重慶有什么好的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)_嵌入式Linux文件系統(tǒng)的構(gòu)建

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重慶有什么好的嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)_嵌入式Linux文件系統(tǒng)的構(gòu)建,   

嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面，特別是在數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，手持信息產(chǎn)品正拓展著一片越來(lái)越大的市場(chǎng)，PDA、手機(jī)、掌上電腦、信息家電等各式手持產(chǎn)品已擁有了龐大的用戶群。手持信息產(chǎn)品所運(yùn)用的最關(guān)鍵的核心技術(shù)就是嵌入式操作系統(tǒng)。人們對(duì)嵌入式產(chǎn)品的需求也不再僅僅是功能單一的電子詞典類產(chǎn)品，嵌入式操作系統(tǒng)逐步成為嵌入式產(chǎn)品的核心。而其中，Linux以其開(kāi)源的內(nèi)核和免費(fèi)的應(yīng)用程序、能夠自由地移植和開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，更迎合嵌入式市場(chǎng)。嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)大致可分為三個(gè)層次：引導(dǎo)裝載內(nèi)核、構(gòu)造文件系統(tǒng)和圖形用戶界面。作為操作系統(tǒng)重要組成部分的文件系統(tǒng)，決定了操作系統(tǒng)本身的信息和用戶的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)設(shè)備上的組織形式。對(duì)嵌入式文件系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)也逐漸成為嵌入式系 統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個(gè)方向。

嵌入式Linux 文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)是指在一個(gè)物理設(shè)備上的任何文件組織和目錄，它構(gòu)成了Linux系統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，Linux程序、庫(kù)、系統(tǒng)文件和用戶 文件都駐留其中，因此，它是系統(tǒng)中龐大復(fù)雜且又是最為基本和重要的資源。值得提出的是，Linux系統(tǒng)中的文件不僅包括普通的 文件和目錄，每個(gè)和設(shè)備相關(guān)的實(shí)際實(shí)體也都被映射為一個(gè)文件，例如磁盤、打印機(jī)、終端等等。這樣的設(shè)備文件又稱為特殊文件 。所以，Linux下的文件是操作系統(tǒng)服務(wù)和設(shè)備的簡(jiǎn)單而又統(tǒng)一的接口，從某種意義上可以說(shuō)，Linux里的一切事物都是文件。

在Linux中，文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是基于樹狀的，根在頂部，各個(gè)目錄和文件從樹根向下分支。目錄樹的最頂端被稱為根目錄（/）。在后面介紹的所構(gòu)造文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（圖1）即顯示了樹狀的文件系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)由一些目錄和許多文件組成，例如，圖中的/bi n目錄包含二進(jìn)制文件的可執(zhí)行程序，/sbin目錄用于存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的二進(jìn)制文件，/etc目錄包含絕大部分的Linux系統(tǒng)配置文件 ，/lib目錄存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)使用的共享庫(kù)，/dev目錄包含稱為設(shè)備文件的特殊文件，/proc目錄實(shí)際上是一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)，/tmp目錄用于存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)生成的臨時(shí)文件，/home目錄是用戶起始目錄的基礎(chǔ)目錄，/var目錄保存要隨時(shí)改變大小的文件，/usr目錄及其子目錄對(duì)Linux系統(tǒng)的操作非常重要，它保存著系統(tǒng)上的一些最重要的程序以及包含你安裝的大型軟件包。

由于Linux是一個(gè)多任務(wù)、多用戶的操作系統(tǒng)，因此它里面的文件還都被賦予了一定的權(quán)限，權(quán)限決定誰(shuí)能讀、寫或執(zhí)行一個(gè)文件，以及這個(gè)文件的類型和如何執(zhí)行。例如下面的文件列表：

-rw-r-r-- 1 root root 1756 Sep 9 2005 inittab

其表示：這個(gè)名為inittab的文件是普通文件，所有者有讀寫的權(quán)限，所在組和其他人都只有讀的權(quán)限，它的連接數(shù)為1，所有者及 文件所屬的組都是root，文件中字節(jié)數(shù)為1756，文件創(chuàng)建日期是2005年9月9日。我們可以通過(guò)對(duì)文件屬性的設(shè)置，來(lái)滿足文件在不同用戶組、不同用戶操作下的不同狀態(tài)。

