制作linux文件系统

① 如何制作 linux 文件系统

一、什么是文件系统 （Filesystem）
文件系统是包括在一个磁盘（包括光盘、软盘、闪盘及其它存储设备）或分区的目录结构；一个可应用的磁盘设备可以包含一个或多个文件系统；如果您想进入一个文件系统，首先您要做的是挂载（mount）文件系统；为了挂载（mount）文件系统，您必须指定一个挂载点。

二、主要嵌入式采用的文件系统
Linux 中，rootfs 是必不可少的。PC 上主要实现有 ramdisk 和直接挂载 HD（Harddisk，硬盘） 上的根文件系统；嵌入式中一般不从 HD 启动，而是从 Flash 启动，最简单的方法是将 rootfs load 到 RAM 的 RAMDisk，稍复杂的就是 直接从Flash 读取的 Cramfs，更复杂的是在 Flash 上分区，并构建 JFFS2 等文件系统。
RAMDisk 将制作好的 rootfs 压缩后写入 Flash，启动的时候由 Bootloader load 到RAM，解压缩，然后挂载到 /.这种方法操作简单，但是在 RAM 中的文件系统不是压缩的，因此需要占用许多嵌入式系统中稀有资源 RAM.

ramdisk 就是用内存空间来模拟出硬盘分区，ramdisk通常使用磁盘文件系统的压缩存放在flash中，在系统初始化时，解压缩到SDRAM并挂载根文件系统， 在linux系统中，ramdisk有二种，一种就是可以格式化并加载，在linux内核2.0/2.2就已经支持，其不足之处是大小固定；另一种是 2.4的内核才支持，通过，ramfs来实现，他不能被格式化，但用起来方便，其大小随所需要的空间增加或减少，是目前linux常用的ramdisk技术。

initrd 是 RAMDisk 的格式，kernel 2.4 之前都是 image-initrd，Kernel 2.5 引入了 cpio-initrd，大大简化了 Linux 的启动过程，附合 Linux 的基本哲学：Keep it simple， stupid（KISS）。 不过cpio-initrd 作为新的格式，还没有经过广泛测试，嵌入式 Linux 中主要采用的还是 image-initrd.
Cramfs 是 Linus 写的很简单的文件系统，有很好的压缩绿，也可以直接从 Flash 上运行，不须 load 到 RAM 中，因此节约了 RAM.但是 Cramfs 是只读的，对于需要运行时修改的目录（如： /etc， /var， /tmp）多有不便，因此，一般将这些目录做成ramfs 等可写的 fs.
SquashFS 是对 Cramfs 的增强。突破了 Cramfs 的一些限制，在 Flash 和 RAM 的使用量方面也具有优势。不过，据开发者介绍，在性能上可能不如 Cramfs.这也是一种新方法，在嵌入式系统采用之前，需要经过更多的测试

