第10 嵌入式Linux 的文件系统

嵌入式linux操作系统原理与应用

嵌入式Linux操作系统是一种针对嵌入式设备设计和优化的Linux操作系统。

它在嵌入式系统中发挥着关键作用，为嵌入式设备提供了丰富的功能和灵活性。

以下是嵌入式Linux操作系统的原理和应用方面的概述：嵌入式Linux操作系统原理：内核：嵌入式Linux操作系统的核心是Linux内核，它提供了操作系统的基本功能，包括处理器管理、内存管理、设备驱动程序、文件系统和网络协议栈等。

裁剪：为了适应嵌入式设备的资源限制，嵌入式Linux操作系统通常经过裁剪和优化，只选择必要的功能和驱动程序，以减小内存占用和存储空间，并提高性能和响应速度。

交叉编译：由于嵌入式设备通常具有不同的硬件架构和处理器，所以嵌入式Linux操作系统需要通过交叉编译来生成适用于目标设备的可执行文件和库。

设备驱动：嵌入式Linux操作系统需要适配各种硬件设备，因此需要编写和集成相应的设备驱动程序，以使操作系统能够正确地与硬件进行通信和交互。

嵌入式Linux操作系统应用：嵌入式设备：嵌入式Linux操作系统广泛应用于各种嵌入式设备，如智能手机、平板电脑、家用电器、工业控制系统、车载设备等。

物联网（IoT）：随着物联网的快速发展，嵌入式Linux操作系统被广泛应用于连接的嵌入式设备，用于数据采集、通信、远程控制和智能化管理。

嵌入式开发板：嵌入式Linux操作系统在开发板上提供了丰富的开发环境和工具链，用于嵌入式软件开发和调试。

自定义嵌入式系统：开发者可以基于嵌入式Linux操作系统构建自定义的嵌入式系统，根据特定需求进行定制和开发，实现各种功能和应用。

嵌入式Linux操作系统的原理和应用非常广泛，它为嵌入式设备提供了灵活性、可定制性和强大的功能支持，使得开发者能够构建高度定制化和功能丰富的嵌入式系统。

浅谈嵌入式Linux

浅谈嵌入式Linux作者：薛兆光饶勇来源：《科技探索》2013年第10期摘要：伴随着 21 世纪的到来，计算机进入一个新的充满机遇的阶段。

随着嵌入式应用领域得到蓬勃、快速的扩展，它对嵌入式操作系统也提出了更严格的要求，Linux 操作系统由于其源代码开放、成本低、应用程序丰富等优点而受到广泛的关注。

关键词：Linux 嵌入式可定制性优点近年来，嵌入式Linux得到了飞速的发展。

嵌入式Linux的开发和研究是操作系统领域中的一个热点，目前己经开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux。

在嵌入式应用的领域里，从因特网设备到专用的控制系统，Linux操作系统的前景都很光明。

由于Linux功能强大、可靠、灵活而且具有伸缩性，再加上它支持大量的微处理器体系结构、硬件设备、图形支持和通信协议，这些都使得它作为许多方案和产品的软件平台越来越流行。

Linux操作系统是UNIX操作系统的一种克隆系统，它诞生于1991年的10月5日。

这是第一次正式向外公布的时间，以后借助于Internet网络，并通过全世界各地计算机爱好者的共同努力，已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长一、嵌入式Linux的可定制性嵌入式系统的多样化特征，使得对嵌入式Linux必须具备一定的定制能力，使其能够满足特定嵌入式系统的要求。

作为嵌入式操作系统的基本属性，可裁剪性是嵌入式操作系统应具备的、能够根据应用需求或硬件平台的变化，动态配置系统功能的能力。

因此，嵌入式Linux本身提供的剪裁配置能力的高低，是衡量这种嵌入式操作系统是否具有广泛应用前景的重要指标。

一般来说，嵌入式系统的定制分为源代码级定制和目标代码级的定制。

源码级的定制不会给系统带来任何系统开销，但是它不能动态的定制，每次定制都需要重新生成系统。

目标码级的定制可以动态配置，但它会带来一定的系统开销。

嵌入式Linux的可定制性有以下几种：⑴可配置性指在生成系统时，用户可以根据自己硬件平台的具体情况，对操作系统功能进行选择。

(东南大学集成电路课程)嵌入式Linux体系结构

– 支持内核虚拟机（KVM）
• 允许在宿主 Linux 内核的用户空间中运行其他客户操作系统。
国家ASIC系统工程技术研究中心
嵌入式Linux的特点

标准Linux的特点 – 规范性和可移植性
• 支持POSIX（ Portable Operating System Interface ）标准 • GNU工具的支持：GCC、GDB、GNU make、GNU ld

国家ASIC系统工程技术研究中心
嵌入式Linux系统结构：Bootloader

在嵌入式Linux系统中，需要由BootLoader设置的参数有： – 内核参数，如页面大小、根设备 – 内存映射情况 – 命令行参数 – initrd映像参数
• 起始地址，大小
– Ramdisk参数
• 解压后的大小国家ASIC系统工程技术研究中心
嵌入式Linux的特点

