欢迎进入IT技术社区论坛，与200万技术人员互动交流 >>进入 嵌入式产品已经渗透到人们生活的方方面面，特别是在数字信息技术和网络技术高速发展的今天，手持信息产品正拓展着一片越来越大的市场，PDA、手机、掌上电脑、信息家电等各式手持产品已拥有了庞大的用户群。手持信息产品所运用的最关键的核心技术就是嵌入式操作系统。人们对嵌入式产品的需求也不再仅仅是功能单一的电子词典类产品，嵌入式操作系统逐步成为嵌入式产品的核心。而其中，Linux以其开源的内核和免费的应用程序、能够自由地移植和开发的优势，更迎合嵌入式市场。嵌入式Linux的开发大致可分为三个层次：引导装载内核、构造文件系统和图形用户界面。作为操作系统重要组成部分的文件系统，决定了操作系统本身的信息和用户的数据在存储设备上的组织形式。对嵌入式文件系统的研究、设计和开发也逐渐成为嵌入式系 统研究领域的一个方向。
嵌入式Linux 文件系统 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Linux中，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Linux是一个多任务、多用户的操作系统，因此它里面的文件还都被赋予了一定的权限，权限决定谁能读、写或执行一个文件，以及这个文件的类型和如何执行。例如下面的文件列表：-rw-r-r– 1 root root 1756 Sep 9 2005 inittab 其表示：这个名为inittab的文件是普通文件，所有者有读写的权限，所在组和其他人都只有读的权限，它的连接数为1，所有者及 文件所属的组都是root，文件中字节数为1756，文件创建日期是2005年9月9日。我们可以通过对文件属性的设置，来满足文件在不同用户组、不同用户操作下的不同状态。 由于嵌入式设备的一些特殊性，使得嵌入式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：
- 文件系统面对的存储介质特殊； 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； 需要文件系统具有跨操作平台的安全性； 文件系统要能满足整个系统的实时性要求。
嵌入式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。日志型的嵌入式文件系统已成为嵌入式文件系统的主流。1999年。AxisCommunications AB发布了JFFS(JournalingFlash File System)的 第一个版本。这是一个专门为嵌入式系统的Flash设备而设计的文件系统，同时它也是一个日志型的文件系统。JFFS2是JFFS的第二 个版本，于2001年发布，并得到了Red Hat的支持，成为Red Hat嵌入式操作系统eCos的文件系统。Flash存储容量的有限性决定了J FFS是一个小尺寸的文件系统。因而在文件系统的内部设计上采用了许多简化处理。同时，它们结合了Flash设备的读写特性和嵌入式文件系统的防断电特性，使得JFFS成为适合于嵌入式系统上针对Flash设备的文件系统的理想选择。
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: 文件系统体系结构 构建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。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，
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