嵌入式系统中文件系统中的一些概念

其实文件系统在五天前就已经弄好了，但是在profile文件中对PS1变量的设置时，总是出问题，在终端中显示的时候达不到我的要求，后来是每天看看奥运，无比赛时看看资料，理清了很多的概念，同时也看了看FHS中规范，对以前制件文件系统中的一些不是很明白的东西是有了一定的理解.

devfs、sysfs、udev介绍

转自：

一、devfs

linux下有专门的文件系统用来对设备进行管理，devfs和sysfs就是其中两种。

在2.6内核以前一直使用的是devfs，devfs挂载于/dev目录下，提供了一种类似于文件的方法来管理位于/dev目录下的所有设备，我们知道/dev目录下的每一个文件都对应的是一个设备，至于当前该设备存在与否先且不论，而且这些特殊文件是位于根文件系统上的，在制作文件系统的时候我们就已经建立了这些设备文件，因此通过操作这些特殊文件，可以实现与内核进行交互。但是devfs文件系统有一些缺点，例如：不确定的设备映射，有时一个设备映射的设备文件可能不同，例如我的U盘可能对应sda有可能对应sdb；没有足够的主/辅设备号，当设备过多的时候，显然这会成为一个问题；/dev目录下文件太多而且不能表示当前系统上的实际设备；命名不够灵活，不能任意指定等等。

二、sysfs

正因为上述这些问题的存在，在linux2.6内核以后，引入了一个新的文件系统sysfs，它挂载于/sys目录下，跟devfs一样它也是一个虚拟文件系统，也是用来对系统的设备进行管理的，它把实际连接到系统上的设备和总线组织成一个分级的文件，用户空间的程序同样可以利用这些信息以实现和内核的交互，该文件系统是当前系统上实际设备树的一个直观反应，它是通过kobject子系统来建立这个信息的，当一个kobject被创建的时候，对应的文件和目录也就被创建了，位于/sys下的相关目录下，既然每个设备在sysfs中都有唯一对应的目录，那么也就可以被用户空间读写了。用户空间的工具udev就是利用了sysfs提供的信息来实现所有devfs的功能的，但不同的是udev运行在用户空间中，而devfs却运行在内核空间，而且udev不存在devfs那些先天的缺陷。很显然，sysfs将是未来发展的方向。

The top level sysfs directory looks like:
block/
bus/
class/
devices/
firmware/
net/
fs/

devices/ contains a filesystem representation of the device tree. It maps
directly to the internal kernel device tree, which is a hierarchy of
struct device.

bus/ contains flat directory layout of the various bus types in the
kernel. Each bus's directory contains two subdirectories:
       devices/
       drivers/
devices/ contains symlinks for each device discovered in the system
that point to the device's directory under root/.

drivers/ contains a directory for each device driver that is loaded
for devices on that particular bus (this assumes that drivers do not
span multiple bus types).

fs/ contains a directory for some filesystems. Currently each
filesystem wanting to export attributes must create its own hierarchy
below fs/ (see ./fuse.txt for an example).

三、udev

udev是一种工具，它能够根据系统中的硬件设备的状况动态更新设备文件，包括设备文件的创建，删除等。设备文件通常放在/dev目录下，使用udev后,在/dev下面只包含系统中真实存在的设备。它于硬件平台无关的，位于用户空间，需要内核sysfs和tmpfs的支持，sysfs为udev提供设备入口和uevent通道，tmpfs为udev设备文件提供存放空间。

 

另外：对于busybox，其实我们用busybox是把它当作一个应用程序移植到linux中去用，用它的止的就是去模拟那些命令，它我们输入一个相关命令时，首先将这个命令传给busybox这个文件，然后由busybox根据这个命令去判断是一个什么样的命令，然后进行一些相关的处理 。busybox的编译可能会有些问题，一般主要是所需要的库的版本问题，这个一般用google就能解决，实在不行的话可以用别人已经应用，表示能成功编译的版本。