三、建一个包含所有文件的目录
1、建一个目录rootfs 用来装文件系统
2、mkdir bin dev etc lib proc sbin tmp usr var
3、ln -fs bin/busybox linuxrc（使用busybox）
4、到系统 /dev 把所有的device打一个包，拷贝到 dev下面（最省事的做法）；或者使用mknod来自己建所需要的device，我自己用的如下：
crw-rw-rw- 1 root root 5， 1 2006-02-24 13：12 console crw-rw-rw- 1 root root 5， 64 2006-02-24 13：12 cua0 crw-rw-rw- 1 root root 63， 0 2006-02-24 13：12 dk0 crw-rw-rw- 1 root root 63， 1 2006-02-24 13：12 dk1 drwxr-xr-x 2 root root 4096 2006-02-24 13：12 flash brw-rw-rw- 1 root root 3， 0 2006-02-24 13：12 hda crw-rw-rw- 1 root root 36， 10 2006-02-24 13：12 ipsec crw-rw-rw- 1 root root 241， 0 2006-02-24 13：12 ixNpe crw-rw-rw- 1 root root 1， 2 2006-02-24 13：12 kmem crw-rw-rw- 1 root root 126， 0 2006-02-24 13：12 ledman lrwxrwxrwx 1 root root 16 2007-09-19 14：08 log -> /tmp/var/log/log crw-rw-rw- 1 root root 1， 1 2006-02-24 13：12 mem crw-rw-rw- 1 root root 90， 0 2006-02-24 13：12 mtd0 brw-rw-rw- 1 root root 31， 0 2006-02-24 13：12 mtdblock0 brw-rw-rw- 1 root root 31， 1 2006-02-24 13：12 mtdblock1 brw-rw-rw- 1 root root 31， 2 2006-02-24 13：12 mtdblock2 brw-rw-rw- 1 root root 31， 3 2006-02-24 13：12 mtdblock3 brw-rw-rw- 1 root root 31， 4 2006-02-24 13：12 mtdblock4 brw-rw-rw- 1 root root 31， 5 2006-02-24 13：12 mtdblock5 brw-rw-rw- 1 root root 31， 6 2006-02-24 13：12 mtdblock6 crw-rw-rw- 1 root root 90， 1 2006-02-24 13：12 mtdr0 crw-rw-rw- 1 root root 1， 3 2006-02-24 13：12 null crw-rw-rw- 1 root root 108， 0 2006-02-24 13：12 ppp crw-r——r—— 1 root root 5， 2 2006-03-29 15：56 ptmx drwxr-xr-x 2 root root 4096 2006-03-29 15：56 pts crw-rw-rw- 1 root root 2， 0 2006-02-24 13：12 ptyp0 brw-rw-rw- 1 root root 1， 0 2006-02-24 13：12 ram0 crw-rw-rw- 1 root root 1， 8 2006-02-24 13：12 random crw-rw-rw- 1 root root 5， 0 2006-02-24 13：12 tty crw-rw-rw- 1 root root 4， 0 2006-02-24 13：12 tty0 crw-rw-rw- 1 root root 3， 0 2006-02-24 13：12 ttyp0 crw-rw-rw- 1 root root 4， 64 2006-02-24 13：12 ttyS0 crw-rw-rw- 1 root root 1， 9 2006-02-24 13：12 urandom crw-rw-rw- 1 root root 1， 5 2006-02-24 13：12 zero举例： mknod console c 5 1 这样 crw-rw-rw- 1 root root 5， 1 2006-02-24 13：12 console
5、将编译好的busybox拷贝到/bin下面，除了busybox外，所有其他的命令都是他的link
ash chgrp clear dd echo fgrep gzip ip ls modprobe mv ping pwd sed stty tar true zcat busybox chmod cp df egrep grep hostname kill mkdir more netstat ping2file rm sh sync tftp umount cat chown date dmesg false gunzip ifconfig ln mknod mount pidof ps rmdir sleep sysinfo touch uname
所有的命令你可以在busybox下面用make menuconfig来增减
6、同样/sbin下面也是busybox的link
halt ifconfig init insmod klogd losetup lsmod mkswap modprobe reboot rmmod route swapoff swapon
[NextPage]
7、同样/usr/bin下面也是busybox的link
basename dirname env free id logger reset tail tr tty uptime which xargs
awk cut expr head killall mkfifo sort test traceroute uniq wc whoami yes
上面几乎是最全的link，各个看官可以酌情删减，不过link也不占什么空间！
8、同样/usr/sbin下面放着所有编译完的可执行文件，具体就不多说了
9、非常重要之/lib，务必重视
找到你编译环境的target目录，把需要的lib文件先用strip压缩（非target目录下的，而已编译环境提供的strip），先把最基本的libc， ld等等，必须同样做跟target/lib里面一样的link.
然后根据特定的应用加相应的lib，不要把不用的加进去，lib比较占空间。

10、在/etc下面加上需要的配置文件，最最重要的是rcS
#！/bin/sh export PATH=/sbin：/bin：/usr/sbin：/usr/bin：/usr/sbin/scripts UTC=yes mount -n -t proc proc /proc mount -n -t ramfs ramfs /tmp mount -n -t devpts devpts /dev/pts # build var directories /bin/mkdir -m 0777 /tmp/var /bin/mkdir -m 0777 /var/lock /bin/mkdir -m 0777 /var/log /bin/mkdir -m 0777 /var/run /bin/mkdir -m 0777 /var/tmp #/bin/mkdir -m 0777 /tmp/etc #/bin/cp -a /usr/etc//etc #/bin/cp -a /usr/dev//dev/ # loads the NPE ethernet moles into the kernel. insmod /lib/moles/2.6.13.2/intel/ixp400.ko # Firmware code for NPE Engine. cat /etc/IxNpeMicrocode.dat > /dev/ixNpe insmod /lib/moles/2.6.13.2/intel/ixp400_eth.ko netdev_max_backlog=500 insmod /lib/moles/led.ko insmod /lib/moles/push_button.ko下面的具体应用没有再举例加上了，这个是系统init必须的。
其他的情况类似如此了，下面里面给了一个lunksys的GPL项目的target.

