LV05-03-根文件系统-01-根文件系统简介

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本文主要是根文件系统简介的相关笔记。若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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一、根文件系统简介

根文件系统一般也叫做 rootfs，那么什么叫根文件系统？看到“文件系统”这四个字，我的第一反应就是 FATFS、 FAT、 EXT4、YAFFS 和 NTFS 等这样的文件系统。但是在这里所说的根文件系统却不是那些。

Linux 中的根文件系统更像是一个文件夹或者叫做目录，在这个目录里面会有很多的子目录。根目录下和子目录中会有很多的文
件，这些文件是 Linux 运行所必须的，比如库、常用的软件和命令、设备文件、配置文件等等。

对于根文件系统专业的解释，百度百科上是这么说的：根文件系统首先是内核启动时所 mount（挂载）的第一个文件系统，内核代码映像文件保存在根文件系统中，而系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些基本的初始化脚本和服务等加载到内存中去运行。

百度百科上说内核代码镜像文件保存在根文件系统中，但是我们嵌入式 Linux 并没有将内核代码镜像保存在根文件系统中，而是保存到了其他地方。比如 NAND Flash 的指定存储地址、EMMC 专用分区中。根文件系统是 Linux 内核启动以后挂载(mount)的第一个文件系统，然后从根文件系统中读取初始化脚本，比如 rcS， inittab 等。根文件系统和 Linux 内核是分开的，单独的 Linux 内核是没法正常工作的，必须要搭配根文件系统。如果不提供根文件系统， Linux 内核在启动的时候就会提示内核崩溃（Kernel panic）的提示。

根文件系统是其他文件系统的根，没有这个“根”，其他的文件系统或者软件就无法工作。比如我们常用的 ls、 mv、 ifconfig 等命令其实就是一个个小软件，只是这些软件没有图形界面，而且需要输入命令来运行。这些小软件就保存在根文件系统中，这些小软件是怎么来的呢？后边的笔记就是构建自己的根文件系统的过程，这个根文件系统是满足 Linux 运行的最小根文件系统，后续我们可以根据自己的实际工作需求不断的去填充这个最小根文件系统，最终使其成为一个相对完善的根文件系统。

根文件系统的作用？

（1）根文件系统提供了根目录/，这样才实现了我们的文件访问

（2）shell脚本是在根文件系统上实现的，提供了我们所需的linux命令，例如ls cd pwd等

根文件系统的实质

（1）根文件系统是一种特殊的文件系统

（2）根文件系统属于用户进程，和内核无关

（3）根文件系统具有一定的格式

二、根文件系统里有什么？

我们进入ubuntu的根目录，这其实也就是ubuntu的根文件系统了：

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会发现里边有大量的子目录，子目录中还会有相应的子目录，这里我们只关心我们可能会用到的几个。

1. /bin 目录

bin 文件就是可执行文件。所以此目录下存放着系统需要的可执行文件，一般都是一些命令，比如 ls、 mv 等命令。此目录下的命令所有的用户都可以使用 ，我们可以打开这个目录看一下：

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2. /dev 目录

dev 是 device 的缩写，所以此目录下的文件都是和设备有关的，此目录下的文件都是设备文件（设备节点）。在 Linux 下一切皆文件，即使是硬件设备，也是以文件的形式存在的，比如 /dev/ttymxc0（I.MX6ULL 根目录会有此文件）就表示 I.MX6ULL 的串口 0，我们要想通过串口 0 发送或者接收数据就要操作文件 /dev/ttymxc0 ，通过对文件/dev/ttymxc0 的读写操作来实现串口 0 的数据收发。

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3. /etc 目录

这个目录下存放着各种配置文件，我们可以进入ubuntu的这个目录中看一下，会发现里面的配置文件非常多。但是在嵌入式 Linux 下此目录会很简洁。

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4. /lib 目录

lib 是 library 的简称，也就是库的意思，因此此目录下存放着 Linux 所必须的库文件。这些库文件是共享库，命令和用户编写的应用程序要使用这些库文件。

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5.  /mnt 目录

临时挂载目录，一般是空目录，可以在此目录下创建空的子目录，比如/mnt/sd、 /mnt/usb，这样就可以将 SD 卡或者 U 盘挂载到 /mnt/sd 或者 /mnt/usb 目录中。

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6. /proc 目录

此目录一般是空的，当 Linux 系统启动以后会将此目录作为 proc 文件系统的挂载点， proc是个虚拟文件系统，没有实际的存储设备。 proc 里面的文件都是临时存在的，一般用来存储系统运行信息文件。

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7. /usr 目录

要注意， usr 不是 user 的缩写，而是 Unix Software Resource 的缩写，也就是 Unix 操作系统软件资源目录。既然是软件资源目录，因此/usr 目录下也存放着很多软件，一般系统安装完成以后此目录占用的空间最多。

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8.  /var 目录

此目录存放一些可以改变的数据。

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9.  /sbin 目录

此目录页用户存放一些可执行文件，但是此目录下的文件或者说命令只有管理员才能使用，主要是用户系统管理。

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10. /sys 目录

系统启动以后此目录作为 sysfs 文件系统的挂载点， sysfs 是一个类似于 proc 文件系统的特殊文件系统， sysfs 也是基于 ram 的文件系统，也就是说它也没有实际的存储设备。此目录是系统设备管理的重要目录，此目录通过一定的组织结构向用户提供详细的内核数据结构信息。

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11.  /opt

可选的文件、软件存放区，由用户选择将哪些文件或软件放到此目录中。

三、制作工具？

根文件系统里面就是一堆的可执行文件和其他文件组成的？难道我们得一个一个的从网上去下载这些文件？显然这是不现实的！那么有没有人或者组织专门干这个事呢？他们负责“收集”这些文件，然后将其打包，像我们这样的开发者可以直接拿来用。

答案当然是有的，也会有多种工具来帮助我们构建根文件系统，例如 busybox 、Buildroot 、Yocto 等，其中我们常用的就是前两个，最后的 Yocto 的编译是比较复杂的，一般见得多的还是 busybox。

但是其实busybox 构建的根文件系统不齐全，很多东西需要我们自行添加，比如 lib 库文件。在我们后面的驱动开发中很多第三方软件也需要我们自己去移植，这些第三方软件有很多又依赖其他的库文件，导致移植过程非常的繁琐。busybox 仅仅只是帮我们构建好了一些常用的命令和文件，像 lib 库、 /etc 目录下的一些文件都需要我们自己手动创建，busybox 构建的根文件系统默认没有用户名和密码设置。在后续的学习，我们还要自己去移植一些第三方软件和库，比如 alsa、 iperf、 mplayer 等等。

buildroot 就会好很多，它比 busybox 更上一层楼， buildroot 不仅集成了 busybox，而且还集成了各种常见的第三方库和软件，我们需要什么就选择什么， buildroot 极大的方便了嵌入式 Linux 开发人员构建实用的根文件系统。

从 busybox 开始一步一步的构建根文件系统适合学习、了解根文件系统的组成，但是不适合做产品（主要是自己构建的话会有很多不完善、没有注意到的细节）。 buildroot 会帮我们处理好各种细节，根文件系统也会更加的合理、有效。因此在做产品的时候推荐使用 buildroot 来构建自己的根文件系统，当然了，类似 buildroot 的软件还有很多，比如 yocto。