imx6ull rootfs

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根文件系统组成

介绍

根文件系统并不是 FATFS，EXT4 这样的文件系统代码

EXT4 这样的文件系统代码属于 Linux 内核的一部分

Linux 中的根文件系统更像是一个文件夹或者叫做目录(在我看来就是一个文件夹，只
不过是特殊的文件夹)

在这个目录里面会有很多的子目录。根目录下和子目录中会有很多的文
件，这些文件是 Linux 运行所必须的，比如库、常用的软件和命令、设备文件、配置文件等等。

以后我们说到文件系统，如果不特别指明，统一表示根文件系统

  • 我们嵌入式 Linux 并没有将内核代码镜像保存在根文件系统中，而是保存到了其他地方, 比如emmc的专用分区
  • 根文件系统是 Linux 内核启动以后挂载(mount)的第一个文件系统，然后从根文件系统中读取初始化脚本，比如 rcS，inittab 等
  • 根文件系统和 Linux 内核是分开的，单独的 Linux 内核是没法正常工作的，必须要搭配根文件系统
  • 如果不提供根文件系统，Linux 内核在启动的时候就会提示**内核崩溃(Kernel panic)**的提示

我们cd /， 这个/就是根的意思，根目录下有很多目录和文件，都是ubuntu需要的。

其中有很多子目录和文件，是我们嵌入式linux用不到的，下面主要讲一下常用的子目录:

  • /bin/
    • 存放系统需要的可执行文件，ls,mv这些命令，所有用户都可以使用
  • /dev/
    • 是device缩写，所有文件和设备有关
    • 此目录下的文件都是设备文件。
  • /etc/
    • 存放配置文件，x86的ubuntu的etc非常多，但是嵌入式的linux比较简洁
  • /lib/
    • library的简称，库，存放linux所必须的库文件。是共享库，命令，用户编写的应用程序所要使用的这些库文件
  • /mnt/
    • 临时挂载目录，一般是空目录
    • 可以在这个目录下创建空的子目录，/mnt/sd, /mnt/usb/， 这样可以把SD卡，U盘挂载到这些子目录里面
  • /proc/
    • 一般是空的，当linux系统启动后，会把这个目录作为proc文件系统的挂载点。
    • proc是一个虚拟文件系统，没有实际的存储设备，proc里面的文件都是临时存在的。一般用来存储系统运行信息文件
  • /usr/
    • usr不是user的缩写，是unix software resource的缩写，是unix操作系统的软件资源目录。
    • 一般是安装的系统软件
  • /var/
    • 存放一些可以改变的数据
  • /sbin/
    • 存放一些可执行文件，只有管理员才能使用
  • /sys/
    • 系统启动后，以此目录作为sysfs文件系统的挂载点。
    • sysfs是类似proc文件系统的特殊文件系统，sysfs也是基于ram的文件系统。也没有实际的存储设备。
    • 此目录，是系统设备管理的重要目录，通过一定的组织结构，向用户提供详细的内核数据结构信息
  • /opt/
    • 可选的文件，软件存放区，由用户选择将哪些文件或软件放到此目录

VFS虚拟文件系统

这就是 Linux 的 VFS (Virtual File System，虚拟文件系统) 的功劳，是linux的一个组件功能。它在你的命令和底层存储之间加了一层抽象。

  • 你输入 write() 命令。

  • VFS 查看你操作的文件路径。

    • 如果路径在 /，它就把任务交给 ext4 驱动（写进 Flash）。
    • 如果路径在 /sys，它就把任务交给 内核驱动（修改内存里的寄存器值）。

挂载的含义

挂载的本质是“建立映射关系”。

在 Linux 看来，磁盘分区（比如 eMMC 的第 2 个分区）只是一个块设备文件（如 /dev/mmcblk0p2），它是一串冰冷的二进制数据。

而挂载动作，就是告诉内核的 VFS 组件：

  • “请把 /dev/mmcblk0p2 这个设备里的数据，按照 ext4 的规则解析出来，并映射到 /（根目录） 这个文件夹上。”

一旦挂载成功，当你访问 / 目录时，VFS 就知道该调用 ext4 驱动去这个设备里读写数据了。

挂载时，内存的内容

VFS 是运行在 DDR 里的代码。

当一个文件系统被挂载时，内核确实会在 DDR 中开辟几块关键的数据结构（账本）：

  • Superblock (超级块对象)：
    • 记录这个文件系统的整体信息（比如：总大小、已用空间、它是 ext4 还是 FAT32）。
  • Inode (索引节点)：
    • 记录每一个文件的元数据（大小、权限、在 Flash 的哪个位置）。
  • Dentry (目录项缓存)：
    • 这是最关键的。 它记录了文件名和 Inode 的对应关系。
    • 比如它记录了 bin 文件夹对应的 Inode 编号是 123。

根文件系统构建

先安装nfs

网络文件系统，我们实际的rootfs是需要读写磁盘的，nfs应该就是把VFS下面换成网络去读取远程。

busybox构建一个rootfs

make
make install CONFIG_PREFIX=/home/liangji/linux/nfs/rootfs

添加常用的动态链接库

  • rootfs/lib添加库文件

    • /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux/gnueabihf/libc/lib
      • cp so *.a ~/linux/nfs/rootfs/lib/ -d
      • 拷贝ld-linux-armhf.so.3的实体
    • /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux/gnueabihf/lib
      • cp so *.a ~/linux/nfs/rootfs/lib/ -d

  • rootfs/usr/lib添加库文件

    • /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/lib
      • cp so *.a /home/liangji/linux/nfs/rootfs/usr/lib/ -d

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bootarg设置使用nfs

  1. qemu自测rootfs
  2. nfs自己挂载到主机/mnt测试nfs服务
  3. set bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.253:/home/liangji/linux/nfs/rootfs,v3,tcp rw ip=192.168.1.251:192.168.1.253:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'
    1. 一定要指定NFS V3，不然握手会失败

创建其他文件夹

  • dev
  • proc
  • mnt
  • sys
  • tmp
  • root
  • etc

创建启动文件

/etc/init.d/rcS

  1. PATH追加可执行文件的可能存在的目录
  2. LD_LIBRARY_PATH 追加 库文件所在目录
  3. 导出这些变量
  4. mount -a挂载所有的文件系统，由/etc/fstab指定
  5. 创建/dev/pts
  6. 把devpts挂载到/dev/pts上
  7. 指定mdev管理热插拔设备，这样linux内核可以在/dev目录下自动创建设备节点。

    rcS很复杂，更复杂的会借助buildroot来创建。

记得给权限

/etc/fstab

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指定挂载3个文件系统

/etc/inittab

init程序会读取这个文件
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