标准Linux的特点（2） – 支持多种处理器体系结构
• X86、ARM、MIPS、M68K、PowerPC、SH、 SPARC… • 支持MMU和non-MMU的处理器 • 支持32位和64位的处理器
– 支持多处理器（SMP）
• 支持32个CPU并行工作
– 支持多种总线接口和外部设备
国家ASIC系统工程技术研究中心
嵌入式Linux系统结构：Kernel

内核：实际上仅仅是一个资源管理器。不管被管理的资源是进程、内存还是硬件设备，内核负责管理并裁定多个竞争用户对资源的访问（既包括内核空间也包括用户空间）。内核构成 – 体系结构层 – 设备驱动 – 内存管理 – 进程管理 – 虚拟文件系统 – 网络协议 – 系统调用接口

Linux操作系统支持常用的文件系统有哪些？

Linux操作系统⽀持常⽤的⽂件系统有哪些？⼤家常常可能因为⼯作或学习的需要，要使⽤个操作系统（⽐如Windows和Linux）。

⼤家对Windwos⽀持的⽂件系统可能⽐较熟悉，⽽对Linux操作系统所⽀持的⽂件系统也许⽐较陌⽣。

常需要把Windows中的⽂件拷贝到Linux系统下使⽤，这就需要了解Linux操作系统所⽀持的⽂件系统。

下⾯简单说明了Linux操作系统所⽀持的⼏个⼤家常⽤的⽂件系统的主要的⼤家关⼼的特点，⽐如，单个⽂件⼤⼩的限制和该⽂件系统所⽀持的最⼤容量。

1、Linux操作系统使⽤虚拟⽂件系统（VFS）向上和⽤户进程⽂件访问系统调⽤接⼝，向下和具体不同⽂件系统的实现接⼝。

VFS屏蔽了具体⽂件的实现细节，向上提供统⼀的操作接⼝。

通过VFS可以实现任意的⽂件系统，这些⽂件系统通过⽂件访问系统调⽤都可以访问。

所以Linux系统核⼼可以⽀持⼗多种⽂件系统类型，⽐如Btrfs、JFS、 ReiserFS、ext、ext2、ext3、ext4、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等。

