W5 實驗五 文件系統(tǒng)制作實驗.doc

實驗五 嵌入式文件系統(tǒng)的構建【實驗目的】1、了解嵌入式操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的類型和作用2、了解JFFS2文件系統(tǒng)的優(yōu)點及其在嵌入式系統(tǒng)中的作用3、掌握利用BusyBox軟件制作嵌入式文件系統(tǒng)的方法4、掌握嵌入式Linux文件系統(tǒng)的的掛載過程【實驗原理】1、Linux文件系統(tǒng)的類型（1）、EXT文件系統(tǒng)Ext2fs是Linux的標準文件系統(tǒng)，它已經取代了擴展文件系統(tǒng)（或 Extfs）。擴展文件系統(tǒng)Extfs支持的文件大小最大為2 GB，支持的最大文件名稱大小為255個字符，而且它不支持索引節(jié)點（包括數(shù)據(jù)修改時間標記）。Ext2fs取代Extfs具有一些優(yōu)點：l Ext2fs支持達4 TB的內存。l Ext2fs文件名稱最長可以到1012個字符。l 在創(chuàng)建文件系統(tǒng)時，管理員可以根據(jù)需要選擇存儲邏輯塊的大?。ㄍǔ４笮】蛇x擇 1024、2048和4096字節(jié)）。l Ext2fs可以實現(xiàn)快速符號鏈接（相當windows文件系統(tǒng)的快捷方式），不需為符號鏈接分配數(shù)據(jù)塊，并且可將目標名稱直接存儲在索引節(jié)點（inode）表中。這使文件系統(tǒng)的性能有所提高，特別在訪問速度上。 由于 Ext2fs文件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和健壯性，所以幾乎在所有基于Linux 的系統(tǒng)（包括臺式機、服務器和工作站,并且甚至一些嵌入式設備）上都使用Ext2fs文件系統(tǒng)。（2）、NFS文件系統(tǒng)NFS是一個RPC service ，它是由SUN公司開發(fā)，并于1984年推出。NFS文件系統(tǒng)能夠使文件實現(xiàn)共享，它的設計是為了在不同的系統(tǒng)之間使用，所以NFS文件系統(tǒng)的通信協(xié)議設計與作業(yè)系統(tǒng)無關。當使用者想使用遠端文件時只要用“mount”命令就可以把遠端文件系統(tǒng)掛載在自己的文件系統(tǒng)上，使遠端的文件在使用上和本地機器的文件沒有區(qū)別。NFS的具體配置可參考實驗一的網絡文件系統(tǒng)nfs的配置。（3）、JFFS2文件系統(tǒng)JFFS文件系統(tǒng)是瑞典Axis通信公司開發(fā)的一種基于Flash的日志文件系統(tǒng)，它在設計時充分考慮了Flash的讀寫特性和電池供電的嵌入式系統(tǒng)的特點，在這類系統(tǒng)中必需確保在讀取文件時，如果系統(tǒng)突然掉電，其文件的可靠性不受到影響。 對Red Hat的Davie Woodhouse進行改進后，形成了JFFS2。主要改善了存取策略以提高FLASH的抗疲勞性，同時也優(yōu)化了碎片整理性能，增加了數(shù)據(jù)壓縮功能。需要注意的是，當文件系統(tǒng)已滿或接近滿時，JFFS2會大大放慢運行速度。這是因為垃圾收集的問題。相對于EXT2fs而言,JFFS2在嵌入式設備中更受歡迎。JFFS2文件系統(tǒng)通常用來當作嵌入式系統(tǒng)的文件系統(tǒng)。JFFS2克服了JFFS的一些缺點：使用了基于哈希表的日志節(jié)點結構，大大加快了對節(jié)點的操作速度l 支持數(shù)據(jù)壓縮l 提供了“寫平衡”支持l 支持多種節(jié)點類型l 提高了對閃存的利用率，降低了內存的消耗我們只需要在自己的嵌入式Linux中加入JFFS2文件系統(tǒng)并做少量的改動，就可以使用JFFS文件系統(tǒng)。通過JFFS2文件系統(tǒng)，可以用Flash存儲器來保存數(shù)據(jù)，即將Flash存儲器作為系統(tǒng)的硬盤來使用。可以像操作硬盤上的文件一樣操作Flash芯片上的文件和數(shù)據(jù)。同時系統(tǒng)運行的參數(shù)可以實時保存到Flash存儲器芯片中，在系統(tǒng)斷電后數(shù)據(jù)不會丟失。作為一種EEPROM，F(xiàn)lash可分為NOR Flash 和NAND Flash兩種主要類型。