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一、根文件系統(tǒng)簡介根文件系統(tǒng)首先是一種文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)不僅具有普通文件系統(tǒng)的存儲數(shù)據(jù)文件的功能，但是相對于普通的文件系統(tǒng)而言它還是內核啟動時所掛載（mount）的第一個文件系統(tǒng)，系統(tǒng)引導啟動程序會在根文件系統(tǒng)掛載之后從中把一些初始化腳本（如inittab、rcS）和服務加載到內存中去運行。我們要明白文件系統(tǒng)和內核是完全獨立的兩個部分。在嵌入式中移植的內核下載到開發(fā)板上，是沒有辦法真正的啟動Linux操作系統(tǒng)的，會出現(xiàn)無法加載文件系統(tǒng)的錯誤。根文件系統(tǒng)之所以在前面加一個”根“，說明它是加載其它文件系統(tǒng)的”根“，既然是根的話，那么如果沒有這個根，其它的文件系統(tǒng)也就沒有辦法進行加載的。它包括了Linux啟動時所必須的目錄和關鍵性的文件，例如Linux啟動時都需要有init目錄下的相關文件，在 Linux掛載分區(qū)時Linux一定會找/etc/fstab這個掛載配置文件等，根文件系統(tǒng)中還包括了應用程序（如ls、mkdir、rm、ifconfig等命令）和 GNU C 庫（glibc、eglibc或uclibc）等。任何包括這些Linux 系統(tǒng)啟動所必須的文件都可以成為根文件系統(tǒng)。Linux啟動時，第一個必須掛載的是根文件系統(tǒng)；若系統(tǒng)不能從指定設備上掛載根文件系統(tǒng)，則系統(tǒng)會出錯而退出啟動。成功之后可以自動或手動掛載其他的文件系統(tǒng)。因此，一個系統(tǒng)中可以同時存在不同的文件系統(tǒng)。在 Linux 中將一個文件系統(tǒng)與一個存儲設備關聯(lián)起來的過程稱為掛載（mount）。使用 mount 命令將一個文件系統(tǒng)附著到當前文件系統(tǒng)層次結構中（根）。在執(zhí)行掛載時，要提供文件系統(tǒng)類型、文件系統(tǒng)和一個掛載點。根文件系統(tǒng)被掛載到根目錄下“/”上后，在根目錄下就有根文件系統(tǒng)的各個目錄，文件：/bin /sbin /mnt等，再將其他分區(qū)掛接到/mnt目錄上，/mnt目錄下就有這個分區(qū)的各個目錄文件。Linux操作系統(tǒng)可以支持多種多樣不同的文件系統(tǒng)，如windows下的FAT32、NTFS，Linux服務器使用的ext2、ext3、ext4、btrfs、xfs、reiser4、ufs、hfs（蘋果系統(tǒng)），Linux操作系統(tǒng)自身使用的偽文件系統(tǒng)如swap、proc、sysfs、tmpfs等，也有一些設備的文件系統(tǒng)如iso9660（光盤）、nfs（網(wǎng)絡文件系統(tǒng)）等，當然還包括我們嵌入式設備上用的不同的文件系統(tǒng)如：initramfs（在內存中運行的文件系統(tǒng)）、jffs2（一種基于Norflash的文件系統(tǒng)，也支持小頁的nandflash）、ubifs（目前Android手機上的Nandflash普遍使用的文件系統(tǒng)）、yaffs2（早期專門用來支持大頁Nandflash的文件系統(tǒng)，具備可移植性可在單片機裸機情況下使用）、cramfs(一種基于內存的只讀的文件系統(tǒng))、squashfs（在openwrt路由器上廣泛使用的俄文件系統(tǒng)）、romfs（一種只讀、支持片上執(zhí)行XIP的文件系統(tǒng)，在uClinux中廣泛使用）等。下面是幾種常用的嵌入式根文件系統(tǒng)的對比：initramfs 該文件系統(tǒng)直接將根文件系統(tǒng)直接打包進Linux內核里(只有這種文件系統(tǒng)具有該功能)，這樣內核和根文件系統(tǒng)綁定在一塊成為一個單獨的文件，他在Linux系統(tǒng)啟動后加載到內存中運行，所以速度快，但浪費內存，系統(tǒng)升級的時候內核和根文件系統(tǒng)一起升級比較方便。但因為他是基于內存的文件系統(tǒng)，所以系統(tǒng)掉電后針對根文件系統(tǒng)下所有文件的修改掉電都會丟失，如果要升級根文件系統(tǒng)只有重新編譯、燒錄Linux內核；
jffs2 專門針對Norflash設計的文件系統(tǒng)，小頁的Nandflash也可以使用，只是效率不高；因為根文件系統(tǒng)存放在Flash上，所以根文件系統(tǒng)路徑下的文件修改后掉電仍然存在；
yaffs2 早期專門針對大頁Nandflash設計的文件系統(tǒng)，他的源碼獨立于Linux內核維護著，所以可以在單片機等裸機環(huán)境下使用（只有該文件系統(tǒng)可以），linux內核想用它必須要打上補?。?/span>在分區(qū)較大時，nandflash的掛載時間較長，現(xiàn)在逐漸被ubifs廣泛替代；
ubifs 專門針對Nandflash設計的一種文件系統(tǒng)，他在內核的MTD一層上面又建立了UBI一層，掛載速度、磨損均衡、讀寫速度非常快，目前nandflash上應用得最廣的一種根文件系統(tǒng)；
Linux操作系統(tǒng)之所以能夠支持這么多種不同的文件系統(tǒng)，主要是通過叫做VFS的中間層對這些文件系統(tǒng)提供了完美的支持。對于用戶來說，這些文件系統(tǒng)幾乎是透明的，在大部分情況下，用戶通過libc和kernel的VFS交互，不需要關心底層文件系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，但是有時應用程序也需要考慮底層文件系統(tǒng)限制（比如fat vfat不支持鏈接，比如各個文件系統(tǒng)支持最大文件限制不同）。VFS主要有以下特性：
