Linux文件系统——ramdisk根文件系统制作
ram disk介绍
ram disk顾名思义，内存磁盘。我们平常接触的一些存储介质，如：nor flash、nand flash、emmc、ufs、以及机械硬盘固态硬盘等，都是用来存储数据的，同理内存也是可以当成磁盘来存储数据的，唯一不同的就是ram是掉电不保存的，而前面提到的那些存储介质掉电都是保存数据的。
我们都知道，在linux中，上面介绍的flash这些存储介质，都是需要有对应的驱动，注册成块设备。并向上层提供接口。如nor、nand等都抽象成mtdblock块设备。
同理，linux中的ram disk意思就是拿出ram中的一部分大小，用对应的驱动注册层块设备，提供给上层调用。一般的ram disk注册成的块设备，在文件系统中设备节点提现为/dev/ramx。
ramdisk文件系统介绍
介绍ramdisk文件系统前，先来看一下一般linux文件系统，这里以我的ubuntu16.04虚拟机为例：
root@ubuntu:~# mount
......
/dev/sda1 on / type ext4 (rw,relatime,errors=remount-ro,data=ordered)
......
这里我省略了很多其他的挂载点，就生了根目录挂载点，可以看到根目录挂载在/dev/sda1上，/dev/sda是指接在SATA、SCSI第一个接口上的硬盘，所以这里表示根目录挂载在sda块设备的sda1分区上。文件系统格式是ext4。
然后再来看使用ramdisk文件系统启动的设备根目录挂载点：
[root@linux:/root]# mount
/dev/root on / type ext2 (rw,relatime,block_validity,barrier,user_xattr,acl,errors=remount-ro)
......
[root@linux:/root]# readlink /dev/root
ram0
可以看到，根目录挂载在/dev/root设备节点上，文件系统格式是ext2。然后通过查看/dev/root链接关系，看到/dev/root其实就是/dev/ram0。所以看到这里，就可以和上面虚拟机的根目录挂载联系起来了，其实本质一样，只是虚拟机挂载的是物理磁盘，我们的ramdisk文件系统挂载在ram磁盘上。因为ram掉电不保存，所以ramdisk文件系统掉电不保存数据。
当然这个挂载根目录不是简单的挂载，需要有根文件系统，根文件系统需要init进程可执行文件等。下面进入正文，制作一个最简单的ramdisk文件系统。
ramdisk文件系统制作
一、配置内核支持ramdisk。
执行make menuconfig，进入内核配置界面。
General setup --->
[*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
这里的意思是配置内核初始化时，去寻找initramfs和initrd，initrd就是我们的ramdisk文件系统，至于initramfs，后面有机会再介绍。
Device Drivers --->
<*> RAM block device support
(1) Default number of RAM disks
(65536) Default RAM disk size (kbytes)
勾选第一项RAM block device support，才会出来第二项和第三项的选项。第一项的意思是内核支持ram disk块设备驱动。
第二项是注册的块设备数量，内核默认是16，我这里就写了1，内核启动后会有/dev/ram0块设备节点，配置16则会有/dev/ram0~ram15。
第三项的意思是ram disk占得最大内存，这里我写的是64M，一般来说可以写的再小点。实际在使用/dev/ramx设备时，并不是一下子就占系统64M内存，而是根据实际使用情况而分配的。
File systems --->
<*> Second extended fs support
[*] Ext2 extended attributes
[*] Ext2 POSIX Access Control Lists
[*] Ext2 Security Labels
勾选对ext2文件系统的支持，因为我们的ramdisk格式是ext2的，所以需要勾选对ext2文件系统格式的支持。勾选第一项才能勾选第二项，勾选第二项才能勾选三四项，总之都勾上都对了。
其实此选项不勾选也不要紧，在不勾选< > Second extended fs support情况下，内核会自动勾选[*] Use ext4 for ext2 file systems配置项，用ext4去兼容ext2格式。
二、根文件系统的制作
开发环境：ubuntu16.04
注：以下操作都在root权限下执行
（1）建立目录
创建根文件系统一些基本目录
# mkdir ramdiskfs
# cd ramdiskfs/
# mkdir mnt tmp var usr sys proc etc lib dev bin sbin root home
# mkdir usr/lib lib/modules
创建部分设备节点
# sudo mknod -m 666 console c 5 1 //创建控制台设备文件
# sudo mknod -m 666 null c 1 3 //创建一个空的设备文件
拷贝配置文件
复制busybox中的/examples/bootfloppy/etc的文件
ramdiskfs# cp ../busybox-1.31.1/examples/bootfloppy/etc/ etc/ -rf
（2）busybox编译
下载busybox，网站https://busybox.net/downloads/，这里我下载的busybox是：busybox-1.31.1.tar.bz2，版本1.31.1。
解压busybox
# tar -xjf busybox-1.31.1.tar.bz2
# cd busybox-1.31.1/
配置busybox，这里我们用默认配置就好，执行
# make menuconfig
配置如下项：
Settings --->
(../ramdiskfs) Destination path for 'make install'
(arm-linux-gnueabi-) Cross compiler prefix
--- Build Options
[*] Build static binary (no shared libs)
分别为：
（1）设置安装目录，这里我的ramdisk和busybox-1.31.1同一目录下
（2）设置交叉编译工具链，前提是环境变量中有交叉编译工具路径才行。交叉编译工具链也可在Makefile中指定。
（3）设置静态编译（这里我们只做一个最简单的根文件系统，就不找动态库了，所有可执行文件静态编译）。
编译busybox
# make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j8 //上面制定了编译工具链这里就可以直接make —j8，
//我电脑是四核的所以-j8就行了，如果是8核就可以-j16加快编译速度，以此类推