在文件系统中制作，有8个文件是必须的：

这里转载一篇EE小站的文章：仔细读读是很有帮助的。对于devfs的支持，你可以在编译内核的时候进行配置。

http://xianzilu.spaces.live.com/blog/cns!4201FDC93932DDAF!298.entry

ARM Linux根文件系统（Root Filesystem）的制作

关于根文件系统的制作，网络上有很多文章，大多数都只讲到建几个目录，然后用Busybox做个Shell，有很多关键的东西没有说。经过很长时间的摸爬滚打，我终于能够白手起家建立一个根文件系统了。其实我也不懂得原理，只是告诉大家我的作法，其中也不免有错误，欢迎大家指正。

 

首先介绍根文件系统的组成：目录、Shell、库、脚本，一个个来。

 

• 目录

根文件系统要包含这些必须有的目录：/dev、/bin、/usr、/sbin、/lib、/etc、/proc、/sys

 

/dev是devfs（设备文件系统）或者udev的挂在点所在。在使用devfs的内核里如果没有/dev，根本见不到Shell启动的信息，因为内核找不到/dev/console；在使用udev的系统里，也事先需要在/dev下建立console和null这两个节点。关于devfs和udev的区别，网上很多文章说。当然如果你的内核已经不支持devfs了（2.6.12以后），可以使用纯纯的静态节点。也就是用mknod人工生成。

 

/bin、/usr/bin、/usr/sbin、/sbin是编译Busybox这个Shell时候就有的，用于存放二进制可执行文件，就不多解释了。

 

/lib用于存放动态链接库。网上很多文章都说静态编译Busybox，可以省去建库的麻烦过程。这样做只能让Busybox启动，我们自己写的，或者是编译的软件包还是需要动态库的。除非全部静态编译，你可以试试，一个Hello world就要几百k。关于库的内容后面仔细说。

 

/etc是用来存放初始化脚本和其他配置文件的。关于初始化脚本的内容后面仔细说。

 

/proc是用来挂载存放系统信息虚拟文件系统——“proc文件系统”，“proc文件系统”在内核里面可以选。如果没有“proc文件系统”，很多Shell自己的命令就没有办法运行，比如ifconfig。“proc文件系统”不像devfs可以自动挂载，它需要使用初始化脚本挂载。另外，udev也需要“proc文件系统”的支持。

 

/sys用于挂载“sysfs文件系统”，“sysfs文件系统”在内核里面可以选。目前我认为它就是给udev提供支持的，呵呵。“sysfs文件系统”也需要使用初始化脚本挂载。

 

另外还可以有/tmp、/mnt、/swp、/var这样的不是嵌入式系统必须的目录，在说完Shell的制作之后，我再谈建立目录的事情。

• Shell

Shell很简单，就是Busybox，上网下载一个来：。说Busybox和arm-linux-gcc有兼容性问题，不过我觉得那是比较低版本的时代问题了，我用Busybox 1.8.2和arm-linux-gcc 3.4.1/3.3.2都可以。解压缩以后找到Makefile里面的ARCH和CROSS_COMPILE，改成：
ARCH  ?= arm
CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-
当然CROSS_COMPILE由你自己的编译器位置决定，然后
# make menuconfig
# make
# make install
注意配置的时候把一些uCLinux Only的东西去掉，不然会错；配置的时候还可以修改安装位置，默认是在Busybox下的“_install”。

之后就可以在Busybox生成的Shell基础上建立根文件系统了，我就用命令来说吧，Busybox在/home/lxz/busybox，根文件系统在/home/lxz/rootfs

# mkdir /home/lxz/rootfs
# cd /home/lxz/busybox/_install
# cp -r ./ /home/lxz/rootfs

# cd /home/lxz/rootfs
# mkdir dev
# mkdir etc
# mkdir lib
# mkdir proc
# mkdir sys
# mkdir tmp

如果不用devfs，下面的命令是必须的。必须以root用户执行（用su命令可以切换为root，切换后用exit命令可以返回普通用户）：

# cd /home/lxz/rootfs/dev
# mknod -m 660 console c 5 1
# mknod -m 660 null c 1 3

如果不使用devfs没有这两个静态节点，console的提示根本就看不到，出现的现象可能是内核提示Free init memory: XXK之后，Warning: Unable to find a initial console之类的，具体的单词记得不是很准确。我没有试过使用udev的时候没有这两个静态节点的情况，反正放了也不影响把/dev挂载为tmpfs。

如果使用udev，还需要把udevd、udevstart、udevadmin这三个文件放到/sbin里面（我使用udev-117，网上介绍较多的udev-100有9个文件要放）。

