深圳pcb抄板嵌入式Linux文件系统的构建方法
嵌入式Linux文件系统是指在一个物理设备上的任何文件组织和目录，它构成了Linux系统上所有数据的基础，Linux程序、库、系统文件和用户 文件都驻留其中，因此，它是系统中庞大复杂且又是最为基本和重要的资源。值得提出的是，Linux系统中的文件不仅包括普通的 文件和目录，每个和设备相关的实际实体也都被映射为一个文件，例如磁盘、打印机、终端等等。这样的设备文件又称为特殊文件。所以，Linux下的文件是操作系统服务和设备的简单而又统一的接口，从某种意义上可以说，Linux里的一切事物都是文件。
在嵌入式Linux系统中，嵌入式Linux文件系统的结构是基于树状的，根在顶部，各个目录和文件从树根向下分支。目录树的最顶端被称为根目录（/）。在后面介绍的所构造文件系统结构图（图1）即显示了树状的文件系统。Linux操作系统由一些目录和许多文件组成，例如，图中的/bi n目录包含二进制文件的可执行程序，/sbin目录用于存储管理系统的二进制文件，/etc目录包含绝大部分的Linux系统配置文件 ，/lib目录存储程序运行时使用的共享库，/dev目录包含称为设备文件的特殊文件，/proc目录实际上是一个虚拟文件系统，/tmp目录用于存储程序运行时生成的临时文件，/home目录是用户起始目录的基础目录，/var目录保存要随时改变大小的文件，/usr目录及其子目录对嵌入式Linux系统的操作非常重要，它保存着系统上的一些最重要的程序以及包含你安装的大型软件包。
由于嵌入式设备的一些特殊性，使得嵌入式Linux文件系统除了满足一般文件系统的基本要求外，还有一些自身的特性：
嵌入式Linux文件系统面对的存储介质特殊；嵌入式Linux文件系统有快速恢复的特殊要求；物理文件系统的多样性和动态可装配性；需要嵌入式Linux文件系统具有跨操作平台的安全性；嵌入式Linux文件系统要能满足整个系统的实时性要求。
嵌入式Linux文件系统有安全性和均衡负载这样的要求，而日志型文件系统可以很好地解决安全性的问题。经过几年来的发展。日志型的嵌入式Linux文件系统已成为嵌入式Linux文件系统的主流。
嵌入式Linux 文件系统的设计
● 实验主机和目标平台的连接
实验主机和目标平台的连接有两种方法。一种是以太网连接，这种连接方式可以进行内核文件、根文件系统映像文件的下载。另一种是串口连接，这样的连接方式可以供调试之用。对于以太网连接，作者使用一根普通网线，将实验主机和目标平台都连接在Hub 上。这样做既简单，也不妨碍实验主机与外部网络的通讯。对于串口连接，用一根串口线连接目标平台的Ful Function UART（FFUA RT）串口和实验主机的串口。主要是在调试阶段使用这种连接方式，在目标平台的标准输入还未被驱动的情况下。用实验主机的标准输入控制目标平台，向目标平台发控制命令。
● 构建嵌入式Linux文件系统
首先建立一个文件系统的工作空间。创建目录/bome/work，我们所构造的文件系统就在work这个目录中。建立基本目录，如：bin，dev，etc，lib，mnt，proc，sbin，tmp，usr，vat，tools具体结构图见图1（图中所显示的文件都是目录文件）。其中，tools是便于开发而创建的目录。因为整个系统要求尽量小，所以应只包含一些必须的二进制程序。而开发过程中需要用到的命令就放在 tools中，将PATH 包含tools即可。/etc目录下只包含了一些启动过程的配置文件，/lib目录下的modules于目录包含了可动态加载到核心的各种模块。另外，目录var下还应创建两个子目录log和run，负责记录系统的日志和运行状态。整个文件系统中除了tmp 和var目录放在SDRAM内以外，其他所有目录都放在Flash中，因为trap和var中的内容需要经常写入，所以放在可读写的RAM里。
插图1: 构建嵌入式Linux文件系统的树状结构
当在目标平台实现了一个嵌入式Linux之后，为了很好地管理操作系统和用户的数据文件，引入了嵌入式Linux文件系统。物理文件系统是JFFS2 ，考虑到扩充物理文件系统的要求，保留了Linux的VFS层次。考虑到存储设备扩充的要求，在Linux内核中加入了对MTD设备的支持。根据上面的叙述，可给出整个文件系统的体系结构图，见图2所示。