一片沒有使用過的Flash存儲器，每一位的值都是邏輯1，對Flash的寫操作就是將特定位的邏輯1改變?yōu)檫壿?。而擦除就是將邏輯0改變?yōu)檫壿?。Flash的數(shù)據(jù)存儲是以塊（Block）為單位進行組織，所以Flash在進行擦除操作時只能進行整塊擦除。Flash的使用壽命是以擦除次數(shù)進行計算，一般是每塊100，000次。為了保證flash存儲芯片的某些塊不早于其他塊到達其壽命，有必要將在所有塊中盡可能地平均分配擦除次數(shù)，這就是“損耗平衡”。JFFS2文件系統(tǒng)是一種“追加式”的文件系統(tǒng)，新的數(shù)據(jù)總是被追加到上次寫入數(shù)據(jù)的后面。這種“追加式”的結構就自然實現(xiàn)了“損耗平衡”。1、文件系統(tǒng)的制作（1）、Busybox介紹 Busybox是Debian GNU/Linux著名的Bruce Perens 首先開發(fā)，主要使用在 Debian 的安裝程序中。后來又有許多 Debian 開發(fā)者對Busybox貢獻力量。Busybox 編譯成一個叫做 busybox獨立執(zhí)行程序，并且可以根據(jù)配置，執(zhí)行 ash shell 的功能，以及幾十個小應用程序。這其中包括一個迷你的 vi 編輯器，系統(tǒng)不可或缺的 /sbin/init 程序，以及其他諸如 sed, ifconfig, halt, reboot, mkdir, mount, ln, ls, echo, cat等等，所有這些都是一個正常的系統(tǒng)必不可少的，但如果把這些程序的原件拿過來的話，大小在一個嵌入式系統(tǒng)中無法承受。busybox 具有全部這些功能，大小也不過 100K 左右。而且用戶還可以根據(jù)自己的需要對busybox的應用程序功能進行配置選擇。這樣可以使busybox 的大小進一步縮小。BusyBox支持多種體系結構，它可以靜態(tài)或動態(tài)鏈接glic或者uclibc庫，以滿足不同的需要，也可以修改BusyBox默認的編譯配置以移除不想使用的命令的支持。（2）、busybox的編譯從網上下載BusyBox軟件包，這里下載的是busybox-1.00-pre05.tar.bz2。首先把它放在/root/Xsbase270_Linux/Filesystem目錄下并進行解壓縮。rootlocalhost$cd /root/Xsbase270_Linux/FilesystemrootFilesystem$ tar jxf busybox-1.00-pre05.tar.bz2rootFilesystemcd busybox-1.00-pre05rootFilesystemmake menuconfig 在busybox的頂層目錄下的Makefile中包含一些選項來控制BusyBox的創(chuàng)建。其中大部分選項是在開發(fā)busybox時為了調試而使用的。圖5-1是BusyBox的配置界面。圖5-1 配置BusyBox的主界面在Build Option菜單下，可以選擇靜態(tài)庫編譯方式，設置如下：* Build BusyBox as a static binary (no shared libs)由于為ARM系統(tǒng)制作文件系統(tǒng)，所以在交叉編譯選項中需要使用帶glibc庫的支持的交叉編譯器arm-linux-gcc,具體配置如圖5-2所示：(假設ARM交叉編譯工具所在的目錄為/opt/xscalev1/bin) 圖5-2 配置BusyBox交叉編譯選項busybox默認的安裝路徑為_install，用戶可以根據(jù)需要在Installation Options配置中輸入自定義路徑。圖5-3文件系統(tǒng)安裝路徑用戶可以根據(jù)需要對文件系統(tǒng)的功能選項進行配置，這樣可以減少文件系統(tǒng)的大小，以節(jié)省存儲空間，圖5-4 其中一配置選項界面。當用戶對文件系統(tǒng)的配置選項配置完畢后，需要對配置選項進行保存操作，如圖5-5所示。圖5-3 文件系統(tǒng)安裝路徑圖5-4 選擇編譯命令圖5-6 保存配置配置完成后便可對BusyBox進行編譯。rootFilesystem$ make dep rootFilesystem$ make install編譯和安裝完后生成_install目錄。并且可以看到bin、sbin和usr 三個目錄，在這三個目錄，可以看到一個busybox應用程序和許多符號鏈接，并且還可以看出所有這些符號鏈接都指向busybox應用程序。