由于嵌入式設(shè)備的一些特殊性，使得嵌入式文件系統(tǒng)除了滿足一般文件系統(tǒng)的基本要求外，還有一些自身的特性：

文件系統(tǒng)面對(duì)的存儲(chǔ)介質(zhì)特殊;

文件系統(tǒng)有快速恢復(fù)的特殊要求;

物理文件系統(tǒng)的多樣性和動(dòng)態(tài)可裝配性;

需要文件系統(tǒng)具有跨操作平臺(tái)的安全性;

文件系統(tǒng)要能滿足整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。

嵌入式文件系統(tǒng)有安全性和均衡負(fù)載這樣的要求，而日志型文件系統(tǒng)可以很好地解決安全性的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的發(fā)展。日志型的嵌入式文件系統(tǒng)已成為嵌入式文件系統(tǒng)的主流。1999年。Axis

Communications AB發(fā)布了JFFS（JournalingFlash File System）的 第一個(gè)版本。這是一個(gè)專門為嵌入式系統(tǒng)的Flash設(shè)備而設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)，同時(shí)它也是一個(gè)日志型的文件系統(tǒng)。JFFS2是JFFS的第二 個(gè)版本，于2001年發(fā)布，并得到了Red Hat的支持，成為Red Hat嵌入式操作系統(tǒng)eCos的文件系統(tǒng)。Flash存儲(chǔ)容量的有限性決定了J FFS是一個(gè)小尺寸的文件系統(tǒng)。因而在文件系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)計(jì)上采用了許多簡(jiǎn)化處理。同時(shí)，它們結(jié)合了Flash設(shè)備的讀寫特性和嵌入式文件系統(tǒng)的防斷電特性，使得JFFS成為適合于嵌入式系統(tǒng)上針對(duì)Flash設(shè)備的文件系統(tǒng)的理想選擇。

嵌入式Linux 文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

● 實(shí)驗(yàn)主機(jī)和目標(biāo)平臺(tái)的連接

實(shí)驗(yàn)主機(jī)和目標(biāo)平臺(tái)的連接有兩種方法。一種是以太網(wǎng)連接，這種連接方式可以進(jìn)行內(nèi)核文件、根文件系統(tǒng)映像文件的下載。另一 種是串口連接，這樣的連接方式可以供調(diào)試之用。對(duì)于以太網(wǎng)連接，作者使用一根普通網(wǎng)線，將實(shí)驗(yàn)主機(jī)和目標(biāo)平臺(tái)都連接在Hub 上。這樣做既簡(jiǎn)單，也不妨礙實(shí)驗(yàn)主機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊。對(duì)于串口連接，用一根串口線連接目標(biāo)平臺(tái)的Ful Function UART（FFUA RT）串口和實(shí)驗(yàn)主機(jī)的串口。主要是在調(diào)試階段使用這種連接方式，在目標(biāo)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)輸入還未被驅(qū)動(dòng)的情況下。用實(shí)驗(yàn)主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸入控制目標(biāo)平臺(tái)，向目標(biāo)平臺(tái)發(fā)控制命令。

● 構(gòu)建文件系統(tǒng)

首先建立一個(gè)文件系統(tǒng)的工作空間。創(chuàng)建目錄/bome/work，我們所構(gòu)造的文件系統(tǒng)就在work這個(gè)目錄中。建立基本目錄，如：bin，dev，etc，lib，mnt，proc，sbin，tmp，usr，vat，tools具體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1（圖中所顯示的文件都是目錄文件）。其中，tools是便于開(kāi)發(fā)而創(chuàng)建的目錄。因?yàn)檎麄�(gè)系統(tǒng)要求盡量小，所以應(yīng)只包含一些必須的二進(jìn)制程序。而開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要用到的命令就放在 tools中，將PATH 包含tools即可。/etc目錄下只包含了一些啟動(dòng)過(guò)程的配置文件，/lib目錄下的modules于目錄包含了可動(dòng)態(tài)加載到核心的各種模塊。另外，目錄var下還應(yīng)創(chuàng)建兩個(gè)子目錄log和run，負(fù)責(zé)記錄系統(tǒng)的日志和運(yùn)行狀態(tài)。整個(gè)文件系統(tǒng)中除了tmp 和var目錄放在SDRAM內(nèi)以外，其他所有目錄都放在Flash中，因?yàn)閠rap和var中的內(nèi)容需要經(jīng)常寫入，所以放在可讀寫的RAM里。