下⾯说明其⽀持的⼏个重要的⽂件系统2、ext专门为Linux设计的，为linux核⼼所做的第⼀个⽂件系统。

单个⽂件最⼤限制：未知；该⽂件系统最⼤⽀持2GB的容量。

3、ext2由Rémy Card设计，⽤以代替ext，是LINUX内核所⽤的⽂件系统。

单个⽂件最⼤限制2TB；该⽂件系统最⼤⽀持32TB的容量。

4、ext3⼀个⽇志⽂件系统。

单个⽂件最⼤限制16TB，该⽂件系统最⼤⽀持32TB的容量。

5、ext4Theodore Tso领导的开发团队实现,Linux系统下的⽇志⽂件系统。

单个⽂件最⼤限制16TB，该⽂件系统最⼤⽀持1EB 的容量。

6、JFS2⼀种字节级⽇志⽂件系统,该⽂件系统主要是为满⾜服务器的⾼吞吐量和可靠性需求⽽设计、开发的。

嵌入式Linux中常见的文件系统及特点

嵌⼊式Linux中常见的⽂件系统及特点1、Linux可⽀持的⽂件系统有多种，但是这么多种的⽂件系统都是基于Linux内核所提供的⽂件系统VFS的接⼝API。

因此对于Linux内核级别实现的⽂件系统只有VFS虚拟⽂件系统；其余实现的⽂件系统都是调⽤VFS⽂件系统的API更上⼀层实现的；2、Linux⽂件系统的组成结构： 1、⽤户层：⽤户层向外提供Linux内核所⽀持⽂件系统的VFS的API接⼝内核层：内核实现了所说的各种⽂件系统驱动层：驱动层是块设备的驱动程序硬件层：硬件层是不同⽂件系统⽀持的存储器；3、Linux启动时的⽂件系统：硬件上电启动，各项硬件初始化后，第⼀个启动的⽂件系统时RootFS根⽂件系统，如果说根⽂件系统没有起来，系统出现异常、将重启；4、常⽤的⽂件系统运⾏、存储设备有： DRAM、SDRAM以及ROM其中常使⽤flash;5、根据不同的存储介质，常见的⽂件系统有：基于Flash（Nor、Nand）的⽂件系统有： jffs2:可读写，数据压缩、⽀持哈希表的⽂件系统，掉电保护；缺点：不适合使⽤在⼤容量的Nand Flash中，内存使⽤量太⼤极⼤降低数据操作速度； yaffs：读写速度快，占⽤内存⼩，实现内存访问异常处理；混合的垃圾回收算法；特别适合嵌⼊式设备使⽤；跨平台、⾃带Nand 芯⽚驱动 cramfs：只读的⽂件系统，执⾏速度快，内容⽆法扩充；⽂件系统健壮； romfs：简单紧凑、只读、不⽀持动态擦写；较多使⽤在uclinux系统上；基于RAM存储介质的⽂件系统： ramdisk：将⼀部分固定⼤⼩的内存当做分区使⽤，不能真正算的上实际的⽂件系统，更像是⼀种机制，将实际的⽂件系统加载到内存中；将⼀些经常被访问的⽽⼜不会更改的⽂件放⼊到内存中，达到提⾼系统效率的⽬的；同时还负责将内核镜像与⽂件系统⼀块加载到内存中； ramfs/tmpfs ：基于内存的⽂件系统，⼯作于虚拟⽂件系统层，可以创建多个⽂件系统，可以指定每个⽂件系统最⼤使⽤内存；这种⽂件系统将所有的⽂件都放在RAM中，既可以提⾼读写速度，也可以避免对flash⼤量的读写操作；⽂件系统不可以格式化，占⽤内存⼤⼩可以指定；⽹络⽂件系统： NFS：是⼀种基于⽹络共享技术，可以在不同平台、不同机器、不同操作系统上实现⽂件共享、⽂件传输；在嵌⼊式Linux系统初始开发阶段可以⾮常⽅便⽂件传输、⽂件修改；地址异常进⼊模式描述0x0000,0000复位管理模式电平复位0x0000,0004未定义指令异常未定义模式遇到不能处理的指令，⽆法识别的指令0x0000,000c 软件中断管理模式异常发⽣时CPU处理的步骤：R13(sp),R15(PC)1、保存当前执⾏位置：LR寄存器(R14)2、保存当前执⾏状态：CPSR3、寻找中断⼊⼝，中断向量表:PC寄存器找向量地址4、执⾏中断处理完成：5、中断返回，继续执⾏：R14 <exception_mode> = return linkSPSR<exception_mode>=CPSRCPSR[4:0] =exception mode number;/* 处理器⼯作模式控制位 */CPSR[5]=0; /* 使⽤ARM指令集 */If<exception_mode> == reset or FIQ thenCPSR[6]= 1;/* 屏蔽快速中断FIQ */CPSR[7]=1; /* 屏蔽外部中断IRQ */PC=exception vector address;复位异常中断处理程序的主要功能：1、设置异常中断向量表：2、初始化数据栈和寄存器：3、初始化存储系统MMU:4、初始化关键IO设备：5、使能中断：6、处理器切换到合适的模式：7、初始化C变量跳转到应⽤程序执⾏：R14<SVC> = 设置相应的值；SPSR<SVC> = 设置相应的值；CPSR[4:0]=0b10011;/* 进⼊特权模式 */CPSR[5]=0; /* 使⽤ARM指令集 */CPSR[6] =1; /* 禁⽌相关关闭FIQ */CPSR[7] =1; /* 禁⽌IRQ */If high vectors configured thenPC=0xffff,0000;ElsePC= 0x0000,0000;其余的异常以此类推；异常的优先级：1、Reset: 优先级1（最⾼）2、Data abort:23、FIQ:34、IRQ:45、Prefetch abort:56、SWI或者undefined instruction:6(最低)，软件中断异常或者未定义指令异常ARM硬件接⼝：1、程序的链接地址和程序地址：ld程序链接地址程序链接地址：是程序运⾏的起始地址；程序地址：是程序保存在硬盘中的地址；2、呵呵呵。

嵌入式Linux下NAND flash上根文件系统的构建

ＣｈｎｉｎｅｇＪａ
（ｃｏｌｆｍｐｔｒｃｎｅＴｃｎｌｙＡｈｉｎｅｓｙｏｃｎｅａｄｅｈｏｇ，ａｎｎ２２０，ｈｎ）ＳｈｏｏＣｏｕｅｉｃ＆ｅｈｏｇ，ｎｕＵｉｒｉｆｉｃｎｃｎｌｙＳｅｏｖｔＳｅＴｏＨｕｉ３０１Ｃｉａａ
近些年嵌入式系统的发展非常快。随着硬件技术的进步，越ＮＮｌｓｅｉｅＤｉｅｓ一ＡＤＦａｈＤｖｃｒｖｒ对ＮＮｌｓＡＤＦａｈ的支持＜ＳＣｅｃｓｐｒｔ￥＞ＭＤｖｉｅｕｐｏ／来越多的嵌入式设备使用Ｌｎｘ为操作系统，可以实现功能更ｉｕ作（＞ｍｐｌｏｋｅｃｆｒａＦｌｈ（ＯＦ＊ＳｉｅＢｌｃＤｖｉｅｏＮｎｄａｓＢＮＳ）强的应用。ｉｕＬｎｘ的内核在启动过程中会安装文件系统，不可或是＜ＳＣｅｃｏ￥Ｃ２１￣）＞Ｍｄｖｉｅｎ３４０ＳｎＫ缺的重要组成部分。本文以三星的ＡＭ４０Ｒ９１Ｓ为例，２采用了Ｌｎｘｉｕ２６２．．４版本说明了如何在ＮＮｌｓ存储器上构建文件系统。ＡＤｆａｈ［］ＵｅＭＤＦｏＭｓＴｒｍＳＣ嵌入式Ｌｎｘ文件系统ｉｕ及（）配置文件系统二＜＞Ｋｒｅｕｏｏｎｅｅｓｏｕｐｒ（ｌｏｓｐｏｔ￥ｅｎｌａｔｍｕｔｒｖｒｉｎ４ｓｐｏｔａｓｕｐｒｓ文件系统

