細說嵌入式Linux文件系統的制作方法
說到Linux文件系統對于剛剛接觸Linux的初學者來說還是有些生疏，其實理解了他的定義并且掌握他的使用方法并不是什么難事。在下文中大家就會詳細的了解到什么是Linux文件系統，并且可以學會嵌入式Linux文件系統的制作方法。
一、什么是文件系統 (Filesystem)
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可以包含一個或多個文件系統；如果您想進入一個文件系統，首先您要做的是掛載(mount)文件系統；為了掛載(mount)文件系統，您必須指定一個掛載點。
二、主要嵌入式采用的文件系統
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；嵌入式中一般不從 HD 啟動，而是從 Flash 啟動，最簡單的方法是將 rootfs load 到 RAM 的 RAMDisk，稍復雜的就是 直接從Flash 讀取的 Cramfs，更復雜的是在 Flash 上分區，并構建 JFFS2 等文件系統。
RAMDisk 將制作好的 rootfs 壓縮后寫入 Flash，啟動的時候由 Bootloader load 到RAM，解壓縮，然后掛載到 /。這種方法操作簡單，但是在 RAM 中的文件系統不是壓縮的，因此需要占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通常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并掛載根文件系統, 在linux系統中,ramdisk有二種,一種就是可以格式化并加載,在linux內核2.0/2.2就已經支持,其不足之處是大小固定;另一種是 2.4的內核才支持,通過,ramfs來實現,他不能被格式化,但用起來方便,其大小隨所需要的空間增加或減少,是目前linux常用的ramdisk技術.
initrd 是 RAMDisk 的格式，kernel 2.4 之前都是 image-initrd，Kernel 2.5 引入了 cpio-initrd，大大簡化了 Linux 的啟動過程，附合 Linux 的基本哲學：Keep it simple, stupid(KISS). 不過cpio-initrd 作為新的格式，還沒有經過廣泛測試，嵌入式 Linux 中主要采用的還是 image-initrd。
Cramfs 是 Linus 寫的很簡單的文件系統，有很好的壓縮綠，也可以直接從 Flash 上運行，不須 load 到 RAM 中，因此節約了 RAM。但是 Cramfs 是只讀的，對于需要運行時修改的目錄(如： /etc, /var, /tmp)多有不便，因此，一般將這些目錄做成ramfs 等可寫的 fs。
SquashFS 是對 Cramfs 的增強。突破了 Cramfs 的一些限制，在 Flash 和 RAM 的使用量方面也具有優勢。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，在嵌入式系統采用之前，需要經過更多的測試
三、建一個包含所有文件的目錄
1。建一個目錄rootfs 用來裝文件系統
2。mkdir bin dev etc lib proc sbin tmp usr var
3. ln -fs bin/busybox linuxrc(使用busybox)
4. 到系統 /dev 把所有的device打一個包，拷貝到 dev下面(最省事的做法)；或者使用mknod來自己建所需要的device,我自己用的如下：
- crw-rw-rw- 1 root root 5, 1 2006-02-24 13:12 console
- crw-rw-rw- 1 root root 5, 64 2006-02-24 13:12 cua0
- crw-rw-rw- 1 root root 63, 0 2006-02-24 13:12 dk0
- crw-rw-rw- 1 root root 63, 1 2006-02-24 13:12 dk1
- drwxr-xr-x 2 root root 4096 2006-02-24 13:12 flash
- brw-rw-rw- 1 root root 3, 0 2006-02-24 13:12 hda
- crw-rw-rw- 1 root root 36, 10 2006-02-24 13:12 ipsec
- crw-rw-rw- 1 root root 241, 0 2006-02-24 13:12 ixNpe
- crw-rw-rw- 1 root root 1, 2 2006-02-24 13:12 kmem
- crw-rw-rw- 1 root root 126, 0 2006-02-24 13:12 ledman
- lrwxrwxrwx 1 root root 16 2007-09-19 14:08 log -> /tmp/var/log/log
- crw-rw-rw- 1 root root 1, 1 2006-02-24 13:12 mem
- crw-rw-rw- 1 root root 90, 0 2006-02-24 13:12 mtd0
- brw-rw-rw- 1 root root 31, 0 2006-02-24 13:12 mtdblock0
- brw-rw-rw- 1 root root 31, 1 2006-02-24 13:12 mtdblock1
- brw-rw-rw- 1 root root 31, 2 2006-02-24 13:12 mtdblock2
- brw-rw-rw- 1 root root 31, 3 2006-02-24 13:12 mtdblock3
- brw-rw-rw- 1 root root 31, 4 2006-02-24 13:12 mtdblock4
- brw-rw-rw- 1 root root 31, 5 2006-02-24 13:12 mtdblock5
- brw-rw-rw- 1 root root 31, 6 2006-02-24 13:12 mtdblock6
- crw-rw-rw- 1 root root 90, 1 2006-02-24 13:12 mtdr0
- crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 2006-02-24 13:12 null
- crw-rw-rw- 1 root root 108, 0 2006-02-24 13:12 ppp
- crw-r--r-- 1 root root 5, 2 2006-03-29 15:56 ptmx
- drwxr-xr-x 2 root root 4096 2006-03-29 15:56 pts
- crw-rw-rw- 1 root root 2, 0 2006-02-24 13:12 ptyp0
- brw-rw-rw- 1 root root 1, 0 2006-02-24 13:12 ram0
- crw-rw-rw- 1 root root 1, 8 2006-02-24 13:12 random
- crw-rw-rw- 1 root root 5, 0 2006-02-24 13:12 tty
- crw-rw-rw- 1 root root 4, 0 2006-02-24 13:12 tty0
- crw-rw-rw- 1 root root 3, 0 2006-02-24 13:12 ttyp0
- crw-rw-rw- 1 root root 4, 64 2006-02-24 13:12 ttyS0