  

插圖1: 構(gòu)建文件系統(tǒng)的樹狀結(jié)構(gòu)

當(dāng)在目標(biāo)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式Linux之后，為了很好地管理操作系統(tǒng)和用戶的數(shù)據(jù)文件，引入了文件系統(tǒng)。物理文件系統(tǒng)是JFFS2 ，考慮到擴(kuò)充物理文件系統(tǒng)的要求，保留了Linux的VFS層次�？紤]到存儲(chǔ)設(shè)備擴(kuò)充的要求，在Linux內(nèi)核中加入了對(duì)MTD設(shè)備的支持。根據(jù)上面的敘述，可給出整個(gè)文件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖2所示。[!--empirenews.page--]

  

插圖2: 文件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

構(gòu)建文件系統(tǒng)最基本的要求就是系統(tǒng)能夠在此基礎(chǔ)上啟動(dòng)運(yùn)行起來(lái)，所以，/sbin下的init程序必不可少。init程序是引導(dǎo)過(guò)程完成后內(nèi)核運(yùn)行的第一個(gè)程序，它能啟動(dòng)全部其他程序。只要init完成運(yùn)行全部必要的程序，系統(tǒng)就開(kāi)始建立并開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)程序開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，init讀取一個(gè)配置文件inittab，這個(gè)文件位于/etc下，它確定了init在啟動(dòng)和關(guān)機(jī)時(shí)的工作特性。在我們開(kāi)發(fā)的這個(gè)嵌入式系統(tǒng)中，所有的文件內(nèi)容只需保留與開(kāi)發(fā)要求有關(guān)的必須部分。

這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行單用戶模式啟動(dòng)：?jiǎn)��?dòng)后立即運(yùn)行rc.sysinit腳本，進(jìn)行系統(tǒng)初始化動(dòng)作。rc.sysinit腳本也進(jìn)行了精簡(jiǎn)，只保留了以讀寫的方式重新加載（mount）根文件系統(tǒng)的操作（內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)只以只讀的方式加載了根文件系統(tǒng)），具體rc.sysinit腳本中的內(nèi)容 如下：

# Remount the root filesystem read-write

# mount -n -o remount.rw / mount -o remount.rw -n/dev/mtdblock2/mount -a優(yōu)質(zhì)嵌入式簡(jiǎn)歷, 嵌入式電器能后裝嗎, 嵌入式與qt, 嵌入式音響瓦數(shù), 嵌入式軟件與通信, 吉博嵌入式馬桶視頻, 嵌入式殺毒u盤, 嵌入式培訓(xùn)學(xué)什么, 嵌入式和上位機(jī)區(qū)別, 嵌入式開(kāi)發(fā)占內(nèi)存嗎, 嵌入式大一職業(yè)規(guī)劃, keil5嵌入式, 鋁合金嵌入式地毯, 社會(huì)工作中的嵌入式, 嵌入式寄存器, 通信工程嵌入式考研, 嵌入式系統(tǒng)方向未來(lái), 嵌入式系統(tǒng)常見(jiàn)實(shí)例, 嵌入式音樂(lè)功放機(jī), 嵌入式計(jì)時(shí)器秒表,

為了開(kāi)發(fā)過(guò)程用戶與系統(tǒng)能進(jìn)行交互，啟動(dòng)了/bin/bash這個(gè)命令解釋器。用戶在鍵盤上輸入某些命令，bash將讀取輸入加以解析然后執(zhí)行該程序。/tools中的telnetd和/sbin中的pppd分別是遠(yuǎn)程登陸和串口通訊的后臺(tái)程序，加入它們也是為了方便開(kāi)發(fā)。

另外，為了盡量精簡(jiǎn)內(nèi)核，程序都以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件的方式編譯，即當(dāng)程序運(yùn)行到所需庫(kù)文件時(shí)才動(dòng)態(tài)加載。所以保證庫(kù)文件的完整性就顯得相當(dāng)重要。為確保運(yùn)行各種程序都能在/lib目錄中找到合適的庫(kù)文件，就干脆對(duì)/lib中的庫(kù)文件不作任何刪減，而完整的/lib目錄（含子目錄及全部庫(kù)文件）也不過(guò)2MB 大小。

