuxrc sbin usr
8、 创建其他需要的目录
$ mkdir dev etc mnt proc var tmp sys root
9、 添加库
在_install目录下创建一个lib文件夹，将工具链中的库拷贝到lib目录下
$ mkdir lib
$ cp /home/linux/x-tools/arm-cortex_a8-linux-gnueabi/arm-cortex_a8-linux-gnueabi/lib/* ./lib/
删除lib下的所有目录、.o文件和.a文件，对库进行瘦身以减小文件系统的大小
$ rm *.o *.a
$ arm-cortex_a8-linux-gnueabi-strip lib/*
10、 添加系统启动文件
在etc下添加文件inittab
$ vim /etc/inittab
文件内容如下：
#this is run first except when booting in single-user mode.
:: sysinit:/etc/init.d/rcS
# /bin/sh invocations on selected ttys
# Start an "askfirst" shell on the console (whatever that may be)
::askfirst:-/bin/sh
# Stuff to do when restarting the init process
::restart:/sbin/init
# Stuff to do before rebooting
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
在etc下添加文件fstab
$ vim /etc/fstab
文件内容如下：
#device mount-point typeoptions dump fsck order
proc /proc procdefaults 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
tmpfs /dev tmpfs defaults 0 0
这里我们挂在的文件系统有三个proc、sysfs和tmpfs，在内核中proc和sysfs默认都支持，而tmpfs是没有支持的，我们需要添加tmpfs的支持
修改内核配置：
$ make menuconfigFile systems --->
Pseudo filesystems --->
[*] Virtual memory file system support (former shm fs)
[*] Tmpfs POSIX Access Control Lists
重新编译内核
$ make zImage
在etc下创建init.d目录，并在init.d下创建rcS文件
$ mkdir /etc/init.d -p
$ vim /etc/init.d/rcS
rcS文件内容为：
#!/bin/sh
# This is the first script called by init process
/bin/mount -a
为rcS添加可执行权限：
$ chmod +x init.d/rcS
在etc下添加profile文件
$ vim /etc/profile
文件内容为：
#!/bin/sh
export HOSTNAME=farsight
export USER=root
export HOME=root
#export PS1="\[\u@\h \W\]\$ "
export PS1="[$USER@$HOSTNAME \W]\# "
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH LD_LIBRARY_PATH
11、 设备文件创建
根文件系统中有一个设备节点是必须的，在dev下创建console节点
$ mknod dev/console c 5 1
重要：新制作的文件系统尺寸若超出8M，删除不需要的库文件。
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）