ARM开发板系统移植-----rootfs的制作

 

Bootloader（12）  Linux 操作系统原理（11） 

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前面两篇文章分别介绍了mini2440开发板上运行的bootloader和kernel，到这里系统启动后其实是停留在一个“僵死”的状态---无法挂载根文件系统。

　　这里将介绍如何制作一个根文件系统，并且挂载到内核中---即让内核能够访问到文件系统中的目录和文件。从用户的角度来看文件系统无非就是各个目录和文件，注意，这些目录和文件可以存在内存中，也可以存在Nand Flash 或者NOR Flash中，视具体的文件系统而定。本文就用基于内存的initram 和基于网络的nfs文件系统做例子介绍文件系统的概念。

　　首先什么是文件系统？就本人理解而言，它就是操作系统提供的一种抽象，即操作系统将存储介质抽象化，并提供一种访问这种抽象的方法，让用户能够简洁且方便的访问存储介质（如硬盘和nand flash等）。为了实现这种抽象，操作系统把存储介质进行单元划分，文件存储在介质时就占据若干个单元。当然操作系统还记录下各个文件的基本属性（如文件大小、存储位置、所属人、访问权限等等），并组成一个文件控制块（FCB）。所有文件的FCB保存在一个目录文件中，即一个目录文件就是内容是FCB的文件，其自身也有FCB目录文件的FCB记录在上一层目录中，这样层层往上连接就形成了树状目录结构。或者这样描述：文件系统包含两部分：一组文件（即所要保存的数据）和目录文件（目录文件的内容是每个文件的FCB,FCB记录了文件的所有属性）。如下图所示：

　　如上图所示是一个典型的Linux系统目录结构，从用户的角度看这就是Linux的文件系统，从右往左看，假设run目录下有个文件file,那么file的FCB就保存在run目录文件中，而run又是一个文件，其FCB 保存在VAR这个目录文件中，最后var的FCB就保存在根目录文件中。一次要访问到file,实质就是要沿着/var/run/file 这样一个路径。但是从操作系统的角度来看，这仅仅是提供给用户的可视性文件系统，具体的实现细节（比如文件的物理结构和逻辑结构）它已经隐藏起来。需要注意的是文件系统存储在外存储器中（nand flash等），内存中也会有相应的表明文件属性的目录项，用以加快操作系统访问文件的效率。即内核中也会有FCB的内容，甚至目录文件也会存在内存中。

　　根据上面的背景知识其实就可以总结出建立根文件系统的步骤，无非就是创建这些目录和文件，然后让内核能够认识它们（即在内核中挂载根文件系统）。

　　具体步骤如下：

　　1、创建各个目录和必须的文件

　　　　1.1、创建空目录：

　　　　　　#mkdir rootfs

　　　　　　#cd rootfs

　　　　　　#mkdir bin dev etc lib proc sbin sys usr mnt tmp var

　　　　　　#mkdir usr/bin usr/lib usr/sbin lib/modules

　　　　1.2、创建设备文件：创建Linux启动需要的设备驱动文件：控制台和空

　　　　　　#cd rootfs/dev

　　　　　　#mknod -m 666 console c 5 1

　　　　　　#mknod -m 666 null c 1 3

　　　　1.3、加入配置文件：添加内核启动的一些配置文件

                 #tar etc.tar.gz

　　　　　　#mv etc/* .../rootfs/etc/ -rf

　　　　1.4、添加内核模块：

　　　　　　#cd .../linux

　　　　　　#make modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

　　　　　　#make modules_install ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=.../rootfs

　　　   1.5、编译/安装busybox:使用busybox添加常用的命令如cd、ls、date等等

　　　　　　#make menuconfig

　　　　　　#make

　　　　　　#make install　　　　

2、挂载根文件系统：事实上挂载根文件系统就是完成指明根文件系统放在何处、操作系统如何使用文件系　　　　统的目录文件等等工作。这里介绍一个基于内存的挂载方式，即根文件系统在编译后直接整合在内核代码中，随着代码被加载到内存中，内核启动过程中可以直接使用文件系统。initramfs文件系统的制作：

　　　 2.1、#cd  .../rootfs/

　　　　　　 #ln -s ./bin/busybox init

           2.2、 配置内核，让内核知道文件系统的挂载方式是initramfs。

           2.3、编译内核

　　   2.4、设置uboot参数：

　　　　　　　setenv bootargs noinitrd console=ttySAC0,115200

　　完成上面的工作就可以制作成一个拥有initramfs 文件系统的完整的Linux系统。

　　至此一个完整的Linux系统就已经能够在mini2440中运行，接下来就可以在其上进行驱动或者应用开发。