linux_根文件系统_rootfs

嵌入式Linux系统的构建一、嵌入式Linux系统中的典型分区结构Root filesystemKernel二、各个结构的分析1、从咱们所学的硬件知识能够明白，在系统上电后需要一段程序来进行初始化（关闭WATCHDOG、改变系统时钟、初始化存储器操纵器、将更多的代码复制到内存中）。

简单的说bootload确实是这么一段小程序（相当于PC机中的BIOS），初始化硬件设备、预备好软件环境，最后挪用操作系统内核。

从某个观点上来看Bootload能够分为两种操作模式：启动模式和下载模式。

启动模式：上电后bootload从板子上的某个固态存储器上将操作系统加载到RAM中运行，整个进程并无效户的介入下载模式：在这种模式下，开发人员能够利用各类命令，通过串口连接或网络连接等通信手腕从主机下载文件，将它们直接放在内存运行或是烧入Flash类固态存储设备中。

Bootload能够分为两个时期：第一时期实现的功能：硬件设备初始化、为加载Bootload的第二时期代码预备RAM空间、复制Bootload的第二时期代码到RAM空间中、设置好栈、跳转到第二时期代码的C入口点第二时期：初始化本时期要利用的硬件设备、检测系统内存映射、将内核镜像和根文件映像从Flash上读到RAM空间中、为内核设置启动参数、挪用内核2、内核的结构:Linux内核文件数量快要2万，除去其他构架CPU的相关文件，支持S3C2410、S3C2440这两款芯片的完整内核文件有1万多个。

这些文件组织结构并非复杂，他们别离位于顶层目录下的17个子目录，各个目录功能独立Linu内核Makefile文件分类3、根文件系统嵌入式Linux 中都需要构建根文件系统，构建根文件系统的规那么在FHS(FilesystemHierarchy Standard)文档中，下面是根文件系统顶层目录。

三、根文件系统的制作一、进入到/opt/studyarm 目录，新建成立根文件系统目录的脚本文create_rootfs_bash，利用命令chmod +x create_rootfs_bash 改变文件的可执行限，./create_rootfs_bash 运行脚本，就完成了根文件系统目录的创建。

根文件系统（rootfs）展开全文一、根文件系统的作用是linux挂载的第一个文件系统，rootfs包含shell命令、linux系统配置文件（文件系统的挂载、网络服务、用户名、主机名、用户密码、环境变量...）、linux应用程序、应用程序处理的数据、独立的驱动模块（*.ko）。

根文件系统，相当于linux内核外围的一个应用环境。

====================================== ========================================= =========================二、控制台输出：[ 4.183226] yaffs: dev is 32505860 name is "mtdblock4" rw //存放rootfs的设备名字mtdblock4 ，rw可读写[ 4.183291] yaffs: passed flags ""[ 4.337878] VFS: Mounted root (yaffs filesystem) on device 31:4. //31:4 --》主设备：次设备号[ 4.338028] Freeing init memory: 536K ---->rootfs挂载成功，释放内核中一些初始化函数所占用的内存[ 4.357023] usb 1-1: New USB device found, idVendor=1a40, idProduct=0101[ 4.357083] usb 1-1: New USB device strings: Mfr=0, Product=1, SerialNumber=0[ 4.357145] usb 1-1: Product: USB 2.0 Hub[ 4.357747] hub 1-1:1.0: USB hub found[ 4.357852] hub 1-1:1.0: 4 ports detected[ 5.886184] smdkc110-rtc smdkc110-rtc: rtc disabled, re-enabling[ 6.086924] eth0: link down[ 6.087198] ADDRCONF(NETDEV_UP): eth0: link is not ready[root@YueQian /]#[root@YueQian /]#[root@YueQian /]#[root@YueQian /]#最小的根文件系统的内容：# ls /bin home media proc sys usrdev lib mnt root tmp varetc lost+found opt sbin====================================== ========================================= =========================三、根文件系统启动过程1、uboot的启动参数：init=/linuxrcinit是linux运行时的第一个进程，该进程执行的是/linuxrc 其中linuxrc -> bin/busyboxinit=/sbin/init 其中：init -> ../bin/busybox--------------------------------------------------------------------------------------------------------2、内核启动后，首先通过vfs去挂在rootfs，然后再执行init=/linuxrc ，linuxrc是busybox这个工作生成的文件。