嵌入式linux系统开发标准教程

嵌入式linux系统开发标准教程嵌入式Linux系统开发是一门非常重要的技术，它在嵌入式设备、物联网和智能家居等领域中得到广泛应用。

本文将介绍嵌入式Linux系统开发的标准教程，帮助读者了解该技术的基本原理和常用的开发工具。

一、嵌入式Linux系统开发的基本原理嵌入式Linux系统开发是指将Linux操作系统移植到嵌入式设备中，并针对特定的应用领域进行定制开发。

它与传统的桌面Linux系统有很大的区别，主要体现在以下几个方面：1. 硬件平台的选择：嵌入式设备通常采用ARM架构或者其他低功耗的处理器架构，而不是传统的x86架构。

因此，在进行嵌入式Linux系统开发时，需要根据具体的处理器架构进行相应的移植和优化。

2. 精简的内核：由于嵌入式设备的资源有限，为了提高系统性能和节省资源，嵌入式Linux系统通常会精简内核。

这需要对Linux内核的源代码进行裁剪和优化，以去除不必要的模块和功能，并保留对应用需求的必要功能。

3. 定制化的驱动程序和应用程序：嵌入式设备通常需要与各种外设进行交互，因此需要编写相应的驱动程序。

此外，根据具体的应用需求，还需要定制相关的应用程序和用户界面。

二、嵌入式Linux系统开发的工具嵌入式Linux系统开发需要使用一些常用的工具，下面是一些常用的工具和其功能的介绍：1. 交叉编译工具链：由于嵌入式设备和开发主机的处理器架构不同，无法直接在开发主机上编译和运行目标代码。

因此，需要使用交叉编译工具链，在开发主机上生成适用于目标设备的可执行文件。

2. 调试工具：在嵌入式Linux系统开发过程中，调试是非常重要的一环。

常用的调试工具包括GDB（GNU调试器）和strace（系统调用跟踪工具），它们可以帮助开发人员追踪程序的执行过程和定位错误。

3. 文件系统工具：嵌入式设备的存储资源有限，需要使用文件系统来组织和管理存储的数据。

常用的文件系统工具包括mkfs（创建文件系统）、mount（挂载文件系统）以及文件传输工具（如scp和rsync）等。

嵌入式期末复习题总结必过

C）
16. 如何从当前系统中卸载 U 盘（ A ）
A. umount B. dismount C. mount -u D. 从/etc/fstab 中删除这个文件系统项
17. 经过汇编后，生成的目标文件的后缀名为（ C ） A．c B .s C .o D .exe
18. 对代码文件 code.c 编译，生成可调式代码的命令是（ A ）
可读性和可移植性，以下哪一步骤属于 stage2 的内容：（ D ）
A . 为加载 Boot Loader 的 stage2 准备 RAM 空间
B . 设置好堆栈
C . 硬件设备初始化
D . 将 kernel 映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 空间中。
39. 经过汇编后，生成的目标文件的后缀名为（ C ）
26. 在 Linux 系统中运行下面程序，最多可产生多少个进程（不含 main）
( C ).
main()
{
fork();
fork(); fork();
}
A. 3
B. 5
C.7
D. 9
27. 下列哪个命令以文本菜单方式界面配置内核选项: ( A ) A Make menuconfig B make xconfig C make config D make mrproper
A．.c B .s C .o D .exe
40. 在 Linux 内核配置过程中，下面哪项命令采用的是基于图形窗口模式的配置界面 ( C ) A、make config B、make menuconfig C、make xconfig D、make oldconfig
－5－
41. GCC 的正确编译流程为 ( A )

嵌入式Linux文件系统研究与应用

李桂香常替杰
４１０）２０２（南工学院计算机科学系湖南衡阳湖
【摘要】文件系统设计是嵌入式系统设计的重要组成部分，一个合适的文件系统解决方案可以极大地提高系统的性能并充分利用系统资源Ｒ处理器￥Ｃ２１嵌入式ＬｎｘＬＨＭ３４Ｏ和ｉｕ平台上实现ＣＡＭＦＲＳ作为根文件系统，ＦＳ作为用户数据分区的方案，并说明了此方案的实现步骤。据此ＹＡＦ建立的文件系统在嵌入式系统中运行良好，对嵌入式操作系统的开发与使用具有参考意义。
在嵌入式系统中，件系统的类型和文件的存储文介质密切相关。通常，入式系统外围存储器使用嵌ＦＡＨ存储器，ＬＳ针对ＦＡＳ存储器的文件系统类型ＬＨ
有ＣＲＡＭＦ、ＲＳＯＭＦ、ＪＦ／ＦＳ和ＹＡＦＳＳＦＳＪＦ２Ｆ／
ｓｓｅ ’ ｅｆｒｎｅａｄｆｌｌｌｅｓｓｅ ’ ｅｏｒｅ．ＩｈｓｐｇｒａｓｌｔｎｔａｙｔｍＳｐｒｏｍａｃｎｕｌｕｉｉｙｔｍＳｒｓｕｃｓｎｔｉａｅ，ｏｕｉｈｔｙｔｚｏＣＲＡＭＦｓｒｏｉｙｔｍｎＳａｏｔｌｓｓｅａｄＹＡＦＦｆｅＳａｓｒａａｐｒｉｏｒｒｐｓｄａｃｒｉｇｔｈｈｒｃｅｉｔｆｔｅＮＡＮＤｓｕｅ ’ＳｄｔａｔｉｎａｅｐｏｏｅｃｏｄｎＯｔｅｃａａｔｒｓｉｏｈｔｃＦＬＡＳｄｖｃｓｉｈｌｔｏｍｆ￥３４ａｄＨｅｉｅｎｔｅｐａｆｒｏＣ２１ｎ０