四、生成一个ramdisk
#！/bin/sh MODULE_NAME=ramdisk RAMPATH=`pwd` TMPPATH=${RAMPATH}/tmp SOURCE=${RAMPATH}/……/target if [ ！ -d ${TMPPATH} ] then mkdir ${TMPPATH} fi if [ `whoami` ！= 'root' ] then { echo "You should run the shell as root， Please rerun as a root." echo "Aborting." exit 1 } fi # Clear in tmp path rm -rf ${TMPPATH}/tmpmnt rm -rf ${TMPPATH}/ramrootfs mkdir ${TMPPATH}/tmpmnt # Clear the old ramdisk rm -f ${RAMPATH}/$MODULE_NAME # Make a temp file which size is suitable dd if=/dev/zero of=${TMPPATH}/ramrootfs bs=1k count=6144 # Create a ext2 filesystem mke2fs -F -m 0 -i 2000 ${TMPPATH}/ramrootfs # Mount it to tmpmnt/ mount -o loop -t ext2 ${TMPPATH}/ramrootfs ${TMPPATH}/tmpmnt # Copy everything from kernel to this. cd ${TMPPATH}/tmpmnt echo ${SOURCE} cp -av ${SOURCE}/. cd ${TMPPATH} # Unmount it the ext2 filesystem umount ${TMPPATH}/tmpmnt cat ${TMPPATH}/ramrootfs | gzip -9 > /${RAMPATH}/ramdisk echo Copying ramdisk image to ${RAMPATH} sync这里给出一个自动生成脚本！

五、生成一个cramfs
找到cramfs的toolchain./mkcramfs -r $（FS1_DIR） $（FS_NAME）。1
六、生成一个mksquashfs
找到squashfs的toolchain./mksquashfs $（FS_DIR） $（FS_NAME） -noappend -be -lzma -no-fragments -noI
做文件系统最困难和最可能出问题的地方是在/lib库和/dev方面，请大家多注意这两方面。

② Linux的文件系统

Linux的文件类型分为普通文件、d目录文件、b块设备文件、c字符设备文件（串口设备）、s套接字文件（特殊文件scoket）、l链接文件。
例如下图，d开头的是目录文件，-开头的是普通文件，l开头的是链接文件

以touch,cp,tar,echo,cat等工具命令创建的文件都是普通文件，普通文件又分为以下三种：
1）纯文本文件：文件内容可以直接读取到数据（ASCL text）
2）二进制文件：linux中可执行文件（命令）
3）数据格式文件（一种特殊的文件 data）

ls -ld可以显示所有的目录文件

linux系统中的链接文件与WIN系统的快捷方式基本差不多，linux中链接文件又分为硬链接与软链接。
硬链接： 是指通过索引节点来进行链接，在系统中多个文件各指向同一个索引节点，是可以的正常允许的，这种情况下的文件被称之为硬链接。实际生产环境中用户可以通过硬链接的方式来防止误删重要数据。
ln 源文件名 链接文件名 创建硬链接文件

软链接： 也称符号链接（快捷方式），实际上它是一个文本文件，它存储着指向源文件链接的位置信息。
ln -s 源文件名 链接文件名 创建软链接文件

另外要注意目录是不可以创建硬链接文件的，但可创建软链接文件，如下图：

关于文件的软链接和硬链接，总结起来有以下四种情况：
1）删除源文件时，硬链接文件正常使用，软链接文件就失效了。
2）删除硬链接时，对源文件与软链接无影响。
3）删除软链接时，对源文件与硬链接无任何影响。
4）删除源文件、硬链接文件后，整个文件就会被删除。

对于目录的软链接和硬链接，总结如下：
1）目录是不可创建硬链接文件，可以创建软链接文件。
2）目录的软链接是生产环境中非常实用的。
3）所有目录都有一个硬链接“.”,目录硬链接是不可跨越文件系统的。

Linux文件的扩展名主要是为了方便区分不同的文件，和windows的强类型扩展名不一样。
1、.tar .tar.gz .tgz .zip 这类表示压缩文件
2、.sh 表示shell脚本文件
3、.html .php .jsp 网页文件
4、.conf 系统服务的配置文件
5、.rpm 表示RPM安装包文件

