迅为3568开发板文件系统构建之简介

1.1 根文件系统简介

在移植Linux系统的时候，我们需要先移植一个bootloader代码，

bootLoader用于启动Linux 内核，然后移植 Linux Kernel，移植完 Linux Kernel 之后，还需要再移植根文件系统，根文件系统里面包含了最常用的命令和文件。所以 uboot，内核，文件系统三者一起构成了一个完整的，功能完善的，可以正常使用的 Linux 系统。

在系统正常启动过程中，Bootloader 首先运行，然后将内核复制到内存中（或者在固态存储设备上直接运行，但是效率较低），并在内存某个固定的地址（包括地址与参数的结构）设置好要传递给内核的参数，最后运行内核。内核启动后，挂载（mount）根文件系统（Root filesystem），启动文件系统中的应用程序。如下图所示：

通过以上的学习，我们认识到文件系统是 linux “三巨头”之一，构建文件系统是 Linux 移植的最后一步。

那么什么是根文件系统呢？那么文件系统又是什么呢？

首先我们要明白什么是文件系统，文件系统是对一个存储设备上的数据或元数据进行组织的机制。这种机制有利于用户和操作系统的交互。Oracle 的一篇技术文章有这样一句话“尽管内核是 Linux 的核心，但是文件确是用户和操作系统交互采用的主要工具。这对 Linux 来说尤其如此，这是因为在 UNIX 传统中，它使用文件 I/O 机制管理硬件设备和数据文件” 这句话我是这样理解的，在 Linux 没有文件系统的话，用户和操作系统的交互也就断开了，例如我们使用最多的交互 shell，包括其它的一些用户程序，都没有办法运行。在这里可以看到文件系统相对于 Linux 操作系统的重要性。

当我们在 windows 下，提到文件系统，是不是马上想到 windows 下的 fat32，NTFS 等的文件系统的类型。但是在 Linux 中，你可能会想到 ext2 ext3，但是你还必须要有一个根文件系统的概念。根文件系统首先是一种文件系统，根文件系统不仅具有普通文件系统的存储数据文件的功能，但是对于普通的文件系统，它的特殊之处在于，它是内核启动时所挂载（mount）的第一个文件系统，内核代码的映像文件保存在根文件系统中，系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些初始化脚本（如 rcS,inittab）和服务加载到内存中去运行。

我们要明白文件系统和内核是完全独立的两个部分。在开发板中移植的内核下载到开发板上，是没有办法真正的启动 Linux 操作系统的，会出现无法加载文件系统的错误。那么根文件系统在系统启动中到底是什么时候挂载的呢？先将/dev/ram0 挂载，而后执行/linuxrc 等其执行完后。切换根目录，再挂载具体的根文件系统。根文件系统执行完之后，也就是到了Start_kernel()函数的最后，执行 init 的进程，也就第一个用户进程。对系统进行各种初始化的操作。如果要弄明白这里的过程的话，可要好好的看看 Linux 内核源码了。

根文件系统之所以在前面加一个”根“，说明它是加载其它文件系统的”根“，既然是根的话，那么如果没有这个根，其它的文件系统也就没有办法进行加载的。它包含系统引导和使其他文件系统得以挂载（mount）所必要的文件。根文件系统包括 Linux 启动时所必须的目录和关键性的文件，例如 Linux 启动时都需要有 init 目录下的相关文件，在 Linux 挂载分区时 Linux 一定会找/etc/fstab 这个挂载文件等，根文件系统中还包括了许多的应用程序 bin 目录等，任何

包括这些 Linux 系统启动所必须的文件都可以成为根文件系统。

Linux 启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。成功之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。

在 Linux 中将一个文件系统与一个存储设备关联起来的过程称为挂载（mount）。使用 mount 命令将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中（根）。在执行挂载时，要提供文件系统类型、文件系统和一个挂装点。根文件系统被挂载到根目录下“/”上后，在根目录下就有根文件系统的各个目录，文件：

/bin /sbin /mnt 等，再将其他分区挂载到/mnt 目录上，/mnt

1.2 根文件系统目录简介

Linux 根文件系统中一般有如下的几个目录。

1 /bin 目录

2 /sbin 目录

3 /dev 目录

4 /etc 目录

5 /lib 目录

6 /home 目录

7 /root 目录

8 /usr 目录

9 /var 目录

10 /proc 目录

11 /mnt 目录

12 /tmp 目录

1.3 常见的根文件系统

根文件系统本质都是一些文件和配置信息组成，之间的界限没有很明确的界定。最简单的根文件系统是使用 busybox 工具制作的文件系统。除此之外，还有使用 buildroot 工具和 yocto 工具构建的文件系统。还有发行版 Linux 系统——Ubuntu 系统，Debian 系统。以下大致列出一些根文件系统的特点，如下图所示：

迅为提供的 Linux 源码支持 buildroot，Debian，ubuntu，

yocto 等系统，他们共用 BootLoader 和 kernel，只是文件系统不同。以下依次介绍不同的文件系统。

Buildroot

Linux 源码中的 buildroot 版本是 Buildroot-2018.02 的版本的软件开发包,其包含了基于 Linux 系统开发用到的各种系统源码,驱动,工具,应用软件包。Buildroot 是 Linux 平台上一个开源的嵌入式 Linux 系统自动构建框架。整个 Buildroot 是由 Makefile 脚本和 Kconfig 配置文件构成的。你可以通过 Buildroot 配置，编译出一个完整的可以直接烧写到机器上运行的 Linux 系统软件。这里我们只是使用 buildroot 编译文件系统。