嵌入式Linux文件系统剪裁方法研究

２Ｖ实现机制
２１文件系统的初始化．
在操作系统启动并进行初始化的过程中，系统调用ｆｅｉ— ｌｓｓｅ＿ｅｕ（例程进行文件系统初始化，ｙｔｍｓｔｐ）它根据系统的配置参数调用各实际文件系统的初始化例程——ｉｉｓａｓｎＬｆｍｅｆｎ
摘要从三个方面（始化、载及内部实现）绍了ＶＦ初装介Ｓ的实现机制，出嵌入式Ｌｎｘ文件系统的剪裁方法，提ｉｕ并
嵌入式Ｌｎｘ操作系统，裁ｉｕ，剪
ＲｅｅｒｈｎＴａｌｒｎｓａｃｏｉｏｉｇＥｍｂｄｄＬｉｘＦｉｅＳｓｅｅｄｅｎｕｌｙｔｍＪＡＮＧｈｎｍａＤＵＡＮｎ￣ＩＣｕ－ｏＹｉｇＨＵＡＮＧｕ－ｉＣｈｎｍｅ
给出一个ＥＴＸ２文件系统精简实例。关键词
（ｏｌｇｆＭａｈａｄＣｏＣｌｅｏｔｎｍｐｕｅ，ａｂｉｒａｎｖｒｉＨａｂｎ１０５０，ｎ）ｅｔｒＨｒｎＮｏｍｌＵｉｅｓｔｙ，ｒｉ５０Ｃｈｉａ１（ｌｅｅｏｏｔｒＨａｂｎＩｓｉｕｅｏｃｎｌｇＨａｂｎ１００，ｎ）ＣｏｌｇｆＳｆｗａｅ，ｒｉｎｔｔｔｆＴｅｈｏｏｙ，ｒｉ５０１Ｃｈｉａ
图１文件系统的初始化执行过程
就是以这样的结构得以支持多达几十种文件系统。
Ｌｎｘ的文件系统是一个结构清晰的文件系统。在用户ｉｕ进程对文件系统提出操作请求后，虚拟文件系统将内存的数据结构与具体的文件系统的数据结构关联起来，同时将调用具体的文件系统的操作函数，动设备的输人／出操作，启输实现设备上文件的读取、回、写查找、改、更更新等操作。当然，由虚拟文件系统提供的内存节点缓冲区、内存目录项缓冲区、数据块缓冲区提供了内存中操作节点、目录、数据块的手段，实现文件系统尽量在内存中处理文件，减少读取外设的操作次数。在操作完成之后，件系统在适当的时机将调用虚拟文

构建嵌入式Linux的根文件系统

目录ｈｍ，ｏｔｎ，ｒｔｏｅｐ，ｍｔｏ均是可选的，如果ｏ
该根文件系统要支持多用户，还需要￣／ｏＩｈｍｅ目Ｉ
录。由于我们使用ｄｖ，所以不用手动建立ｄｖｅｆｓｅ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ目录下的设备文件。
４ｂｓｂｘｕｙｏ
Ｋｅｒｓｒｏｌｙｔｍ；ｂｓｂｘｅｅｄｄｓｓｅｙｗｏｄ：ｏｔｅｓｓｉｆｅｕｙｏ；ｍｂｄｅｙｔｍ；ｓｒｔｌｃｉｅｐｆｉ
１引言
一
其中，ｔｐ目录需要设置ｓｃｙ位，＃ｈｏｍｔｋｉｃｍｄ
２嵌入式实验平台简介
本实验环境是采用宿主机加目标板的模式，宿
主机是Ｐ，其操作系统是ｄｂｎ目标板是广州Ｃｅｉ。ａ
４１ｂｓｂｘ介．ｕｙｏ简
斯道信息技术有限公司￥Ｃ４０３２１普及板Ｉ，系统采Ｉ用嵌人式Ｌｎｘ。。１１内核，ｂｏｌｄｒ是韩国ｉｕ２６１。ｏｔａｅｏ
维普资讯
・
５Ｏ・
实验科学与技术
２００８年２月
构建嵌入式Ｌｎｘ的根文件系统ｉｕ
张方樱
（广州大学实验中心。广州５００１０６）
摘要：根文件系统是构建一个嵌入式Ｌｎｘ系统的重要组成部分，文章介绍了用ｂｓｂｘ构建嵌入式Ｌｎｘ的根文件系统方ｉｕｕｙｏｉｕ法，包括ｂｓｂｘ的配置和安装，以及在嵌入式Ｌｎｘ环境下，构建文件系统所必需的其他一些脚本文件的编写方法。通过ｕｙｏｉｕ该种方法组建文件系统非常简单而且配置也很灵活。

