制作嵌入式linux文件系统（ramdisk，cramfs，squashfs)

转：http://blog.csdn.net/zyb19831212/article/details/1887930

 

一、什么是文件系统 （Filesystem）；

A directory structure contained within a disk drive or disk area. The total available disk space can be composed of one or more filesystems. A filesystem must be mounted before it can be accessed. To mount a filesystem, you must specify a directory to act as the mount point. Once mounted, any access to the mount point directory or its subdirectories will access the separate 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

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       du       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压縮（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 modules into the kernel.

insmod  /lib/modules/2.6.13.2/intel/ixp400.ko

# Firmware code for NPE Engine.
    
cat  /etc/IxNpeMicrocode.dat > /dev/ixNpe

insmod /lib/modules/2.6.13.2/intel/ixp400_eth.ko netdev_max_backlog=500
insmod /lib/modules/led.ko
insmod /lib/modules/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，我在附件里面给了一个lunksys的GPL项目的target，大家看着比划。

附件

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