嵌⼊式Linux中常见的⽂件系统及特点1、Linux可⽀持的⽂件系统有多种，但是这么多种的⽂件系统都是基于Linux内核所提供的⽂件系统VFS的接⼝API。

因此对于Linux内核级别实现的⽂件系统只有VFS虚拟⽂件系统； 其余实现的⽂件系统都是调⽤VFS⽂件系统的API更上⼀层实现的；2、Linux⽂件系统的组成结构： 1、⽤户层：⽤户层向外提供Linux内核所⽀持⽂件系统的VFS的API接⼝ 内核层：内核实现了所说的各种⽂件系统 驱动层：驱动层是块设备的驱动程序 硬件层：硬件层是不同⽂件系统⽀持的存储器；3、Linux启动时的⽂件系统： 硬件上电启动，各项硬件初始化后，第⼀个启动的⽂件系统时RootFS根⽂件系统，如果说根⽂件系统没有起来，系统出现异常、将重启；4、常⽤的⽂件系统运⾏、存储设备有： DRAM、SDRAM以及ROM其中常使⽤flash;5、根据不同的存储介质，常见的⽂件系统有： 基于Flash（Nor、Nand）的⽂件系统有： jffs2:可读写，数据压缩、⽀持哈希表的⽂件系统，掉电保护；缺点：不适合使⽤在⼤容量的Nand Flash中，内存使⽤量太⼤极⼤降低数据操作速度； yaffs：读写速度快，占⽤内存⼩，实现内存访问异常处理；混合的垃圾回收算法；特别适合嵌⼊式设备使⽤；跨平台、⾃带Nand 芯⽚驱动 cramfs：只读的⽂件系统，执⾏速度快，内容⽆法扩充；⽂件系统健壮； romfs：简单紧凑、只读、不⽀持动态擦写；较多使⽤在uclinux系统上； 基于RAM存储介质的⽂件系统： ramdisk：将⼀部分固定⼤⼩的内存当做分区使⽤，不能真正算的上实际的⽂件系统，更像是⼀种机制，将实际的⽂件系统加载到内存中；将⼀些经常被访问的⽽⼜不会更改的⽂件放⼊到内存中，达到提⾼系统效率的⽬的；同时还负责将内核镜像与⽂件系统⼀块加载到内存中； ramfs/tmpfs ：基于内存的⽂件系统，⼯作于虚拟⽂件系统层，可以创建多个⽂件系统，可以指定每个⽂件系统最⼤使⽤内存；这种⽂件系统将所有的⽂件都放在RAM中，既可以提⾼读写速度，也可以避免对flash⼤量的读写操作；⽂件系统不可以格式化，占⽤内存⼤⼩可以指定； ⽹络⽂件系统： NFS：是⼀种基于⽹络共享技术，可以在不同平台、不同机器、不同操作系统上实现⽂件共享、⽂件传输；在嵌⼊式Linux系统初始开发阶段可以⾮常⽅便⽂件传输、⽂件修改；地址异常进⼊模式描述0x0000,0000复位管理模式电平复位0x0000,0004未定义指令异常未定义模式遇到不能处理的指令，⽆法识别的指令0x0000,000c 软件中断管理模式异常发⽣时CPU处理的步骤：R13(sp),R15(PC)1、保存当前执⾏位置：LR寄存器(R14)2、保存当前执⾏状态：CPSR3、寻找中断⼊⼝，中断向量表:PC寄存器找向量地址4、执⾏中断处理完成：5、中断返回，继续执⾏：R14 <exception_mode> = return linkSPSR<exception_mode>=CPSRCPSR[4:0] =exception mode number;/* 处理器⼯作模式控制位 */CPSR[5]=0; /* 使⽤ARM指令集 */If<exception_mode> == reset or FIQ thenCPSR[6]= 1;/* 屏蔽快速中断FIQ */CPSR[7]=1; /* 屏蔽外部中断IRQ */PC=exception vector address;复位异常中断处理程序的主要功能：1、设置异常中断向量表：2、初始化数据栈和寄存器：3、初始化存储系统MMU:4、初始化关键IO设备：5、使能中断：6、处理器切换到合适的模式：7、初始化C变量跳转到应⽤程序执⾏：R14<SVC> = 设置相应的值；SPSR<SVC> = 设置相应的值；CPSR[4:0]=0b10011;/* 进⼊特权模式 */CPSR[5]=0; /* 使⽤ARM指令集 */CPSR[6] =1; /* 禁⽌相关关闭FIQ */CPSR[7] =1; /* 禁⽌IRQ */If high vectors configured thenPC=0xffff,0000;ElsePC= 0x0000,0000;其余的异常以此类推；异常的优先级：1、Reset: 优先级1（最⾼）2、Data abort:23、FIQ:34、IRQ:45、Prefetch abort:56、SWI或者undefined instruction:6(最低)，软件中断异常或者未定义指令异常ARM硬件接⼝：1、程序的链接地址和程序地址：ld程序链接地址程序链接地址：是程序运⾏的起始地址；程序地址：是程序保存在硬盘中的地址；2、呵呵呵。