• 库

库可是一件非常麻烦的事请。我建议初学者拷贝买的开发板里面带的文件系统的库，如果开发板的文件系统是映像，只需要把映像挂载在某个目录下就可以访问，假设映像叫做rootfs.cramfs，可以这样

# mkdir /home/lxz/evb_rootfs
（切换为root用户）
# mount -o loop rootfs.cramfs /home/lxz/evb_rootfs
（可以切换为普通用户）
# cd /home/lxz/evb_rootfs/lib
# cp -r ./ /home/lxz/rootfs/lib

一般开发板里都会带有很多库，但是总体积却比较大。可以删掉一些不用的库来减小体积，但是，呵呵，我也不知道那些库具体含有什么函数，什么情况删什么；也许以后我会把这部分补上。如果觉得库体积太大，也可以自己编译glibc或者uclibc，但是这是非常繁琐的事请——目前我认为库应该和编译器arm-linux-gcc一起制作。有个傻瓜式的方案是使用cross-tool，下载地址：。虽然cross-tool是用来制作交叉编译器的，但是其过程中生成的glibc却可以作为副产品为我们所用。cross-tool的使用可以看我之前的这篇文章http://xianzilu.spaces.live.com/blog/cns!4201FDC93932DDAF!274.entry。在成功制作了交叉编译器之后，就可以从cross-tool的目录里把glibc取出来，假设cross-tool的路径是/home/lxz/cross-tool，编译出的编译器叫做arm-linux-gnu-gcc，gcc版本3.4.5，glibc版本2.3.6，想要把glibc库拷贝到/home/lxz/glibc，下面的操作还是用命令来说明。

# cd /home/lxz/cross-tool/build/arm-linux-gnu-gcc/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/build-glibc

# ../glibc-2.3.6/configure --prefix=/home/lxz/glibc

# make install

等候安装结束

# cd /home/lxz/glibc

# cp -r lib /home/lxz/rootfs

这样就把glibc的大部队拷贝好了，但是这样还缺两个库，我们继续

# cd /home/lxz/cross-tool/build/arm-linux-gnu-gcc/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/build-gcc/gcc

# cp libgcc_s.so* /home/lxz/rootfs/lib

还缺少一个libtermcap库，这个就稍微有些麻烦。libtermcap-2.0.8-35-armv4l源码包的下载地址是，你也可以在这里找到其他版本的。假设libtermcap-2.0.8-35.src.rpm下载到了/home/lxz/libtermcap，下面继续用命令说明。

# cd /home/lxz/libtermcap

# rpm2cpio libtermcap-2.0.8-35.src.rpm | cpio -ivd
# tar xvjf termcap-2.0.8.tar.bz2
接下来要打13个补丁，很汗啊，请一定按照下面的顺序来打补丁

# patch -p0 -i termcap-2.0.8-shared.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-setuid.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-instnoroot.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-compat21.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-xref.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-fix-tc.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-ignore-p.patch
# patch -p0 -i termcap-buffer.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-bufsize.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-colon.patch
# patch -p0 -i libtermcap-aaargh.patch
# patch -p0 -i termcap-2.0.8-glibc22.patch
# patch -p0 -i libtermcap-2.0.8-ia64.patch

然后到/home/lxz/libtermcap/termcap-2.0.8里，找到Makefile，修改其中的CC和AR，

CC = /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-gcc

AR = /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-ar

当然，你的编译器在哪里就改成相应的内容。如果嫌麻烦，可以从本站资料页面下载我已经打好补丁，修改好Makefile的包，地址。需要注意的是，这个包里CC = arm-linux-gcc、AR = arm-linux-ar，请设置好缺省路径。然后就可以编译了：

# cd /home/lxz/libtermcap/termcap-2.0.8

# make

# ln -s libtermcap.so.2.0.8 libtermcap.so.2

# cp libtermcap.so* /home/lxz/rootfs/lib

这样，Shell启动所需要的基本库就都备齐了。但是，这些库里面还含有调试信息，体积稍大，可以把这些信息去掉（当然不去掉也没有什么影响）。

# cd /home/lxz/rootfs/lib

# arm-linux-strip *.so*

至此，库就制作好了。

• 脚本

有了以上的东西，Shell还是不能正常工作。可能会是内核提示Free init memory: XXK之后就什么输出也没有了，这时候向终端敲入文字，可以显示；就是没有终端提示符，不理会输入的命令。这是因为初始化脚本没有启动Shell。下面介绍这些脚本。