每一个文件都有自己的属性信息，它的属性信息包括：索引节点、文件类型、权限信息、所有者、所属组、最近修改时间、大小、文件名或目录名、硬链接数量。
我们以下图的cron.daily这个文件为例，d表示文件类型是目录文件，rwxr-xr-x这个表示权限，第一个rwx表示的文件所有者用户的权限，第二个r-x表示的是所属组的权限，第三个r-x表示的是其他用户的权限。2表示硬链接数量，第一个root表示文件所有者是root，第二个root表示所属组，42表示文件大小，May 27 2021表示最后的修改时间，corn.daily是文件名称。

其中的索引节点编号需要通过ls -i才能看到，在最左边显示的那一串数字，如下图所示：

③ linux内核编译和根文件系统制作过程

内核编译：
make
menuconfig配置相应的平台，然后保存退出直接make命令就可以编译了。
文件系统制作：
一般都用busybox开源软件来做，下载，解压，然后make
menuconfig配置你想要的属性，然后保存退出，make就可以了，然后make
install就会在目录下看到__install的目录就是你要的根文件系统目录了。

④ 如何制作Linux根文件系统

根文件系统一直以来都是所有类Unix操作系统的一个重要组成部分，也可以认为是嵌入式Linux系统区别于其他一些传统嵌入式操作系统的重要特征，它给Linux带来了许多强大和灵活的功能，同时也带来了一些复杂性。我们需要清楚的了解根文件系统的基本结构，以及细心的选择所需要的系统库、内核模块和应用程序等，并配置好各种初始化脚本文件，以及选择合适的文件系统类型并把它放到实际的存储设备的合适位置。
Linux的根文件系统以树型结构组织，包含内核和系统管理所需要的各种文件和程序，一般说来根目录”/”下的顶层目录都有一些比较固定命名和用途。
下面列出了一个Linux根文件系统中的比较常见的目录结构：
/bin 存放二进制可执行命令的目录
该目录下存放所有用户都可以使用的、基本的命令，这些命令在挂接其它文件系统之前就可以使用，所以/bin目录必须和根文件系统在同一个分区中。
/bin目录下常用的命令有：cat,chgrp,chmod,cp,ls,sh,kill,mount,umount,mkdir,m knod,[,test等“[”命令其实就是test命令，我们在利用Busybox制作根文件系统时，在生成的bin目录下，可以看到一些可执行的文件，也就是可用的一些命令。
/dev 存放设备文件的目录
该目录下存放的是设备文件，设备文件是Linux中特有的文件类型，在Linux系统下，以文件的方式访问各种设备，即通过读写某个设备文件操作某个具体硬件。比如通过"dev/ttySAC0"文件可以操作串口0，通过"/dev/mtdblock1"可以访问MTD设备的第2个分区。
/etc 存放系统管理和配置文件的目录
该目录下存放着各种配置文件，对于PC上的Linux系统，/etc目录下的文件和目录非常多，这些目录文件是可选的，它们依赖于系统中所拥有的应用程序，依赖于这些程序是否需要配置文件。在嵌入式系统中，这些内容可以大为精减。
/home 用户主目录，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示
用户目录，它是可选的，对于每个普通用户，在/home目录下都有一个以用户名命名的子目录，里面存放用户相关的配置文件。
/lib 存放动态链接共享库的目录
该目录下存放共享库和可加载（驱动程序），共享库用于启动系统。运行根文件系统中的可执行程序，比如：/bin /sbin 目录下的程序。
/sbin存放系统管理员使用的管理程序的目录
该目录下存放系统命令，即只有管理员能够使用的命令，系统命令还可以存放在/usr/sbin,/usr/local/sbin目录下，/sbin目录中存放的是基 本的系统命令，它们用于启动系统，修复系统等，与/bin目录相似，在挂接其他文件系统之前就可以使用/sbin，所以/sbin目录必须和根文件系统在同一个分区中。
/sbin目录下常用的命令有：shutdown reboot fdisk fsck等，本地用户自己安装的系统命令放在/usr/local/sbin目录下。