1. 向上，對應用層提供一個標準的文件操作接口，如open()、read()、write()、ioct()、close()等；
2. 對下，對所有文件系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的標準接口，以便其他操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)可以方便的移植到Linux上；
3. VFS內部則通過一系列高效的管理機制，比如inode cache, dentry cache 以及文件系統(tǒng)的預讀等技術，使得底層文件系統(tǒng)不需沉溺到復雜的內核操作，即可獲得高性能； 4. 此外VFS把一些復雜的操作盡量抽象到VFS內部，使得底層文件系統(tǒng)實現(xiàn)更簡單。下圖是Linux內核里文件系統(tǒng)的分層結構圖：根文件目錄：1./bin目錄該目錄下的命令可以被root與一般賬號所使用，由于這些命令在掛接其它文件系統(tǒng)之前就可以使用，所以/bin目錄必須和根文件系統(tǒng)在同一個分區(qū)中。/bin目錄下常用的命令有：cat、chgrp、chmod、cp、ls、sh、kill、mount、umount、mkdir、[、test等。其中“[”命令就是test命令，我們在利用Busybox制作根文件系統(tǒng)時，在生成的bin目錄下，可以看到一些可執(zhí)行的文件，也就是可用的一些命令。2./sbin 目錄該目錄下存放系統(tǒng)命令，即只有系統(tǒng)管理員（俗稱最高權限的root）能夠使用的命令，系統(tǒng)命令還可以存放在/usr/sbin,/usr/local/sbin目錄下，/sbin目錄中存放的是基本的系統(tǒng)命令，它們用于啟動系統(tǒng)和修復系統(tǒng)等，與/bin目錄相似，在掛接其他文件系統(tǒng)之前就可以使用/sbin，所以/sbin目錄必須和根文件系統(tǒng)在同一個分區(qū)中。/sbin目錄下常用的命令有：shutdown、reboot、fdisk、fsck、init等，本地用戶自己安裝的系統(tǒng)命令放在/usr/local/sbin目錄下。3、/dev目錄該目錄下存放的是設備與設備接口的文件，設備文件是Linux中特有的文件類型，在Linux系統(tǒng)下，以文件的方式訪問各種設備，即通過讀寫某個設備文件操作某個具體硬件。比如通過"dev/ttySAC0"文件可以操作串口0，通過"/dev/mtdblock1"可以訪問MTD設備的第2個分區(qū)。比較重要的文件有/dev/null, /dev/zero, /dev/tty, /dev/lp*等。4./etc目錄該目錄下存放著系統(tǒng)主要的配置文件，例如人員的賬號密碼文件、各種服務的其實文件等。一般來說，此目錄的各文件屬性是可以讓一般用戶查閱的，但是只有root有權限修改。對于PC上的Linux系統(tǒng)，/etc目錄下的文件和目錄非常多，這些目錄文件是可選的，它們依賴于系統(tǒng)中所擁有的應用程序，依賴于這些程序是否需要配置文件。在嵌入式系統(tǒng)中，這些內容可以大為精減。5./lib目錄該目錄下存放共享庫和可加載（驅動程序），共享庫用于啟動系統(tǒng)。運行根文件系統(tǒng)中的可執(zhí)行程序，比如：/bin /sbin 目錄下的程序。6./home目錄系統(tǒng)默認的用戶文件夾，它是可選的，對于每個普通用戶，在/home目錄下都有一個以用戶名命名的子目錄，里面存放用戶相關的配置文件。7./root目錄系統(tǒng)管理員（root）的主文件夾，即是根用戶的目錄，與此對應，普通用戶的目錄是/home下的某個子目錄。8./usr目錄/usr目錄的內容可以存在另一個分區(qū)中，在系統(tǒng)啟動后再掛接到根文件系統(tǒng)中的/usr目錄下。里面存放的是共享、只讀的程序和數(shù)據(jù)，這表明/usr目錄下的內容可以在多個主機間共享，這些主要也符合FHS標準的。/usr中的文件應該是只讀的，其他主機相關的，可變的文件應該保存在其他目錄下，比如/var。/usr目錄在嵌入式中可以精減。9./var目錄與/usr目錄相反，/var目錄中存放可變的數(shù)據(jù)，比如spool目錄（mail,news），log文件，臨時文件。10./proc目錄這是一個空目錄，常作為proc文件系統(tǒng)的掛接點，proc文件系統(tǒng)是個虛擬的文件系統(tǒng)，它沒有實際的存儲設備，里面的目錄，文件都是由內核臨時生成的，用來表示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也可以操作其中的文件控制系統(tǒng)。11./mnt目錄用于臨時掛載某個文件系統(tǒng)的掛接點，通常是空目錄，也可以在里面創(chuàng)建一引起空的子目錄，比如/mnt/cdram /mnt/hda1 。用來臨時掛載光盤、移動存儲設備等。12. /tmp目錄用于存放臨時文件，通常是空目錄，一些需要生成臨時文件的程序用到的/tmp目錄下，所以/tmp目錄必須存在并可以訪問。那我們利用Busybox制作根文件系統(tǒng)就是創(chuàng)建這上面的這些目錄，和這些目錄下面的各種文件。 什么是根文件系統(tǒng)
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