嵌入式Linux操作系统简介

LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等
存储设备上的组织方法。Linux能支持多种目前许多的文件系统，如EXT2、EXT3、FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB 等。

LINUX应用系统：标准的Linux系统都有一整套
称为应用程序的程序集，包括文本编辑器、编程语言、 X Window、办公套件、Internet工具、数据库等。
6.1.4 Linux的内核版本

Linux内核采用双树结构。一棵树是稳定树，主要用于发行；另一棵树是非稳定树或开发树，用于产品开发、改进。源代码版本序号的形式为x.yy.zz，其中x为主版本号，代表较大改动；yy为次版本号，表示功能性的改动；zz为末版本号，表示BUG的改动。其中 x介于0到9之间，yy和zz则介于0到99之间。对于稳定树来说，yy是偶数；对于开发树来说， yy是比相应稳定树大1的奇数。例2.4.20-8为稳定内核版本。
主要内容

Linux概述
Linux文件系统嵌入式Linux操作系统概述

嵌入式Linux开发流程
嵌入式Linux应用程序开发流程
6.1 Linux概述
6.1.1 什么是Linux？
Linux最初是专门为基于Intel处理器的个人计算机而设计的。 Linux 的前身指的是由 Linus Torvald维护开发的开放源代码的类Unix操作系统的内核。目前大多数人用它来表示以 Linux 内核为基础的整个操作系统。从这种意义讲，Linux指的是源码开放，包含内核和系统工具、完整的开发环境和应用的类Unix操作系统。同时，Linux遵循GNU (GNU’s Not Unix) 的通用公共许可证 GPL (General Public License)，是自由软件家族中的一员。

简述linux的文件系统结构

简述linux的文件系统结构
Linux的文件系统结构是一个层次结构，从根目录（/）开始，每个目录都可以包含文件和子目录。

下面是主要目录的简要说明：
·/bin - 包含系统中最基本的命令（例如cp、ls、mv、rm等）。

·/boot - 包含用于启动系统的文件，如内核、引导装载程序等。

·/dev - 包含设备文件，如磁盘、键盘、鼠标等硬件设备。

·/etc - 包含系统的配置文件。

·/home - 包含所有用户的主目录。

·/lib - 包含与系统运行有关的库文件，如动态链接库。

·/media - 包含可插入媒体（如CD-ROM、DVD、USB驱动器等）的挂载点。

·/mnt - 包含临时挂载的文件系统。

·/opt - 用于安装附加软件包。

·/proc - 动态映射到正在运行的进程，系统信息等。

·/root - 管理员的主目录。

·/sbin - 包含系统管理员使用的系统命令和实用程序。

·/tmp - 用于存储临时文件。

·/usr - 包含用户安装的应用程序和文件。

·/var - 用于存储程序数据和日志文件。

嵌入式linux课程大纲

嵌入式linux课程大纲第一章：引言嵌入式系统概述嵌入式Linux的优势和特点学习目标和课程安排第二章：Linux基础知识2.1 Linux操作系统简介- Linux的起源和发展- Linux的基本组成和特点- 嵌入式Linux的应用领域2.2 Linux内核与设备驱动- Linux内核的基本结构和模块- 设备驱动的基本概念和分类- 设备驱动的开发与调试2.3 Linux系统编程- Linux系统调用和API- 进程管理和线程库- 文件操作和IO控制第三章：嵌入式系统硬件基础3.1 嵌入式系统硬件结构- CPU和内存- 总线和外设- 接口和通信3.2 嵌入式系统开发板介绍- 嵌入式开发板的分类和选择- 开发板的基本组成和功能- 开发板与嵌入式Linux的配合使用3.3 嵌入式系统调试技术- 调试工具和方法- 嵌入式系统的调试流程- 常见问题和解决方法第四章：嵌入式Linux系统构建4.1 嵌入式Linux系统概述- 嵌入式Linux系统的构成和特点- 嵌入式Linux系统的架构和分层4.2 嵌入式Linux系统的交叉编译- 交叉编译环境的搭建- 编译器和工具链的选择- 交叉编译的基本过程和注意事项4.3 嵌入式Linux的文件系统- 文件系统的基本概念和分类- 常用嵌入式Linux文件系统的介绍 - 文件系统的制作和定制第五章：嵌入式应用开发5.1 嵌入式应用程序设计- 嵌入式应用程序的特点和需求- 嵌入式应用程序的开发流程- 常用的开发工具和集成环境5.2 嵌入式网络应用开发- 嵌入式网络编程模型- 嵌入式网络应用的开发步骤- 嵌入式网络应用实例分析5.3 嵌入式图形界面开发- 嵌入式图形界面的概述- 嵌入式图形界面的开发工具和库- 基于Qt的嵌入式图形界面开发第六章：嵌入式Linux系统优化与安全6.1 嵌入式系统性能优化- 嵌入式系统性能优化的重要性- 嵌入式系统性能优化的方法和工具 - 常见性能问题的分析和解决6.2 嵌入式系统安全设计- 嵌入式系统安全性的重要性- 嵌入式系统的安全设计原则- 嵌入式系统的安全加固措施第七章：实践项目7.1 项目需求分析- 了解项目背景和需求- 提取关键功能和要求7.2 系统设计与实施- 系统架构设计- 软硬件选择和配置- 功能模块设计和编码7.3 系统测试与优化- 系统功能测试- 性能测试和优化- 安全测试和漏洞修复第八章：总结与展望课程学习总结嵌入式Linux行业发展前景进一步学习和研究的建议本大纲旨在全面介绍嵌入式Linux的基础知识和开发技术，帮助学习者快速入门并掌握嵌入式Linux系统的开发和应用。