● 配置文件系統(tǒng)用戶

這一步驟的實(shí)現(xiàn)，體現(xiàn)了該嵌入式操作系統(tǒng)的一大特色---安全性。為了防止系統(tǒng)中的文件被誤改或被惡意破壞，我們?cè)O(shè)置組和用戶，讓只有隸屬于特定組的特定用戶才能對(duì)特定的程序進(jìn)行合法操作。/etc目錄中沒(méi)有列入管理組的group文件和管理用戶的pass wd文件，所以在設(shè)置文件或目錄的所有權(quán)時(shí)，全部用id號(hào)來(lái)代替組名和用戶名。用chown命令來(lái)改變文件的所有權(quán)，如chown 0.0 i nittab（前一個(gè)“0”代表屬組，后一個(gè)“0”代表用戶），修改后的inittab文件的詳細(xì)信息為：-rw-r-r-- 1 0 0 237 Jul 26 l0：30 inittab

將系統(tǒng)中所有的文件和目錄按照其具體類型和要求，為其設(shè)定特定的組和用戶對(duì)它的所有權(quán)。例如,/etc中的module.conf配置文件的所有權(quán)是module組和module用戶。那么只有組和用戶同為module的程序（比如/lib/modules/中的程序）才有權(quán)查看module.c onf文件，其他非root用戶的程序都打不開(kāi)這個(gè)文件。這樣，除了root用戶,其他不具有操作權(quán)限的用戶就不可能對(duì)那些特殊文件， 如有關(guān)網(wǎng)絡(luò)、安全等重要信息進(jìn)行執(zhí)行和修改。而擁有root用戶權(quán)限的文件只有init和bash兩個(gè)。init用于完成系統(tǒng)的初始化過(guò)程，并不涉及對(duì)其他文件和程序的操作;bash是開(kāi)發(fā)過(guò)程中用戶與系統(tǒng)交互的需要，便于對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行修改，開(kāi)發(fā)完成后的實(shí)際系統(tǒng)并不需要bash，可刪除。這樣，各個(gè)文件和程序均在自己所屬的組和用戶中運(yùn)行，不會(huì)互相干擾。使得整個(gè)系統(tǒng)有條不紊，不會(huì)發(fā)生程序越權(quán)誤操作的現(xiàn)象。保證了操作系統(tǒng)本身的安全性，也讓試圖竊取或破壞數(shù)據(jù)的攻擊者無(wú)機(jī)可乘。

根據(jù)需要，在基本文件系統(tǒng)上添加應(yīng)用程序基本文件系統(tǒng)完成后，再根據(jù)開(kāi)發(fā)的實(shí)際要求，在上面再構(gòu)筑一些應(yīng)用和服務(wù)。例如，對(duì)于所需求的網(wǎng)絡(luò)功能，我們?cè)?bin 中加入netstat、ping，在/sbin中加入ifconfig、route、xinetd等網(wǎng)絡(luò)程序：為了將一些服務(wù)以模塊的方式加載，以緩解內(nèi)核的負(fù)擔(dān) ，我們?cè)?sbin中加入了insmod、lsmod、modprobe、depmod、rmmod等有關(guān)操作模塊的命令。還有，為了搭建開(kāi)發(fā)過(guò)程的交叉編譯的環(huán)境，需要用到串口通訊，所以在/sbin中加入pppd的命令，在/etc中加入PPP目錄及其配置文件等等。

到此，一個(gè)滿足系統(tǒng)需求的嵌入式Linux文件系統(tǒng)就基本構(gòu)造完成。為了系統(tǒng)能在特定的嵌入式硬件設(shè)備上運(yùn)行，系統(tǒng)中所有的二進(jìn)制文件都必須是經(jīng)過(guò)特定的嵌入式開(kāi)發(fā)編譯工具編譯，將編譯好的文件系統(tǒng)燒至嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)板中，調(diào)通串口，就可以進(jìn)行調(diào)試和進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)了。

嵌入式Linux 文件系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)

按照上一部份給出的文件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要在VFS層、物理文件系統(tǒng)層和MTD層。在Linux 2.4以后的版本中，JFFS2已經(jīng)作為一種標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)被支持，所以使得Linux的VFS支持JFFS2并不是一件難事，在源代碼中也不用做修改。下面給出在MTD層，Linux的源代碼做的一些修改。另外，敘述JFFS2物理文件系統(tǒng)映像文件的生成。