/tmp 公用的临时文件存储点
用于存放临时文件，通常是空目录，一些需要生成临时文件的程序用到的/tmp目录下，所以/tmp目录必须存在并可以访问。
/root 系统管理员的主目录
根用户的目录，与此对应，普通用户的目录是/home下的某个子目录。
/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。
用于临时挂载某个文件系统的挂接点，通常是空目录，也可以在里面创建一引起空的子目录，比如/mnt/cdram /mnt/hda1 。用来临时挂载光盘、硬盘。
/proc 虚拟文件系统，可直接访问这个目录来获取系统信息。
这是一个空目录，常作为proc文件系统的挂接点，proc文件系统是个虚拟的文件系统，它没有实际的存储设备，里面的目录，文件都是由内核临时生成的，用来表示系统的运行状态，也可以操作其中的文件控制系统。
/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。
/usr目录的内容可以存在另一个分区中，在系统启动后再挂接到根文件系统中的/usr目录下。里面存放的是共享、只读的程序和数据，这表明/usr目录下的内容可以在多个主机间共享，这些主要也符合FHS标准的。/usr中的文件应该是只读的，其他主机相关的，可变的文件应该保存在其他目录下，比如/var。/usr目录在嵌入式中可以精减。
/var 某些大文件的溢出区
与/usr目录相反，/var目录中存放可变的数据，比如spool目录（mail,news），log文件，临时文件。
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一、移植环境：
1、 Ubuntu 10.10发行版
2、 u-boot.bin
3、 目标机：FS_S5PC100平台
4、 交叉编译器 arm-cortex_a8-linux-gnueabi-gcc
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二、移植步骤
1、 源码下载
我们选择的版本是busybox-1.17.3.tar.bz2下载路径为：
http://busybox.net/downloads/
2、 解压源码
$ tar xvf busybox-1.17.3.tar.bz2
3、 进入源码目录
$ cd busybox-1.17.3
4、 配置源码
$ make menuconfig

Busybox Settings --->
Build Options --->
[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
[ ] Force NOMMU build
[ ] Build with Large File Support (for accessing files > 2 GB)
(arm-cortex_a8-linux-gnueabi-) Cross Compiler prefix
() Additional CFLAGS

5、 编译
$ make
6、 安装
busybox默认安装路径为源码目录下的_install
$ make install
7、 进入安装目录下
$ cd _install
$ ls
bin linuxrc sbin usr
8、 创建其他需要的目录
$ mkdir dev etc mnt proc var tmp sys root
9、 添加库
在_install目录下创建一个lib文件夹，将工具链中的库拷贝到lib目录下
$ mkdir lib
$ cp /home/linux/x-tools/arm-cortex_a8-linux-gnueabi/arm-cortex_a8-linux-gnueabi/lib/* ./lib/
删除lib下的所有目录、.o文件和.a文件，对库进行瘦身以减小文件系统的大小
$ rm *.o *.a
$ arm-cortex_a8-linux-gnueabi-strip lib/*
10、 添加系统启动文件
在etc下添加文件inittab
$ vim /etc/inittab
文件内容如下：

#this is run first except when booting in single-user mode.
:: sysinit:/etc/init.d/rcS
# /bin/sh invocations on selected ttys
# Start an "askfirst" shell on the console (whatever that may be)
::askfirst:-/bin/sh
# Stuff to do when restarting the init process
::restart:/sbin/init
# Stuff to do before rebooting
::ctrlaltdel:/sbin/reboot

在etc下添加文件fstab
$ vim /etc/fstab
文件内容如下：
#device mount-point type options mp fsck order
proc /proc proc defaults 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
tmpfs /dev tmpfs defaults 0 0
这里我们挂在的文件系统有三个proc、sysfs和tmpfs，在内核中proc和sysfs默认都支持，而tmpfs是没有支持的，我们需要添加tmpfs的支持
修改内核配置：
$ make menuconfigFile systems --->
Pseudo filesystems --->
[*] Virtual memory file system support (former shm fs)
[*] Tmpfs POSIX Access Control Lists
重新编译内核
$ make zImage
在etc下创建init.d目录，并在init.d下创建rcS文件
$ mkdir /etc/init.d -p
$ vim /etc/init.d/rcS
rcS文件内容为：
#!/bin/sh
# This is the first script called by init process
/bin/mount -a
为rcS添加可执行权限：
$ chmod +x init.d/rcS
在etc下添加profile文件
$ vim /etc/profile
文件内容为：

#!/bin/sh
export HOSTNAME=farsight
export USER=root
export HOME=root
#export PS1="\[\u@\h \W\]\$ "
export PS1="[$USER@$HOSTNAME \W]\# "
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH LD_LIBRARY_PATH

11、 设备文件创建
根文件系统中有一个设备节点是必须的，在dev下创建console节点
$ mknod dev/console c 5 1
重要：新制作的文件系统尺寸若超出8M，删除不需要的库文件。