第七章 linux内核配置与文件系统制作

第七章 linux内核配置与文件系统制作
Linux内核的版本号
2.6.24 其中，2是主版本号，6是次版本号，24是修订版本号。 如果次版本号是偶数，说明是稳定版本。 如果次版本号是奇数，则是开发版本。 我们一般使用稳定版本。
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Linux操作系统的发展
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Linux内核的配置(6/6)
Makefile Linux内核源码的每个目录下都有一个Makefile，由 该Makefile对源代码的编译、链接等操作进行控制。 编译完成后，每个源代码目录下都会生成一个名叫 built-in.o的文件。这个文件由源代码目录下的所以源文 件编译后的目标文件链接而成；而不同的built-in.o 又被上层目录中的Makefile链接成更大的builtin.o，直 到最后链接成为一个内核vmlinux.o。
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例:在内核配置中添加对USB输入设备的支持 1.Make menuconfig 进入配置菜单 2.添加Input core support
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具体的每个内核配置选项的含义需要逐个研究 网络上下载视频学习 这里不再赘述
只读文件系统，可以放在ROM空间，也可以 在系统的RAM中
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CRAMFS文件系统


CRAMFS中的数据已被压缩，属于只读性文件系 统，不能在闪存中修改。用户想获取数据时， CRAMFS先把数据送到RAM中，用户从RAM中 读取。一般CRAMFS的上层为RAMFS文件系统 ，经修改过的文件都保存在RAM中。 RAMFS和CRAMFS结合的缺陷在于，一旦出现 掉电等特殊情况，保存在RAMFS中的修改数据将 全部丢失。
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基于图形界面的menuconfig 配置菜单
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Linux内核的配置(3/6)
Kconfig •在进行make menuconfig时，目录的生成依赖于Kconfig文件。 •一般来说，每个源代码目录下都有一个Kconfig文件。 config DM9000 tristate "DM9000 support" depends on ARM || BLACKFIN || MIPS select CRC32 select MII ---help--Support for DM9000 chipset. To compile this driver as a module, choose M here. The module will be called dm9000.
Linux 之父：李纳斯· 托沃兹 (Linus Torvalds)
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Linux基本体系结构
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7.1 Linux简介 7.2 Linux内核配置 7.3 根文件系统
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为什么重新编译内核
linux作为一个自由软件，在广大爱好者的支持下， 内核版本不断更新。新的内核增加了许多新的特性。 如果用户想要使用这些新特性，或想根据自己的系 统度身定制一个更高效，更稳定的内核，就需要重新编 译内核。
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为什么要重新定制自己的内核?
一般主要有下面四个考虑： (1)尺寸小 自己定制编译的内核具有更少的代码,运行会更快 (2)节省内存 由于内核部分永远占用物理内存,定制内核可使系统 拥有更多的物理内存 (3) 减少漏洞 不需要的功能编译进入内核可能会增加被系统攻 击者利用的漏洞 (4) 动态加载模块 根据需要动态地加载或者卸载模块,可以节省系统内存
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内核:是一个操作系统的核心。 它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、 文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。 Linux 内核由5个主要的子系统组成： 进程调度（SCHED） 内存管理（MM） 虚拟文件系统（VFS） 网络接口（NET） 进程间通信（IPC）
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目录与分区

任何一个分区都必须挂载到某个目录上。 目录是逻辑上的区分。分区是物理上的区分。 磁盘Linux分区都必须挂载到目录树中的某个具体的目录上才能进行读写操作。 根目录是所有Linux的文件和目录所在的地方，需要挂载上一个磁盘分区。 根本目的：把不同资料，分别放入不同分区中管理
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进程调度： 控制着进程对CPU的访问。Linux 使用比较简单 的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。 内存管理： 内存管理允许多个进程安全地共享主内存区域。 Linux 的内存管理支持虚拟内存，即在计算机中运行的 程序，其代码、数据和堆栈的总量可以超过实际内存的 大小，操作系统只将当前使用的程序块保存在内存中， 其余的程序块则保留在磁盘上。必要时，操作系统负责在 磁盘与内存之间交换程序块。
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Ramdisk 文件系统

Ramdisk是通过将RAM 用作设备来创建和挂装文 件系统的一种机制，它通常用于无盘系统（当然 包括微型嵌入式设备，它只包含作为永久存储媒 质的闪存芯片）。
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RomFS文件系统

uClinux系统多采用Romfs文件系统，Romfs是 一种相对简单、占用空间较少的文件系统。
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7.1 Linux简介 7.2 Linux内核配置 7.3 根文件系统
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1.根文件系统的结构