支持MTD設(shè)備

對(duì)MTD設(shè)備的支持要經(jīng)過(guò)配置內(nèi)核、編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和建立MTD設(shè)備這幾個(gè)步驟。

第一步，配置內(nèi)核參數(shù)，選中Memory Technology Devices（MTD）support，下面的子項(xiàng)中至少要選擇MTD partitioning support、Direct char device access to MTD devices和Caching block device access to MTD devices這三項(xiàng)。其他的有關(guān)NFTL，CFI的支持根據(jù)需要選取。

第二步，編寫針對(duì)目標(biāo)平臺(tái)Flash設(shè)備的MTD驅(qū)動(dòng)程序，主要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建MTD分區(qū)和刪除MTD分區(qū)的函數(shù)。創(chuàng)建分區(qū)的流程見(jiàn)圖3所示。刪除分區(qū)的函數(shù)比較簡(jiǎn)單，如果存在MTD分區(qū)，就調(diào)用del_mtd_partitions（struct mtd info*）刪除分區(qū)，并且刪除為MTD設(shè)備創(chuàng)建的映射表。

  

插圖3: 創(chuàng)建MTD分區(qū)

第三步，將修改過(guò)的MTD驅(qū)動(dòng)文件作為內(nèi)核文件的補(bǔ)丁，并給內(nèi)核文件打上這個(gè)補(bǔ)丁，最后，編譯生成內(nèi)核文件。

第四步，使用mknod命令建立MTD設(shè)備。

JFFS2映象文件的生成

首先，需要內(nèi)核支持JFFS2，因此在配置內(nèi)核參數(shù)時(shí)，選中File Systems下的Journaling Flash File System v2（JFFS2）support。假設(shè)從一個(gè)RAMDISK的文件系統(tǒng)中得到建立根文件系統(tǒng)所需的全部文件和系統(tǒng)所有的設(shè)備等信息。制作步驟如下：[!--empirenews.page--]

第一步，在開(kāi)發(fā)主機(jī)上將這個(gè)Ramdisk以loop的方式掛接到某個(gè)臨時(shí)目錄下。在這個(gè)目錄下就出現(xiàn)了一些文件系統(tǒng)的基本文件和信息，可以做增刪以達(dá)到定制的目的。

第二步，修改/etc/rc.d/rc.sysinit文件，使得文件系統(tǒng)在remount時(shí)不會(huì)出現(xiàn)只讀的情況。具體修改如下：

Mount -n -o remount.rw//加入這一行

Mount -n -t proc/proc rw//在這一行中加入-n

第三步，使用mkfs.jffs2生成JFFFS2的映像文件。具體的命令格式如下：

Mkfs.jffs2 -d<文件系統(tǒng)所在目錄>-o<映像文件名>

這時(shí)，就得到了一個(gè)JFFS2的映像文件，將它下載到目標(biāo)平臺(tái)。最后就是如何掛載它，使它成為一個(gè)根文件系統(tǒng)了。在調(diào)試階段和最終系統(tǒng)成型之后，掛載的方式有所不同，而具體的掛載方法在前面已敘述，這里不再重復(fù)說(shuō)明。

結(jié)語(yǔ)

我們構(gòu)造了一個(gè)嵌入式版本的Linux文件系統(tǒng)，它使得內(nèi)核在系統(tǒng)盡量精簡(jiǎn)的情況下能夠運(yùn)行起來(lái)，并滿足產(chǎn)品和系統(tǒng)各方面的要求。其中，為文件系統(tǒng)配置用戶和屬組以達(dá)到一定的安全性更是系統(tǒng)的一大特色。另外，在這個(gè)嵌入式文件系統(tǒng)中，引入了VFS的支持，雖然犧牲了一些空間，但是大大方便了今后各種物理文件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加載。Linux的文件系統(tǒng)事實(shí)上非常的龐大，構(gòu)造一個(gè)嵌入式的Linux文件系統(tǒng)是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程。如何讓文件系統(tǒng)在保證安全的前提下精簡(jiǎn)得更緊湊、運(yùn)行得更有效率，是需要深入探索的一個(gè)課題。