buildroot make 原理一、什么是buildrootBuildroot是一个用于嵌入式Linux系统的简化和自动化构建工具。

它允许用户通过配置文件定制自己的Linux系统，并使用make命令自动构建整个系统。

Buildroot主要用于构建根文件系统（rootfs），它是Linux系统的基础，包含了操作系统运行所需的所有文件和目录。

二、make的基本原理在介绍buildroot的make原理之前，我们先来了解一下make的基本原理。

make 是一个基于文件时间戳的自动化构建工具，它通过比较源文件和目标文件的时间戳来判断是否需要重新编译。

make工具通过读取Makefile文件中的规则来执行构建过程。

Makefile中定义了目标（target）、依赖关系（prerequisites）和构建命令（recipe）。

当make命令执行时，它会根据Makefile中的规则来判断哪些目标需要重新构建。

make会先判断目标文件是否存在，如果不存在或者目标文件的时间戳早于依赖文件，则需要执行构建命令来生成目标文件。

构建命令可以是编译源代码、链接目标文件等。

构建命令执行完毕后，会更新目标文件的时间戳。

make会递归地处理所有的依赖关系，确保所有的依赖文件都是最新的。

这样，只有需要重新构建的目标才会执行相应的构建命令，提高了构建的效率。

三、buildroot的make原理buildroot使用make作为构建工具，通过读取Makefile来执行构建过程。

buildroot的Makefile是由Kconfig文件和一些其他的Makefile片段生成的。

1. Kconfig文件Kconfig文件是buildroot的配置文件，用于定义系统的配置选项。

Kconfig文件使用一种特定的语法来描述配置选项，包括菜单（menu）、菜单项（menuconfig）和配置项（config）等。

Kconfig文件中的配置选项会生成一个.config文件，用于指定构建rootfs所需的软件包和配置参数。

解决mount root fs问题的方法在Linux系统中，"mount root fs"问题是一个常见的技术难题，通常发生在系统启动过程中，由于根文件系统未能正确挂载而导致系统无法正常加载。

下面将详细介绍几种解决这一问题的方法。

一、理解"mount root fs"问题"mount root fs"问题指的是在Linux系统启动时，内核未能成功挂载作为根文件系统的分区。

这可能是由于多种原因造成的，如文件系统损坏、分区表错误、挂载选项问题等。

二、解决方法1.修复文件系统如果文件系统受损，可以使用fsck工具进行修复。

通常，在系统启动时，可以通过以下步骤进行：- 重启系统，进入GRUB引导加载器界面。

- 选择需要启动的Linux内核，按e键进入编辑模式。

- 找到以"linux"或"linux16"开头的行，通常包含启动参数。

- 在行尾添加"init=/bin/bash"或"rw init=/sysroot/bin/sh"，按Ctrl + X或F10启动。

- 在紧急模式下，运行"fsck -y /dev/sdXn"（将sdXn替换为根文件系统的设备名和分区号）来检查和修复文件系统。

- 修复完成后，执行"exec /sbin/init"或"exec switchroot /sysroot"来继续启动。

2.修改GRUB启动参数如果是挂载选项问题，可以在GRUB启动参数中修改：- 同样进入GRUB编辑模式。

- 找到启动参数行，修改或添加"ro"为"rw"，表示以读写模式挂载根文件系统。

- 或者，尝试移除"rhgb"（redhat graphics boot）和"quiet"参数，以便在启动过程中查看可能的错误信息。

linux之fstab⽂件详解，实现rootfs根⽂件⽬录下prog和dapa的挂载mtdparts的格式如下：mtdparts=<mtddef>[;<mtddef]<mtddef> := <mtd-id>:<partdef>[,<partdef>]<partdef> := <size>[@offset][<name>][ro]<mtd-id> := unique id used in mapping driver/device<size> := standard linux memsize OR "-" to denote all remaining space<name> := (NAME)在使⽤的时候需要按照下⾯的格式来设置：mtdparts=mtd-id:<size1>@<offset1>(<name1>),<size2>@<offset2>(<name2>)这⾥⾯有⼏个必须要注意的：a. mtd-id必须要跟你当前平台的flash的``mtd-id⼀致，不然整个mtdparts会失效b. size在设置的时候可以为实际的size(xxM,xxk,xx)，也可以为'-'这表⽰剩余的所有空间。

kernel⾥.config配置⽂件CONFIG_CMDLINE="mem=64M console=ttyS0,115200 mtdparts=nand0:8M(bootstrap/uboot/kernel)ro,16M(rootfs),16M(appbin),-(appdapa) root=/dev/mtdblock1 rw rootfstype=ubifs ubi.mtd=1 ubi.mtd=2 ubi.mtd=3 root=ubi0:rootfs"kernel分配8M，rootfs分配16M，appbin分配16M，剩余空间分配给appdapa/etc/fstab是⽤来存放⽂件系统的静态信息的⽂件。