插图2: 嵌入式Linux文件系统体系结构
构建嵌入式Linux文件系统最基本的要求就是系统能够在此基础上启动运行起来，所以，/sbin下的init程序必不可少。init程序是引导过程完成后内核运行的第一个程序，它能启动全部其他程序。只要init完成运行全部必要的程序，系统就开始建立并开始运行。当程序开始启动时，init读取一个配置文件inittab，这个文件位于/etc下，它确定了init在启动和关机时的工作特性。在我们开发的这个嵌入式系统中，所有的文件内容只需保留与开发要求有关的必须部分。
这个系统运行单用户模式启动：启动后立即运行rc.sysinit脚本，进行系统初始化动作。rc.sysinit脚本也进行了精简，只保留了以读写的方式重新加载（mount）根文件系统的操作（内核启动时只以只读的方式加载了根文件系统），具体rc.sysinit脚本中的内容 如下：
# Remount the root filesystem read-write
# mount -n -o remount.rw / mount -o remount.rw -n/dev/mtdblock2/mount -a
为了开发过程用户与系统能进行交互，启动了/bin/bash这个命令解释器。电路板克隆用户在键盘上输入某些命令，bash将读取输入加以解析然后执行该程序。/tools中的telnetd和/sbin中的pppd分别是远程登陆和串口通讯的后台程序，加入它们也是为了方便开发。
另外，为了尽量精简内核，程序都以动态链接库文件的方式编译，即当程序运行到所需库文件时才动态加载。所以保证库文件的完整性就显得相当重要。为确保运行各种程序都能在/lib目录中找到合适的库文件，就干脆对/lib中的库文件不作任何删减，而完整的/lib目录（含子目录及全部库文件）也不过2MB 大小。
● 配置嵌入式Linux文件系统用户
这一步骤的实现，体现了该嵌入式操作系统的一大特色---安全性。为了防止系统中的文件被误改或被恶意破坏，我们设置组和用户，让只有隶属于特定组的特定用户才能对特定的程序进行合法操作。/etc目录中没有列入管理组的group文件和管理用户的pass wd文件，所以在设置文件或目录的所有权时，全部用id号来代替组名和用户名。用chown命令来改变文件的所有权，如chown 0.0 i nittab（前一个“0”代表属组，后一个“0”代表用户），修改后的inittab文件的详细信息为：-rw-r-r-- 1 0 0 237 Jul 26 l0：30 inittab
将系统中所有的文件和目录按照其具体类型和要求，为其设定特定的组和用户对它的所有权。例如，/etc中的module.conf配置文件的所有权是module组和module用户。那么只有组和用户同为module的程序（比如/lib/modules/中的程序）才有权查看module.c onf文件，其他非root用户的程序都打不开这个文件。这样，除了root用户，其他不具有操作权限的用户就不可能对那些特殊文件， 如有关网络、安全等重要信息进行执行和修改。而拥有root用户权限的文件只有init和bash两个。init用于完成系统的初始化过程，并不涉及对其他文件和程序的操作；bash是开发过程中用户与系统交互的需要，便于对文件系统进行修改，开发完成后的实际系统并不需要bash，可删除。这样，各个文件和程序均在自己所属的组和用户中运行，不会互相干扰。使得整个系统有条不紊，pcb抄板不会发生程序越权误操作的现象。保证了操作系统本身的安全性，也让试图窃取或破坏数据的攻击者无机可乘。
根据需要，在基本文件系统上添加应用程序基本文件系统完成后，再根据开发的实际要求，在上面再构筑一些应用和服务。例如，对于所需求的网络功能，我们在/bin 中加入netstat、ping，在/sbin中加入ifconfig、route、xinetd等网络程序：为了将一些服务以模块的方式加载，以缓解内核的负担 ，我们在/sbin中加入了insmod、lsmod、modprobe、depmod、rmmod等有关操作模块的命令。还有，为了搭建开发过程的交叉编译的环境，需要用到串口通讯，所以在/sbin中加入pppd的命令，在/etc中加入PPP目录及其配置文件等等。