首先是/etc/inittab。内核启动、根文件系统挂载之后所必须的一个文件，其中列举了Shell和整个系统初始化、关闭所需的命令。如果你想让Shell出现，那么只需要加入这么一行“::askfirst:/bin/ash”。当然如果在编译Busybox的时候选择的shell不是“ash”，而是hush、lash、msh之类，那就改成相应的东西。除了启动Shell，inittab还干了很多事情，我就用我的inittab来说明了。注意，在编译Busybox的时候要选上touch、syslogd、klogd等命令。

# Startup the system
null::sysinit:/bin/mount -o remount,rw /
null::sysinit:/bin/mount -t proc proc /proc
null::sysinit:/bin/mount -a
null::sysinit:/bin/hostname -F /etc/hostname

# Now run any rc scripts
::sysinit:/etc/init.d/rcS

# Now invoke shell
::askfirst:/bin/ash

# Logging junk
null::sysinit:/bin/touch /var/log/messages
null::respawn:/sbin/syslogd -n -m 0
null::respawn:/sbin/klogd -n

# Stuff to do for the 3-finger salute
::ctrlaltdel:/sbin/reboot

# Stuff to do before rebooting
null::shutdown:/usr/bin/killall klogd
null::shutdown:/usr/bin/killall syslogd
null::shutdown:/bin/umount -a -r
null::shutdown:/sbin/swapoff -a

好，把上面这些储存为inittab，启动系统。应该出现两个提示，没有/etc/fstab和/etc/init.d/rcS。目前我的理解/etc/fstab是用来执行mount -a命令的，里面是文件系统的挂载表。还是用我的fstab来说明。

#                        
/dev/root       /              ext2     rw,noauto                0      1
proc            /proc          proc     defaults          0      0
devpts          /dev/pts       devpts   defaults,gid=5,mode=620  0      0
tmpfs           /tmp           tmpfs    defaults                 0      0
sysfs           /sys           sysfs    defaults                 0      0

还有/etc/init.d/rcS，这在PC上是用来执行/etc/init.d下所有初始化脚本的一个脚本，呵呵，请原谅我不懂得怎么写这种脚本，对于嵌入式系统，根本不需要这么复杂，直接写在/etc/init.d/rcS里面了。还是用我的/etc/init.d/rcS来说明，其中启动udev的那些指令对于使用静态设备节点和devfs的系统不适用。

# Start udev
/bin/mount -t tmpfs tmpfs /dev
/sbin/udevd --daemon
/sbin/udevstart

# Configure net interface
/sbin/ifconfig lo 127.0.0.1 up
/sbin/route add -net 127.0.0.0 netmask 255.0.0.0 lo
/sbin/ifconfig eth0 192.168.2.25 netmask 255.255.255.0
/sbin/route add default gw 192.168.2.1

如果用的是udev，还必须有udev的配置脚本。这个写起来有些麻烦，我们可以直接用udev自己带的那些脚本，位置在udev目录下的etc/udev/udev.conf和etc/udev/rules.d里面的文件。把这些放到根文件系统中去，etc/udev/udev.conf变为根文件系统的/etc/udev/udev.conf，etc/udev/rules.d里面的文件变为/etc/udev/rules.d里面的文件。

至此，一个可用的最简单文件系统就完成了。之后，可以使用mkcramfs、mkyaffs之类的工具制作文件映像，这我就不多说了。需要注意的是，cramfs文件系统是只读的，就算用的是initrd加载的cramfs也一样是只读的，这对根文件系统的/var目录有一定的影响。除了本文中说的办法，还可以用buildroot这个工具来建，但是现在我还在尝试中，以后再说。如果你嫌上面的这一切都很麻烦，可以从本站资料站下载我给Linux 2.6.19内核做的最简文件系统（1.5M），地址是，cramfs格式映像。

 

 

这文章主要是转载了别人的，因为很多前辈在探索道路上给了很多经验，这些都讲得非常详细了。