嵌入式Linux根文件系统的设计与实现

 

1、Linux文件系统基本概念

文件系统类型：FAT32、NTFS、EXT2、 EXT3、 JFFS2、 YAFFS2、 NFS 

Linux根文件系统目录结构：

（1） /bin 目录

该目录下存放所有用户(包括系统管理员和一般用户)都可以使用的基本的命令,里面基本的命令如下: ls、 cd、 mkdir、 rm、 kill、 ps、 cp、 mv、 cat等。

（2） /sbin 目录

这个目录里面存放的是系统相关的命令,即必须是root用户才能使用的命令,root用户能用的命令还被存放/usr/local/sbin和/usr/sbin目录下。/sbin目录里面一般存放的是常用的一些基本的系统命令。

（3） /dev 目录

设备文件存储目录，比如声卡、磁盘等。这是一个非常有趣的目录，是Linux文件系统的一个闪亮的特性。所有对象都是文件或目录。仔细观察这个目录你会发现hda1, hda2等, 它们代表系统主硬盘的不同分区。他们都可以读入和写出。在 PC 上用命令:ls -l /dev/tty0 /dev/hdc。

（4） /etc 目录

放置了各种配置文件。比如安装的apache2后，配置文件会在/etc/apache2目录下。对于 PC 机上的 Linux 系统/etc 里的目录和文件非常多。这些目录、文件都是可选的,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。保存了用户对应用的一些配置。在嵌入式操作系统中,这些文件与目录都可以被大大精减。

（5） /lib 目录

该目录主要存放系统程序所需要的相关的共享库。和Windows下的dll动态链接库类似。

（6） /proc 目录

操作系统运行时，进程和相关内核信息在这个目录下。而在内核启动之前,它是一个空的目录,通常作为 proc 文件系统的挂载点。proc文件系统是个虚拟的文件系统而不是真正的文件系统,此目录极为特殊。既用来被表示操作系统的运行状态,也可以通过操作当中的某些文件来控制整个系统。

（7） /tmp 目录

放置临时文件的目录,通常是空目录，在用户执行某个程序的时候，会产生临时文件。一些需要生成临时文件的程序要用到/tmp 目录,所以/tmp 目录必须存在并可以访问。

Linux 系统有以下几种文件类型：

<1> 普通文件：这是最常见的文件类型。

<2> 目录文件：目录也是一种文件。

<3> 字符设备文件：用来访问字符设备。

<4> 块设备文件：用来访问块设备。

<5> FIFO：用于进程间的通信，也称为命名管道。

<6> 套接口：用于进程间的网络通信。

<7> 链接文件：它指向另一个文件，有软链接和硬链接

 

2、嵌入式Linux根文件系统内容设计与实现

根文件系统的设计步骤如下：

（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 xjvf  busybox-1.17.3.tar.bz2

（3） 进入源码目录：cd busybox-1.17.3

（4） 配置源码：makemenuconfig

Busybox Settings --->

       Build Options--->

              [*] Build BusyBox as a static binary (noshared libs)

              [ ] Force NOMMU build

              [ ] Build with Large File Support (foraccessing files > 2 GB)

              (arm-none-linux-gnueabi-) Cross Compiler prefix

              () Additional CFLAGS

（5） 编译：$ make

（6） 安装：make  install

（7）切换到安装目录：安装install   执行cd  _install  

（8） 其他目录搭建：$ mkdir dev  etc  mnt proc  var  tmp sys

（9） 添加库：将Linux交叉工具链中的库文件拷贝到_install目录下

$ cp  /opt/EmbedSky/toolchain/arm-none-linux-gnueabi/libc/lib  ./  -a

删除_install/lib下的所有目录、.o文件和.a文件

对系统库进行配置以达到减小文件系统大小的目的：

$ arm-none-linux-gnueabi-strip  lib/*

（10）重要的启动文件的添加：

在/etc目录下新建文件inittab，修改内容如下：

#this is run first except whenbooting in single-user mode.

:: sysinit:/etc/init.d/rcS

# /bin/sh invocations on selectedttys

# start an "askfirst" shellon the console (whatever that may be)

::askfirst:-/bin/sh

# stuff to do when restarting theinit process

::restart:/sbin/init

# stuff to do before rebooting

::ctrlaltdel:/sbin/reboot

在/etc目录下新建文件fstab，修改内容如下：

#device  mount-point  type   options      dump    fsck order

proc           /proc           proc    defaults        0             0

tmpfs        /tmp            tmpfs  defaults        0             0

sysfs        /sys             sysfs   defaults        0             0

tmpfs       /dev             tmpfs   defaults        0             0

通过上面，我们挂载了proc、sysfs和tmpfs文件系统。在内核中proc和sysfs几乎都被支持，但是tmpfs默认是没有被内核所支持的，我们手动需要添加tmpfs的支持。因此需要手动修改内核中的配置如下：

File systems --->

       Pseudofilesystems --->

              [*] Virtual memory file system support(former shm fs)

              [*] Tmpfs POSIX Access Control Lists

重新编译内核   

在etc下创建init.d目录，并在init.d下创建rcS文件，rcS文件内容为：

#!/bin/bash

# This is the first script called byinit process

/bin/mount  -a

echo /sbin/mdev >/proc/sys/kernel/hotplag

mdev -s

为rcS添加可执行权限：$ chmod   +x init.d/rcS

在etc下添加profile文件，文件内容为：

#!/bin/sh

export HOSTNAME=farsight

export USER=root

export HOME=root

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

其中一个设备节点是根文件系统所必须的，在/dev下创建console节点

$ mknod   dev/console c  5  1

一般来说，制作出来的文件系统大小如果大于8M，则可以删除一些不需要的库文件。

 

3、构建NFS文件系统

（1） 将我们新建的根文件系统拷贝到/source目录下

$ sudo  cp _install   /source/rootfs   –a

（2） 设置uboot环境变量

# setenv  bootcmd  tftp 20008000  uImage\; go  20008000

# setenv  bootargs  root=nfs nfsroot=192.168.1.100:/source/rootfs init=/linuxrc console=ttySAC0,115200 ip=192.168.1.200

# saveenv

重新启动开发板，完成根文件系统的制作。

 

4、构建YAFFS2文件系统

（1） 获取mkyaffs2image工具的源码：http://fatplus.googlecode.com/files/yaffs2-source.tar

（2） 编译 mkyaffs2image 工具

# tar xvf yaffs2-source.tar

# cd yaffs2/utils

# make

#cp mkyaffs2image /usr/local/bin/

（3） 制作根文件系统镜像

回到 busybox 那个目录:

# mkyaffs2image mini_rootfs rootfs.img

(4) 根文件系统镜像 rootfs.img 下载与烧写

下面的操作在 u-boot 上进行:

 # nand erase 0xaS000000x1400000

 # tftp 0x40000000rootfs.img

 # nand write.yaffs 0x40000000 0xe000000x6aa340 (要把最后一个数字改为传输的字节数!)

setenv bootargs console=ttySAC0 root=/dev/nfs rwnfsroot=192.168.0.238:/work/rootfs/rootfs ip=192.168.0.11:192.168.0.1::255.255.255.0::eth0:offinit=/linuxrc

setenv bootargs console=ttySAC0 root=/dev/mtdblock3rootfstype=yaffs2 rw init=/linuxrc