根文件系统是Linux内核启动后第一个挂载的文件 系统。 在根文件系统中存放着内核镜像、各种系统配置 文件以及一些其他的重要文件（例如设备文件、 命令程序等）。 为了保证通用性，根文件系统的目录结构需要遵 守FHS（文件系统层次标准）标准（Filesystem Hierarchy Standard)。FHS标准定义了根文件系 统中每个目录名称及其作用的规则规范。
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Linux内核的配置(2/6)
三种配置方式 ●make config 基于文本对话的配置方式，比较细致，但是浪 费时间。对专业的内核开发人员比较合适。 ●make xconfig 基于图形界面的配置方式。非常直观，但是需 要特殊的软件支持，一般不推荐。 ●make menuconfig 推荐的内核配置方式，采用目录的方式，直观， 容易使用。
第七章 linux内核配置与文件系统制作 1.4 内核编译模式
要增加对某部分功能的支持，比如:网络之类，可 以把相应部分编译到内核中（build-in），也可以把该 部分编译成模块（module），动态调用。 如果编译到内核中:
优点:
在内核启动时就可以自动支持相应部分的功能， 这样的优点是方便、速度快，机器一启动，你就可以 使用这部分功能了；
首先内核支持Romfs文件系统比支持ext2文件系统 需要更少的代码； 其次romfs文件系统相对简单，在建立文件系统超 级块（Superblock）需要更少的存储空间。 Romfs是只读的文件系统，禁止写操作，因此系统 同时需要虚拟盘（RAMDISK）支持临时文件和数 据文件的存储。

缺点:
会使内核变得庞大起来，不管你是否需要这部 分功能，它都会存在; 建议经常使用的部分直接编译到内核中，比如网卡。
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Linux内核的配置(1/6)
.config文件 这是对linux编译时所依赖的文件。我们在配置内核 时所做的任何修改，最终都会在这个文件中体现出来。 它是Makefile对内核进行处理的重要依据。 一般来说，内核提供了芯片公司demo板的.config文 件，可找一个近似的进行修改。
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Linux对文件系统的要求：



要求文件系统在频繁的文件操作（例如，新建，删除，截断 ）下能够保持较高的读写性能，要求低碎片化。 Linux下的日志文件系统（XFS,ReiserFS,Ext3等）能保持数 据的完整性，但消耗过多系统资源,的弱点使之不能成为嵌 入式系统中的主流应用。并且这些都是专门为硬盘这类的存 储设备优化，对于flash这类的存储介质并不适用。 因为现有的嵌入式文件系统的碎片化的问题，大部分的嵌入 式设备只给用户提供了只读文件系统，给用户带来不便。 嵌入式文件系统的载体是以Flash为主的存储介质，所以为 了延长Flash的使用寿命，应该尽量减少对Flash的写入操作 。 文件系统采用Direct I/O的话，使I/O效率明显降低，增加了 写入次数；但采用延时写的话，虽然能够降低碎片问题，如 果加入日志系统的话，有不能保证数据的安全性。这是一个 矛盾。
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2.嵌入式linux系统中常用的文件系统

基于FLASH的
Romfs Cramfs Jffs/jffs2 Yaffs 基于RAM的 Ramdisk Tmpfs
来自百度文库


用户可以根据可靠性、健壮性和／或增强的功能 的需求来选择文件系统的类型。
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Linux内核的配置(5/6)
Kconfig对Makefile的影响： ……………………………………………………………….. obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9000.o ……………………………… CONFIG_DM9000是tristate类型，有三个可能取值： y：编译进内核 m：编译成模块 n：不进行编译 若是bool类型，则只有两种可能，y或者n。
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7.1 Linux简介 7.2 Linux内核配置 7.3 根文件系统
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Linux介绍
桌面版本： 面向PC用户的桌面发行版本，常见的如 redhat、fedora、debian、Ubuntu、SUSE、红旗等 。 Linux内核 内核是所有linux系统的中心软件组件。嵌入式领域 所说的linux，一般是指linux内核。移植也是指的是 移植linux内核到目标平台。
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Linux内核移植——交叉编译
关于交叉编译 由于我们的目标平台是ARM，而在x86平台上进行 开发，故必须进行交叉编译。 修改内核的顶层Makefile： ………………………………………………….. ARCH ?= arm CROSS_COMPILE ?= arm-linux…………………………………………………… 表示我们的目标平台是ARM构架的，而使用的交 叉编译器的前缀是arm-linux
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Linux内核的配置(4/6)
Kconfig对.config文件的影响： …………………………………………… CONFIG_DM9000=y …………………………………………… make menuconfig 对 内 核 配 置 所 做 的 修 改 最 终 反 映 在.config文件中。 如上所示，在.config文件中 CONFIG_DM9000=y被定义为y。
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虚拟文件系统: 它可以隐藏各种硬件的具体细节，为所有设备提供 统一的接口，VFS 还支持多达数十种不同的文件系统， 这也是Linux 较有特色的一部分。 网络接口： 提供对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。 网络接口可分为网络协议和网络设备驱动程序两部分。 网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议; 网络设备驱动程序负责与硬件设备进行通信; 进程间通信： 它的作用是支持进程间各种通信机制。