选择

1. 以下哪一项不属于嵌入式操作系统（）A．VxWorks B. WinCE C. BSD D. uClinux2. 以下关于嵌入式系统说法正确的是（）A．以开发为中心 B 对实时，成本，功耗要求严格C．软硬件协同 D 软件可剪裁3. 以下关于嵌入式系统说法正确的是（）A．嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统B．对高性能要求严格C．软硬件缺乏协同D．不要求实时性4. 对响应时间有严格要求的嵌入式系统是（）A.嵌入式实时系统B.嵌入式多线程系统C.嵌入式多内核系统D.嵌入式轮转询问系统5. 以下哪一项属于嵌入式系统不具备的特点（）A.采用专用处理器B. 跨平台可移植C.软硬件协同一体化D.小型化与有限资源6. 嵌入式系统硬件的核心是（）A.存储器B.嵌入式微处理器C.嵌入式微控制器D.BSP7. 嵌入式系统的软件部分不包括()A．DSP B.嵌入式操作系统 C.设备驱动程序D.应用程序8. 对性能要求高的嵌入式系统是（）A.嵌入式实时系统B.嵌入式多线程系统C.嵌入式多内核系统D.嵌入式轮转询问系统9. 嵌入式应用软件的开发阶段不包括（）A．交叉编译和链接 B.开发环境的建立C．联机调试 D.应用程序模块加载10. 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都保存在（）A．存储器芯片 B.磁盘 C.cache D.CDROM1. 以下哪一项不属于嵌入式处理器的特点（）A.对实时多任务支持能力强B.功耗低C.处理器结构不易扩展D.存储保护能力强2. 以下哪一项不属于嵌入式处理器（）A.PowerPCB.pentiumC.ARMD.MIPS3. 在指令系统的各种寻址方式中，获取操作数最快的方式是（）A.直接寻址B. 立即寻址C. 寄存器寻址D. 间接寻址4. ARM微处理器的寄存器在Thumb状态与ARM状态下相同的是（）A.R8-R12B.R15和CPSRC.R13-R14D.R0-R75. ARM 指令系统采用（）指令A.单地址B.双地址C.三地址D.四地址6. ARM3级流水线下取第一条指令前程序计数器为PC，则取第三条指令为（）A PC+3B PC+6C PC+8D PC+127. 以下哪一项不属于ARM内核的功能模块（）A.支持16位压缩指令集ThumbB.支持片上DebugC.媒体功能扩展SIMDD.嵌入式ICE，支持片上断点和调试8. ARM寄存器组中除了以下哪组寄存器以外所有处理器模式下都可以访问（）A.SPSRB.R0-R7C.CPSRD.R8-R91. 下面选项中哪个不是Linux系统的主要部分（）A.内核B.ShellC.文件系统D.Bash2. 以下关于Linux系统描述错误的是（）A.支持动态加载内核模块B.内核区分线程和其他进程C.内核可以抢占D.支持对称多处理机制3. 以下内核开发特点描述错误的是（）A.内核编程时不能访问C库B.必须使用GNU CC.内核有一个较大的定长堆栈D.很难使用浮点数4. touch命令的作用是（）A.新建文件B.新建目录C.查看文件类型D.文件移动或文件重命名5. 下面的命令中哪个不是显示文件内容的命令()A.catB.lessC.moreD.file6. 删除文件命令rm 与（）选项配合使用可以完整的删除整个目录，无需事先删除目录中的内容。

Linux的文件系统类型概述

想要安装Linux的新手在分区这个环节可能会碰到这样的问题，明明硬盘还有好多G的剩余空间，却提示你因为空间不够而无法继续安装Linux。

这完全是因为你的电脑由于先前安装了Windows而全部使用了FAT或者是NTFS的文件系统类型。

而Linux使用的是ext的文件系统类型，因为你的硬盘没有给ext文件系统划分任何空间，所以它自然会提示你空间不够。

Linux的文件系统类型概述Linux的默认文件系统类型为ext3，Linux的文件系统是从Unix的发展而来的。

Unix文件系统的设计在当时有许多创新，其设计思想对于后来的许多操作系统都有着极为深远的影响。

这也是Unix对计算机技术的主要贡献之一。

Linux没有盘符这个概念，它就是一个树型的目录结构。

一棵大树从根部开始长可以长出许多枝条，枝条上可以再长枝条或者是叶子。

在这里，枝条就好比文件夹，叶子就是文件。

由于三级扩展文件系统类型(ext3)是一种高性能的文件系统类型，所以Linux不像Windows，几乎不需要用一段时间就进行碎片整理的工作，因为ext3很好地减少了磁盘碎片化。

