Linux根文件系統的製做

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1. 根文件系統

文件系統是包括在一個磁盤（包括光盤、軟盤、閃盤及其它存儲設備）或分區的目錄結構；一個可應用的磁盤設備能夠包含一個或多個文件系統；若是您想進入一個文件系統，首先您要作的是掛載（mount）文件系統；爲了掛載（mount）文件系統，您必須指定一個掛載點。

注：對於咱們應用開發來講，購買開發板的時候，廠家會提供好現成的根文件系統和BootLoader等，若是須要，咱們能夠改變其中的命令而無需從頭開始製做一個新的根文件系統。不過這兒的製做過程可讓咱們更深一點理解Linux的文件系統。

2.主要的根文件系統

* Linux 中，rootfs 是必不可少的。PC 上主要實現有 ramdisk 和直接掛載 HD（Harddisk，硬盤） 上的根文件系統；嵌入式中通常不從 HD 啓動，而是從 Flash 啓動，最簡單的方法是將 rootfs load 到 RAM 的 RAMDisk，稍複雜的就是 直接從Flash 讀取的 Cramfs，更復雜的是在 Flash 上分區，並構建 JFFS2 等文件系統。
* RAMDisk 將製做好的 rootfs 壓縮後寫入 Flash，啓動的時候由 Bootloader load 到RAM，解壓縮，而後掛載到 /。這種方法操做簡單，可是在 RAM 中的文件系統不是壓縮的，所以須要佔用許多嵌入式系統中稀有資源 RAM。
ramdisk 就是用內存空間來模擬出硬盤分區,ramdisk一般使用磁盤文件系統的壓縮存放在flash中,在系統初始化時,解壓縮到SDRAM並掛載根文件系統, 在linux系統中,ramdisk有二種,一種就是能夠格式化並加載,在linux內核2.0/2.2就已經支持,其不足之處是大小固定;另外一種是 2.4的內核才支持,經過,ramfs來實現,他不能被格式化,但用起來方便,其大小隨所須要的空間增長或減小,是目前linux經常使用的ramdisk技 術.
* initrd 是 RAMDisk 的格式，kernel 2.4 以前都是 image-initrd，Kernel 2.5 引入了 cpio-initrd，大大簡化了 Linux 的啓動過程，附合 Linux 的基本哲學：Keep it simple, stupid(KISS). 不過cpio-initrd 做爲新的格式，尚未通過普遍測試，嵌入式 Linux 中主要採用的仍是 image-initrd。
* Cramfs 是 Linus 寫的很簡單的文件系統，有很好的壓縮綠，也能夠直接從 Flash 上運行，不須 load 到 RAM 中，所以節約了 RAM。可是 Cramfs 是隻讀的，對於須要運行時修改的目錄（如： /etc, /var, /tmp）多有不便，所以，通常將這些目錄作成ramfs 等可寫的 fs。
* SquashFS 是對 Cramfs 的加強。突破了 Cramfs 的一些限制，在 Flash 和 RAM 的使用量方面也具備優點。不過，據開發者介紹，在性能上可能不如 Cramfs。這也是一種新方法，在嵌入式系統採用以前，須要通過更多的測試。

3.Ramdisk製做

RAMDisk的製做方法以下：

        (1) 在PC機的Linux操做系統環境下，生成能夠虛擬成塊設備的文件，假設文件名爲init.img。

$ dd if=/dev/zero of=init.img bs=4096 count=1024

        其中bs*count爲塊設備大小（單位：字節），生成init.img文件之後，還必須對該文件進行格式化。

$ mke2fs –m0 –F init.img

        (2) 新建一個文件夾ram，並將init.img掛接到ram目錄。

$ mkdir ram

$ mount init.img ram/ -o loop

　　這時，讀寫ram目錄，等效於讀寫init.img文件。用戶能夠將根文系統所需的文件寫入到ram目錄中。往ram目錄寫完文件之後，還須要使用umount ram命令卸載init.img，才能將已寫入的文件保存到init.img中。

      （3）添加完畢，須要umount ram

4. Cramfs製做

CramFS(Compressed Rom File System)是Linux Torvalds在Transmeta任職時，所參與開發的文件系統。它是針對Linux內核2.4以後的版本所設計的一種新型只讀文件系統，採用了 zlib 壓縮，壓縮比通常能夠達到1：2，但仍能夠做到高效的隨機讀取，Linux系統中，一般把不須要常常修改的目錄壓縮存放，並在系統引導的時候再將壓縮文件 解開。由於Cramfs不會影響系統的讀取文件的速度，並且是一個高度壓縮的文件系統。所以很是普遍應用於嵌入式系統中。