uClinux 启动过程详细分析大家对uclinux的启动应该都比较熟悉，作为一名嵌入系统开发者，你一定遇到过下面的情景：在某论坛上看到一篇帖子，上面贴着uclinux开发板启动时的一堆信息，然后大家在帖子里讨论着这个启动过程中出现的问题，随机举例如下：Linux version 2.4.20-uc1 (root@Local) (gcc version 2.95.320010315 (release)(ColdFire patches - 20010318 from http://f(uClinux XIP and shared lib patches from /)) #20 三 6月 1 8 00:58:31 CST 2003Processor: Samsung S3C4510B revision 6Architecture: SNDS100On node 0 totalpages: 4096zone(0): 0 pages.zone(1): 4096 pages.zone(2): 0 pages.Kernel command line: root=/dev/rom0Calibrating delay loop... 49.76 BogoMIPSMemory: 16MB = 16MB totalMemory: 14348KB available (1615K code, 156K data, 40K init)Dentry cache hash table entries: 2048 (order: 2, 16384 bytes)Inode cache hash table entries: 1024 (order: 1,Mount-cache hash table entries: 512 (order: 0, 4096 bytes)Buffer-cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)Page-cache hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes)POSIX conformance testing by UNIFIXLinux NET4.0 for Linux 2.4Based upon Swansea University Computer Society NET3.039Initializing RT netlink socketStarting kswapdSamsung S3C4510 Serial driver version 0.9 (2001-12-27) with no serial options en abledttyS00 at 0x3ffd000 (irq = 5) is a S3C4510BttyS01 at 0x3ffe000 (irq = 7) is a S3C451Blkmem copyright 1998,1999 D. Jeff DionneBlkmem copyright 1998 Kenneth AlbanowskiBlkmem 1 disk images:0: BE558-1A5D57 [VIRTUAL BE558-1A5D57] (RO)RAMDISK driver initialized: 16 RAM disks of 1024K size 1024 blocksizeSamsung S3C4510 Ethernet driver version 0.1 (2002-02-20) <mac@.tw>eth0: 00:40:95:36:35:34NET4: Linux TCP/IP 1.0 for NET4.0IP Protocols: ICMP, UDP, TCPIP: routing cache hash table of 512 buckets, 4KbytesTCP: Hash tables configured (established 1024 bind 1024)上面的这些输出信息，也可能包括你自己正在做的uclinux开发板的输出信息，其中的每一行，每一个字的含义，你是否深究过，或者说大部分的含义你能确切地知道的？本人想在这里结合本人在实践中一些体会来和广大uclinux的开发者一起读懂这些信息。

linux文件系统初始化过程(1)---概述术语表：struct task：进程struct mnt_namespace：命名空间struct mount：挂载点struct vfsmount：挂载项struct file：文件struct super_block：超级块struct dentry：目录struct inode：索引节点一、目的linux文件系统主要分为三个部分：文件系统调用；虚拟文件系统(VFS)；挂载到VFS 的实际文件系统。

其中，VFS是核心，linux文件系统的本质就是在内存中创建一棵VFS树。

当根目录被创建后，用户就可以使用系统调用在VFS上创建文件、删除文件、挂载各种文件系统等操作。

该系列文章主要分析linux3.10文件系统初始化过程，分为三个阶段：1、挂载根文件系统(rootfs)；2、加载initrd；3、挂载磁盘文件系统；二、常用数据结构linux文件系统中重要的数据结构有：文件、挂载点、超级块、目录项、索引节点等。

每个数据结构的具体实现请参见源代码，这里不再描述。

为了直观的表示数据结构之间的关系，请参见图1：图中含有两个文件系统（红色和绿色表示的部分），并且绿色文件系统挂载在红色文件系统tmp目录下。

一般来说，每个文件系统在VFS层都是由挂载点、超级块、目录和索引节点组成；当挂载一个文件系统时，实际也就是创建这四个数据结构的过程，因此这四个数据结构的地位很重要，关系也很紧密。

由于VFS要求实际的文件系统必须提供以上数据结构，所以不同的文件系统在VFS层可以互相访问。

如果进程打开了某个文件，还会创建file(文件)数据结构，这样进程就可以通过file来访问VFS的文件系统了。

另外，该图只给出了主要的关系结构，忽略了部分细节。

图1三、函数调用关系图2描述了文件系统初始化过程中主要的函数调用关系。

linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：1、vfs_caches_init()负责挂载rootfs文件系统，并创建了第一个挂载点目录：'/'；2、rest_init()负责加载initrd文件，扩展VFS树，创建基本的文件系统目录拓扑；3、init程序负责挂载磁盘文件系统，并将文件系统的根目录从rootfs切换到磁盘文件系统；图2四、总结linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：挂载rootfs，提供第一个挂载点''/；加载initrd，扩展VFS树；执行init程序，完成linux系统的初始化。