# make install //安装编译完的可执行文件等
make install完成后，进到我们的ramdiskfs目录，可以看到根目录下linuxrc可执行文件，依次查看bin/ sbin/ usr/bin usr/sbin可以看到很多可执行命令。ls -l查看，可以看到所有可执行文件都是链接到bin/busybox上的。
（3）制作ramdisk根文件系统镜像、
安装genext2fs工具
# apt-get install genext2fs
cd到要制作的ramdiskfs的上一级目录
# genext2fs -b 4096 -d ramdsikfs ramdisk (1)
# gzip –v9 ./ramdisk (2)
（1）将ramdiskfs目录文件打包成ramdisk镜像。-b是大小4096代表4M，-d为需要打包的目录。最后ramdisk为生成的镜像文件名。注意这里打包的大小，需要小于之前内核中配置的Default RAM disk size，否则会出现kernel panic内核恐慌。
（2）使用gzip工具压缩ramdisk镜像，压缩完成后在当前目录下生成ramdisk.gz文件，不一定非要gzip压缩，也可以使用lzma格式等。lzma相对gz可以压缩的更小，但是内核启动时解压的时间也会变成，毕竟鱼和熊掌不可兼得。
（4）配置启动参数加载ramdisk
方法一：配置内核启动参数command line
内核启动参数command line，可以有几种方式传递，一个通过uboot的bootargs传递，还有就是在内核中写死。
（1）内核中配置
# make menuconfig
Boot options --->
() Default kernel command string
配置为console=ttyS0,115200 root=/dev/ram0 rw init=/linuxrc initrd=0x42000000 0x400000
最终在.config文件中体现为：COMFIG_CMDLINE=console=ttyS0,115200 root=/dev/ram0 rw init=/linuxrc initrd=0x42000000 0x400000
（2）uboot中配置bootargs
uboot下执行如下命令：
# setenv bootargs 'console=ttyS0,115200 root=/dev/ram0 rw init=/linuxrc initrd=0x42000000,0x400000'
# saveenv
console=ttyS0，不同平台可能不一样，可能有ttyAMA、ttySAC等，根据具体情况写。
root=/dev/ram0表示根目录挂载点为/dev/ram0块设备。init=/linuxrc表示init进程（1号进程）可执行文件为根目录下的linuxrc文件，在安装busybox时我们已经看到了根目录下的linuxrc文件。
initrd参数格式为：地址 长度，这里我的设备ram地址为0x40000000起始，随便挑了个地址加载，只要是在内核ddr物理地址空间内。长度这里只要比ramdisk.gz压缩包大小大就可以了。
方法二：bootm加载ramdisk.gz
uboot在执行bootm命令加载uImage时，会对uImage 64字节数据头进行解析，进行校验。bootm加载uImage打印如下：
## Booting kernel from Legacy Image at 40008000 ...
Image Name: Linux-4.14.111
Image Type: ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
Data Size: 5855072 Bytes = 5.6 MiB
Load Address: 40008000
Entry Point: 40008000
Verifying Checksum ... OK
其实当bootm命令跟两个地址参数时，第二个地址就是加载ramdisk的地址。
和加载uIamge时一样，bootm记载ramdisk时，也需要判断ramdisk.gz的 64字节数据头。所以用这种方法向内核传递ramdisk时，ramdisk.gz需要通过mkimage命令给ramdisk.gz加上64字节头。
命令如下：
mkimage -A arm -O linux -C gzip -T ramdisk -d ramdisk.gz ramdisk_1.gz
-A 架构类型 arm
-O 系统类型 linux
-C 压缩类型 gzip
-T 类型 ramdisk
执行完成后生成ramdisk_1.gz压缩包。
bootm加载ramdisk.gz打印如下：
## Loading init Ramdisk from Legacy Image at 42000000 ...
Image Name:
Image Type: ARM Linux RAMDisk Image (gzip compressed)
Data Size: 2168875 Bytes = 2.1 MiB
Load Address: 00000000
Entry Point: 00000000
Verifying Checksum ... OK
（5）测试ramdisk.gz
这里我使用上述第二种方式bootm传递，uboot设置环境变量
bootargs=console=ttyS0,115200 root=/dev/ram0 rw init=/linuxrc
tftp 0x40008000 uImage;tftp 0x41000000 ramdisk_1.gz;tftp 0x42000000 demo.dtb;
最终启动效果如下
Processing /etc/profile... Done
/ #
/ #
注意看一下内核找ramdisk的打印：
[ 2.907900] RAMDISK: gzip image found at block 0
[ 2.979402] EXT4-fs (ram0): mounting ext2 file system using the ext4 subsystem
[ 2.987180] EXT4-fs warning (device ram0): ext4_update_dynamic_rev:795: updating to rev 1 because of new feature flag, running e2fsck is recommended
[ 3.000863] EXT4-fs (ram0): mounted filesystem without journal. Opts: (null)
[ 3.008109] VFS: Mounted root (ext2 filesystem) on device 1:0.
至此，一个最简单的ramdisk文件系统制作完成。有空细讲一下具体进一步的/etc下配置，如何设置用户密码，磁盘挂载等。