　　在嵌入式的 環境之下，內存和外存資源都須要節約使用。若是使用RAMDISK方式來使用文件系統，那麼在系統運行以後，首先要把Flash上的映像文件解壓縮到內存 中，構造起RAMDISK環境，才能夠開始運行程序。可是它也有很致命的弱點。在正常狀況下，一樣的代碼不只在Flash中佔據了空間(以壓縮後的形式存 在)，並且還在內存中佔用了更大的空間(以解壓縮以後的形式存在)，這違背了嵌入式環境下儘可能節省資源的要求。

　　使用CramFS文件 系統就是一種解決這個問題的方式。CramFS是一個壓縮格式的文件系統，它並不須要一次性地將文件系統中的全部內容都解壓縮到內存之中，而只是在系統需 要訪問某個位置的數據的時候，立刻計算出該數據在CramFS中的位置，將它實時地解壓縮到內存之中，而後經過對內存的訪問來獲取文件系統中須要讀取的數 據。CramFS中的解壓縮以及解壓縮以後的內存中數據存放位置都是由CramFS文件系統自己進行維護的，用戶並不須要瞭解具體的實現過程，所以這種方 式加強了透明度，對開發人員來講，既方便，又節省了存儲空間。

     可是Cramfs也有其缺點：延遲、小於16MB、不支持寫，只支持PAGE_CREATE_SIZE=4096的內核。

     製做的命令：（root文件夾中存放着文件系統）

     #mkcramfs root cramfs.img

5. 其餘根文件系統的製做

     製做yaffs文件系統：

mkyaffsimage  myroots  myroots.img

       製做squashfs： 

mksquashfs $(FS_DIR) $(FS_NAME) -noappend -be -lzma -no-fragments –noI

 6. BusyBox編譯以及移植（根文件系統內命令的製做移植）

創建目標板空根目錄文件夾及根目錄下的文件夾：

[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

進入etc/init.d目錄下，創建一個腳本文件，並命名爲rcS，用gedit打開，添加以下內容：

#! /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

建立 dev 中的節點

若是使用「linux 2.6.xx」的內核，應該事先建立節點「console」、「null」。不然在系統啓動時內容會提示如下錯誤：

Warning: unable to open an initial console.
Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init!

建立節點的命令以下：

# mknod dev/console c 5 1
# mknod dev/null c 1 3

移植Busybox：

進入到壓縮文件存放的目錄下，並解壓。而後進入解壓後的busybox目錄文件夾，隨後配置busybox 。

[root@190 busybox-1.2.0]# make menuconfig

執行以後，將出現以下圖所示的配置界面：

因爲每一個版本的配置選項組織有所不一樣。無論怎樣，咱們注意如下選項就好了：

1) Support for devfs

2) Build BusyBox as a static binary ( no shared libs )  //將busybox編譯成靜態連接

3) Do you want to build busybox with a Cross Compile?

(/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-) Cross Compile prefix  //指定交叉編譯器

4) init

5) Support reading an inittab file  //支持init讀取/etc/inittab 配置文件

6) (X) ash選中ash   //創建的rcS腳本才能執行

7）ash

8）cp  cat  ls  mkdir  mv   //可執行命令工具的選擇，本身看着辦吧，須要用到的就選上

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

以上內容必須選上，其餘可按默認值；若是要支持其餘功能，如網絡支持等，可按需選擇，英語不是很爛的話，這些都沒有問題。

配置好以後，保存退出。而後對其編譯和安裝到剛纔創建的根文件系統目錄下：

[root@190 busybox-1.2.0] make TARGET_ARCH=arm CROSS=arm-linux- \ PREFIX=/friendly-arm/myroots/ all install

安裝好以後，將相應的二進制文件拷貝到根文件系統相應的目錄下：

• 拷貝一些管理員控制程序到/sbin目錄下，最重要的就是要包含一個init命令；
• 拷貝應用程序運行時所須要的庫到/lib，庫文件能夠從PC機上的交叉編譯工具安裝目錄下拷貝，如libc-2.2.2.so、 libcryt-2.2.2.so、libm-2.2.2.so、libutil-2.2.2.so等，爲部分相應庫創建快捷方式，提供一些應用程序按快 捷方式名稱調用。值得注意的是C庫要採用C庫的版本glibc, glibc位於/lib/libc.so.6