作了以上基础的介绍后，大家可以了解到，一个好的文件系统对于管理好我们存储在电脑里的文件以及信息是多么的重要。

文件系统不只有一种，Linux与Windows使用的是两种工作原理不同的文件系统类型所以互不兼容，但只要你合理地对硬盘进行分区，Linux完全可以与Windows共存于一台电脑。

下面的内容是详细的对Linux的文件系统进行介绍，有兴趣的可以继续往下看。

Linux的文件系统目前Linux系统都提供了几个标准的文件系统，如根文件系统，/usr文件系统等。

值得一提的是，这些文件系统可以放在一个分区上，也可以放在多个分区上。

最好的例子就是，许多网站常常将/home独立放在一个分区，遇到系统崩溃时，用户的信息不会丢失。

下面就分别介绍这几个文件系统的功能及其主要目录。

1、根文件系统(/)根文件系统含有引导和运行Linux系统必需的文件。

嵌入式Linux名词解析

目录Shell (2)脚本Script (2)目标程序 (3)交叉编译 (5)进程线程和任务 (7)工具链 (7)文件系统 (8)什么是ioctl (8)根文件系统 (10)分散加载 (12)文件系统 (13)Busybox (13)驱动程序和内核的关系 (14)文件描述符 (14)struct file (17)struct inode (19)Shell文字操作系统与外部最主要的接口就叫做shell。

shell是操作系统最外面的一层。

shell管理你与操作系统之间的交互:等待你输入，向操作系统解释你的输入，并且处理各种各样的操作系统的输出结果。

GNU/Linux由于GNU/Linux这个词太长，下面如果没有特别指明，“Linux”就是指“GNU/Linux”。

BashBash（Bourne Again Shell）是目前大多数Linux（Red Hat，Slackware等）系统默认使用的Shell，它由Brian Fox和Chet Ramey共同完成，内部命令一共有40 个，它是Bourne Shell 的扩展，与Bourne Shell完全向后兼容，并且在Bourne Shell的基础上增加了很多特性。

Bash 是GNU计划的一部分，用来替代Bourne Shell。

Linux 下使用Shell 非常简单，打开终端就可以到Shell的提示符了，登录系统之后，系统将执行个称为Shell的程序，正是Shell进程提供了命令提示符。

作为Linux 默认的Bash，对于普通用户“$”作为Shell提示符，而对于根用户（root）用“#”作提示符。

如图3.2。

脚本Script动态程序一般有两种实现方式，一是二进制方式，一是脚本方式。

二进制方式是先将我们编写的程序进行编译，变成机器可识别的指令代码（如.exe文件），然后再执行。

这种编译好的程序我们只能执行、使用，却看不到他的程序内容。

脚本简单地说就是一条条的文字命令，这些文字命令是我们可以看到的（如可以用记事本打开查看、编辑），脚本程序在执行时，是由系统的一个解释器，将其一条条的翻译成机器可识别的指令，并按程序顺序执行。

嵌入式Linux操作系统的性能优化研究

嵌入式Linux操作系统的性能优化研究第一章引言作为一种具有高度可定制性和开放性的操作系统，Linux已经成为了嵌入式系统的不二选择。

随着嵌入式系统的不断发展，Linux操作系统也在不断完善和改进。

然而，随着嵌入式应用场景越来越多样化和复杂化，系统性能优化变得尤为重要。

本文将探讨嵌入式Linux操作系统的性能优化研究，包括内存管理、文件系统优化、网络协议栈优化等方面的内容。

第二章内存管理优化在嵌入式系统中，内存管理对于系统稳定性和性能表现至关重要。

一些基本的内存管理优化包括：1.优化内存分配算法。

在分配内存时使用较为高效的算法，能够优化性能。

例如，选用slab内存分配器来进行高速内存分配。

2.减少内存碎片。

内存碎片会浪费宝贵的内存资源，而且会影响数据访问效率。

因此，可以使用一些内存整理和回收算法来减少内存碎片。

例如，在长时间运行后进行一次内存整理操作。

3.优化内存缓存。

在嵌入式系统中，内存缓存对系统性能的影响非常大。

因此，在选择和配置内存缓存时需要慎重考虑。

一些常用的内存缓存优化技术包括“预取机制”、“缓冲机制”等等。

第三章文件系统优化文件系统是操作系统中最常用的资源管理工具之一。

随着嵌入式应用场景的增加，如何优化文件系统已经变成了一个很重要的问题。

一些常见的文件系统优化技术包括：1.选择合适的文件系统。

Linux操作系统中，有许多种文件系统可以选择。

每种文件系统都有其独特的优势和不足。

因此，在选择文件系统时，需要考虑应用场景和性能要求，选择最合适的文件系统。

2.减少磁盘I/O操作。

磁盘I/O操作会耗费大量的时间和资源。

因此，在进行文件读取和写入时，需要尽可能地减少I/O操作的次数。

例如，在进行多个小文件的读写时，可以使用“批量读写”技术，减少I/O操作的次数。

3.使用缓存机制。

在读取和写入文件时，可以使用缓存机制。

缓存机制可以减少磁盘I/O操作的次数，提高系统性能。

例如，可以使用文件系统缓存机制，将常用的文件读取到缓存中，减少I/O 操作的次数。