2、配置文件系統(tǒng)在_install下建立etc目錄：rootlocalhost _install# mkdir etc下面我們要在此etc下分別建立rc,inittab,motd三個文件。進入剛新建的etc,在其下用vi rc命令建立rc文件：#!/bin/shhostname emdoor mount -t proc proc /proccat /etc/motd保存后退出，用chmod命令改變rc文件屬性rootlocalhost etc$chmod 777 rc在etc下新建一個inittab文件，內容如下:sysinit:/etc/init.d/rcS# Start an askfirst shell on the console (whatever that may be):askfirst:/bin/sh# /sbin/getty invocations for selected ttystty4:respawn:/sbin/getty 38400 tty5tty5:respawn:/sbin/getty 38400 tty6# Example of how to put a getty on a serial line (for a terminal)#:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 9600 vt100#:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 9600 vt100# Example how to put a getty on a modem line.#:respawn:/sbin/getty 57600 ttyS2# Stuff to do when restarting the init process:restart:/sbin/init# Stuff to do before rebooting:ctrlaltdel:/sbin/reboot:shutdown:/bin/umount -a -r:shutdown:/sbin/swapoff -a 繼續(xù)在etc下建立motd文件，其內容用戶隨意。Welcome to = ARM-LINUX WORLD =Base on : Xsbase270-EDRPartner : emdoor()在etc下建立init.d目錄，而后在init.d目錄下建立rc文件的符號連接文件rcS。rootlocalhost etc$ ls inittab motd rc rootlocalhost etc$ mkdir init.drootlocalhost etc$cd init.drootlocalhost init.d$ ln -s ./rc rcS在_install下建立dev目錄，創(chuàng)建設備文件。在本實驗中一些設備文件是必需的，比如系統(tǒng)控制臺console，MTD 塊設備 mdblock3等，可以使用mknod命令來創(chuàng)建。#mknod console c 5 1#mknod mdblock3 b 31 3除了使用mknod命令來手工創(chuàng)建設備文件外，還可以復制主機平臺/dev目錄下一些必要的設備文件/root/Xsbase270_Linux/Filesystem/busybox-1.00-pre5/_install/dev目錄下：# cp -dpR /dev/* /root/Xsbase270_Linux/Filesystem/busybox-1.00-pre5/_install/dev-dp參數(shù)表示復制過程中保證鏈接文件保持不變，但不會復制鏈接所指的原文件，而且屬性不變，然后刪除不必要的設備文件。3、制作JFFS2文件映像將光盤的filesystem下的mkfs.jffs2拷貝到buybox下返回到busybox的根目錄下，運行命令mkfs.jffs2# ./mkfs.jffs2 -o rootfs270.img -e 0x40000 -r _install -p -l生成映像文件rootfs270.img,拷貝到/tftpboot中燒寫到flash中，啟動后運行結果。【實驗儀器】1、裝有Linux操作系統(tǒng)的PC機一臺；2、XSBase270或XSBase255 ARM實驗開發(fā)平臺一套【實驗內容】1、根據(jù)