- crw-rw-rw- 1 root root 1, 9 2006-02-24 13:12 urandom
- crw-rw-rw- 1 root root 1, 5 2006-02-24 13:12 zero
舉例： mknod console c 5 1 這樣 crw-rw-rw- 1 root root 5, 1 2006-02-24 13:12 console
5。將編譯好的busybox拷貝到/bin下面，除了busybox外，所有其他的命令都是他的link
ash chgrp clear dd echo fgrep gzip ip ls modprobe mv ping pwd sed stty tar true zcat busybox chmod cp df egrep grep hostname kill mkdir more netstat ping2file rm sh sync tftp umount cat chown date dmesg false gunzip ifconfig ln mknod mount pidof ps rmdir sleep sysinfo touch uname
所有的命令你可以在busybox下面用make menuconfig來增減
6。同樣/sbin下面也是busybox的link
halt ifconfig init insmod klogd losetup lsmod mkswap modprobe reboot rmmod route swapoff swapon#p#
7。同樣/usr/bin下面也是busybox的link
basename dirname env free id logger reset tail tr tty uptime which xargs
awk cut du expr head killall mkfifo sort test traceroute uniq wc whoami yes
上面幾乎是最全的link，各個看官可以酌情刪減，不過link也不占什么空間！
8。同樣/usr/sbin下面放著所有編譯完的可執行文件，具體就不多說了
9。非常重要之/lib，務必重視
找到你編譯環境的target目錄，把需要的lib文件先用strip壓縮(非target目錄下的，而已編譯環境提供的strip)，先把最基本的libc, ld等等，必須同樣做跟target/lib里面一樣的link。
然后根據特定的應用加相應的lib,不要把不用的加進去，lib比較占空間。
10。在/etc下面加上需要的配置文件，最最重要的是rcS
- #!/bin/sh
- export PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/usr/sbin/scripts
- UTC=yes
- mount -n -t proc proc /proc
- mount -n -t ramfs ramfs /tmp
- mount -n -t devpts devpts /dev/pts
- # build var directories
- /bin/mkdir -m 0777 /tmp/var
- /bin/mkdir -m 0777 /var/lock
- /bin/mkdir -m 0777 /var/log
- /bin/mkdir -m 0777 /var/run
- /bin/mkdir -m 0777 /var/tmp
- #/bin/mkdir -m 0777 /tmp/etc
- #/bin/cp -a /usr/etc//etc
- #/bin/cp -a /usr/dev//dev/
- # loads the NPE ethernet modules into the kernel.
- insmod /lib/modules/2.6.13.2/intel/ixp400.ko
- # Firmware code for NPE Engine.
- cat /etc/IxNpeMicrocode.dat > /dev/ixNpe
- insmod /lib/modules/2.6.13.2/intel/ixp400_eth.ko netdev_max_backlog=500
- insmod /lib/modules/led.ko
- insmod /lib/modules/push_button.ko
下面的具體應用沒有再舉例加上了，這個是系統init必須的。
其他的情況類似如此了，下面里面給了一個lunksys的GPL項目的target。
四、生成一個ramdisk
- #!/bin/sh
- MODULE_NAME=ramdisk
- RAMPATH=`pwd`
- TMPPATH=${RAMPATH}/tmp
- SOURCE=${RAMPATH}/../target
- if [ ! -d ${TMPPATH} ]
- then
- mkdir ${TMPPATH}
- fi
- if [ `whoami` != 'root' ]
- then {
- echo "You should run the shell as root, Please rerun as a root."
- echo "Aborting."
- exit 1
- }
- fi
- # Clear in tmp path
- rm -rf ${TMPPATH}/tmpmnt
- rm -rf ${TMPPATH}/ramrootfs
- mkdir ${TMPPATH}/tmpmnt
- # Clear the old ramdisk
- rm -f ${RAMPATH}/$MODULE_NAME
- # Make a temp file which size is suitable
- dd if=/dev/zero of=${TMPPATH}/ramrootfs bs=1k count=6144
- # Create a ext2 filesystem
- mke2fs -F -m 0 -i 2000 ${TMPPATH}/ramrootfs
- # Mount it to tmpmnt/
- mount -o loop -t ext2 ${TMPPATH}/ramrootfs ${TMPPATH}/tmpmnt
- # Copy everything from kernel to this.
- cd ${TMPPATH}/tmpmnt
- echo ${SOURCE}
- cp -av ${SOURCE}/.
- cd ${TMPPATH}
- # Unmount it the ext2 filesystem
- umount ${TMPPATH}/tmpmnt
- cat ${TMPPATH}/ramrootfs | gzip -9 > /${RAMPATH}/ramdisk
- echo Copying ramdisk image to ${RAMPATH}
- sync
這里給出一個自動生成腳本！
五、生成一個cramfs
找到cramfs的toolchain。/mkcramfs -r $(FS1_DIR) $(FS_NAME).1
六、生成一個mksquashfs
找到squashfs的toolchain。/mksquashfs $(FS_DIR) $(FS_NAME) -noappend -be -lzma -no-fragments -noI
做文件系統最困難和最可能出問題的地方是在/lib庫和/dev方面，請大家多注意這兩方面。
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